Gassfase -ionkjemi - Gas-phase ion chemistry

Gassfase -ionkjemi er et vitenskapsfelt som omfatter både kjemi og fysikk . Det er vitenskapen som studerer ioner og molekyler i gassfasen, oftest muliggjort av en eller annen form for massespektrometri . Den desidert viktigste applikasjonen for denne vitenskapen er å studere termodynamikk og kinetikk i reaksjoner. For eksempel er en applikasjon å studere termodynamikken for løsning av ioner. Ioner med små oppløsningssfærer på 1, 2, 3 ... løsningsmiddelmolekyler kan studeres i gassfasen og deretter ekstrapoleres til løsningen.

Teori

Overgangstilstandsteori

Overgangstilstandsteori er teorien om frekvensen av elementære reaksjoner som antar en spesiell type kjemisk likevekt (kvasi-likevekt) mellom reaktanter og aktiverte komplekser.

RRKM teori

RRKM teori blir brukt til å beregne enkle beregninger av de unimolekylære ion spaltning reaksjonshastigheter fra noen få egenskapene til potensiell energi overflate .

Gassfase iondannelse

Prosessen med å konvertere et atom eller molekyl til et ion ved å tilsette eller fjerne ladede partikler som elektroner eller andre ioner kan forekomme i gassfasen. Disse prosessene er en viktig komponent i gassfase -ionkjemi.

Associativ ionisering

Assosiative ionisering er en gassfase-reaksjon hvori to atomer eller molekyler som virker sammen for å danne et enkelt produkt ion .

${\ displaystyle A^{*}+B \ til AB^{+\ bullet}+e^{-}}$

der art A med overflødig indre energi (angitt med stjernen) samhandler med B for å danne ionet AB ⁺ .

En eller begge av de interagerende artene kan ha overflødig indre energi .

Charge-exchange ionization

Charge-exchange ionization (også kalt charge-transfer ionization ) er en gassfasereaksjon mellom et ion og en nøytral art

${\ displaystyle A^{+}+B \ til A+B^{+}}$

der ladningen av ionet overføres til nøytralet.

Kjemisk ionisering

Ved kjemisk ionisering produseres ioner gjennom reaksjon av ioner av en reagensgass med andre arter. Noen vanlige reagensgasser inkluderer: metan , ammoniakk og isobutan .

Kjemi-ionisering

Kjemi-ionisering kan representeres av

${\ displaystyle G^{*}+M \ til M^{+\ bullet}+e^{-}+G}$

hvor G er eksiterte tilstandsarter (angitt med den overskriften stjerne), og M er arten som ioniseres ved tap av et elektron for å danne den radikale kationen (angitt med den overskriften "pluss-prikken").

Penning ionisering

Penningionisering refererer til samspillet mellom et gassfase-eksitert tilstandatom eller molekyl G ^* og et målmolekyl M som resulterer i dannelse av en radikal molekylkation M ^+. , et elektron e ^- og et nøytralt gassmolekyl G:

${\ displaystyle G^{*}+M \ til M^{+\ bullet}+e^{-}+G}$

Penningionisering skjer når målmolekylet har et ioniseringspotensial lavere enn den indre energien til atom eller molekyl i eksitert tilstand. Associativ penningionisering kan også forekomme:

${\ displaystyle G^{*}+M \ til MG^{+\ bullet}+e^{-}}$

Fragmentering

Det er mange viktige dissosieringsreaksjoner som finner sted i gassfasen.

Kollisjonsindusert dissosiasjon

CID (også kalt kollisjonelt aktivert dissosiasjon - CAD) er en metode som brukes til å fragmentere molekylære ioner i gassfasen. Molekylære ioner kolliderer med nøytrale gassmolekyler som helium , nitrogen eller argon . I kollisjonen omdannes noe av den kinetiske energien til indre energi som resulterer i fragmentering.

Lad ekstern fragmentering

Charge fjern fragmentering er en type av kovalent binding brudd som oppstår i en gassfase ion i hvilken det spaltede bindingen ikke er tilstøtende til plasseringen av ladningen.

Ladeoverføringsreaksjoner

Det finnes flere typer ladningsoverføringsreaksjoner (også kjent som ladningspermutasjonsreaksjoner): delvis ladningsoverføring

${\ displaystyle A^{2+}+B \ til A^{+}+B^{+}}$,

ladningsstrippende reaksjon

${\ displaystyle A^{+}+B \ til A^{2+}+B+e^{-}}$,

og ladningsinversjonsreaksjon positiv til negativ

${\ displaystyle A^{+}+B \ til A^{-}+B^{2+}}$

og negativ til positiv

${\ displaystyle A^{-}+B \ til A^{+}+B+2e^{-}}$.

applikasjoner

Parvise interaksjoner mellom alkalimetallioner og aminosyrer, små peptider og nukleobaser har blitt studert teoretisk i detalj.

Se også

• Adiabatisk ionisering
• Masseanalysert ion kinetisk energispektrometri
• Plasma (fysikk)
• Michael T. Bowers
• R. Graham Cooks
• Helmut Schwarz

Referanser

Bibliografi

Eksterne linker

• http://webbook.nist.gov/chemistry/ion/