А. Т. Сағынаев МҰнай мен газдың физикасы және химиясы

69 
өйткені әрбір байланыс әбден белгелі бір сіңіру жолағымен сипатталады: 
оның валенттік немесе деформациялық тербелістерін қоздыру үшін әбден 
белгілі бір энергия шығындалады. 
ИҚ-спектрлер белгісіз заттар құрылысын анықтауға, зерттелетін заттың 
бұрын белгілі қосылыстармен ұқсастығын көрсетуге және белгілі заттардың 
сандық мөлшерін табуға (сіңірудің интенсивтілігі бойынша) мүмкіндік 
береді. 
Ядролық магниттік резонанстың (жоғары дәлдік) спектрі. 
Магниттік 
моменті бар элементтердің ядролары (
1
H,
19
F, 
13
C, 
31
Р және басқалар) магнит 
өрісінде радио жиілікті сәулелерді сіңіреді. Сіңірілген энергия ядролар 
спиндерінің магнит өрісіндегібағытталуын өзгертуге жұмсалады. Магниттік 
симметриялы ядролар (
12
С, 
16
О, 
14
N және т.б.) бұл жағдайда радио жиіліктегі 
сәуле энергиясын сіңірмейді. Химиялық қоршауы әртүрлі 
1
Н немесе басқа 
атомдардың ядролары энергияны кернеуі аз-кем өзгеріп отыратын өрісте 
сіңіреді немесе кернеу тұрақты болса, жиілік бойынша азғантай 
айырмашылығы бар радио жиілікті сіңіреді. Сіңірілген энергияны өрістің 
кернеуі бойынша немесе жиілік бойынша жіктеп өлшеудің нәтижесінде 
заттың ядролық магниттік резонанс (ЯМР) спектрі алынады, ол спектрде 
магниттік симметриясы жоқ ядролар белгілі сигналдармен – «химиялық 
ығысулармен» сипатталады. Алынған ядро мен көрші магниттік ядролардың 
спин-спиндерінің әрекеттесуі негізінде «химиялық қозғалыстарды» да 
бөлшектеуге болады. ЯМР спектрлерінің ИК спектрлерден айырмашылығы 
сол, олар қосылыстағы белгілі бір түрге жататын атомдар санын спектрден 
тікелей анықтауға және осы атомды қоршаған басқа атомдардың саны мен 
сипаты туралы қорытынды жасауға мүмкіндік береді.
4.4-Суретте этил спиртінің ЯМР-спектрі көрсетілген. 
Сурет 4.4. Этил спиртінің (60 Мгц) магниттік резонансының ядролық 
(протондық) спектрі (абсцисса осінде – тетраметилсиланмен салыстырған және 
өрістің миллиондық бөлшегі арқылы берілген өріс кернеулігі, ординатада – 
салыстырмалы өлшем бірлігімен берілген бөлшектер
интенсивтілігі) 

70 
ЯМР-спектроскопия органикалық қосылыстардың құрылысын анықтау 
үшін, оларды идентификациялау және органикалық молекулалардың кейбір 
басқа қасиеттерін анықтау үшін, мысалы, тежемелі немесе еркін айналмалы 
қозғалыстар, ықтимал конформациялар және т.б. туралы пікір айту үшін 
ерекше кеңінен пайдаланылады. 
Масс-спектрометрия 
әдісі – әр түрлі элементтердің иондар ағынының, 
саны мен оның құрамына кіретін, электростатикалық және магнит өрісінің 
әсерінен газ күйіне бөліну қабілетіне негізделген, атомдар мен 
молекулалардың массаларын анықтау жолымен затты зерттеу әдісі. 
Электрлік көлденең өрісте зарядталған бөлшектің траекториясының 
қисықтық радиусы оның энергиясына тура және өріс кернеулігіне кері 
пропорционал. Демек, электрлік өріс энергия бойынша анализатор ретінде 
әсер етеді де, бірақ иондарды масса бойынша бөле алмайды. Магниттік 
өрісте заряд бөлшектің траекториясының қисықтық радиусы қозғалыс 
көлемінің моментіне тура пропорционал және өріс кернеулігіне кері 
пропорционал. Электрлік және магниттік өрісті түйістіріп, массаның зарядқа 
(m/e) қатынасы арқылы иондар шоғын талдауға болады. Масс-спектрометрия 
әдісі осы принципке негізделген. 
Зерттелінетін зат ең алдымен ионизацияға ұшырайды. Заттың күйіне 
байланысты (қатты дене, сұйық, газ, органикалық қосылыс және т.б.) 
ионизацияның 
келесі 
әдістері 
қолданылады: 
электрлік 
соққымен 
ионизациялау, фотоионизация, күшті электрлік өрістегі ионизация, беттік 
ионизация, ұшқын разряд (вакуумды ұшқын), лазер-лік сәулелену әсерінен 
болатын ионизация. Элементтерді анықтайтын саны теріске қарағанда үш 
ретке жоғары оң иондарды жиі қолданады. 
Масс-спектрометрдің құрылымында иондық көз, мұнда зерттелетін зат 
бөлшекті иондалады және иондық шоқтың қалыптасуы болады; иондардың 
масса бойынша бөлінуі (немесе ион массасының оның заряды шамасы 
бойынша қатынасы) жүретін масс-анализатор; иондық ток күшейтілетін 
және тіркелетін электрлік сигнал болып қалыптасатын иондық қабылдағыш 
болады. Тіркеуші құрылғыға иондардың саны (иондық тоқ) жөнінде 
ақпараттан өзге, анализатордан иондардың массасы туралы ақпарат түседі. 
Сонымен қатар иондық көз бен анализаторда, жоғарғы вакуум құрушы және 
ұстаушы электрлік қорек пен құрылғы жүйесі бар, оны кейде ЭЕМ-мен 
қосады. 
Масс-спектр иондық токтың иондық массадан тәуелді иондық шыңдарға 
ие графикті құрайды. Әрбір шыңның биіктігі анықталатын элементтерге 
пропорционал. Типі бойынша масс-анализаторлар статикалық және 
динамикалық болып бөлінеді. Статикалық масс-анализаторларға біртекті 
магниттік өрістер жатады. Динамикалыққа ұшпалы-уақытты, радиожиілікті, 
квадрапольді, 
фарвитронды, 
омегатронды, 
магнитті 
резонанстық, 
циклотронды-резонансты және т.б жатады. 
Фотографиялық 
тіркеу 
кезінде 
спектрографтың 
көмегімен 
фотопластинкадағы спектр өзімен жолақ серияларын көрсетеді, олардың 

71 
әрқайсысы иондық шоққа иондық массасының оның белгілі бір зарядқа 
қатынасына сәйкес келеді. Сызықтар сериясы m/e қатынасы азаю бағытымен 
орналасады және әр жолақтың интенсивтілігі 10 есеге азаяды. Сапалы талдау 
кезінде 
спектрдегі 
үлгі 
сызықтары 
(m/e) 
қатынасы 
бойынша 
идентификациялынады. Сандық талдау кезінде микрофотометрдің көмегімен 
фотопленкада иондармен пайда болған сызықтардың қараю дәрежесін 
өлшейді. 
Градустау 
графиктерін 
қолдану 
арқылы 
элементтердің 
концентрациясын анықтайды. Фотографиялық тіркеудің кемшілігіне 
талдаудың ұзақтылығы жатады.
Масс-спектрометрия ғылым мен техниканың әp түрлі салаларында кең 
қолданылады: мысалы, химия мен мұнай химиясында, биологияда, физикада, 
геологияда, медицинада, лак, бояу өнеркәсібінде, жартылай өткізгіштер, аса 
таза материалдар өндірістерінде, ядролық техникада, ауылшаруашылығында, 
мал дәрігерлігінде, жоғарғы 
молекулалық
 косылыстарда, 
полимер
 өндірісінде 
және т.б. Масс-спектрометрия талдаудың аса жедел әдісі ретінде 
колданылады.
 
4.5-Суретте этил спиртінің масс-спектрі көрсетілген. 
Сурет 4.5. Этил спиртінің масс-
спектрі (абсцисса осінде – иондар 
массасының 
зарядқа 
қатынасы, 
ординатада – салыстырмалы өлшем 
бірлігімен 
алынған 
биіктіктер 
интенсивтілігі): 
М
+
– молекулалық ион С
2
Н
5
ОН
+
, 
М - 1 – кесінді ион СН
3 
– СН=ОН
+
, 
М - 15 – кесінді ион СН
2
=ОН
+
, 
М - Н
2
О – қайта топтану ионы С
2
Н
4
+

72 

жүктеу/скачать 6,98 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: