Химия ионов газовой фазы

редактировать

Ионная химия в газовой фазе - это область науки, охватываемая как химией, так и физикой. Это наука, изучающая ионы и молекулы в газовой фазе, что чаще всего обеспечивается с помощью той или иной формы масс-спектрометрии. Безусловно, наиболее важные приложения для этой науки - это изучение термодинамики и кинетики реакций. Например, одним из приложений является изучение термодинамики сольватации ионов. Ионы с небольшими сольватационными сферами из 1, 2, 3... молекул растворителя могут быть изучены в газовой фазе, а затем экстраполированы на объемный раствор.

Содержание

1 Теория
- 1.1 Теория переходного состояния
- 1.2 Теория RRKM
2 Образование ионов в газовой фазе
- 2.1 Ассоциативная ионизация
- 2.2 Зарядно-обменная ионизация
- 2.3 Химическая ионизация
- 2.4 Хемиионизация
- 2.5 Ионизация Пеннинга
3 Фрагментация
- 3.1 Диссоциация, вызванная столкновениями
- 3.2 Дистанционная фрагментация заряда
4 Реакции переноса заряда
5 Приложения
6 См. также
7 Ссылки
8 Библиография
9 Внешние ссылки

Теория

Теория переходного состояния

Теория переходного состояния - это теория скоростей элементарных реакций, которая предполагает особый тип химического равновесия (квазиравновесия) между реагентами и активированными комплексами.

Теория RRKM

Теория RRKM используется для вычисления простых оценок разложение мономолекулярных ионов скорости реакции на основании нескольких характеристик поверхности потенциальной энергии.

образование ионов в газовой фазе

Процесс преобразования атом или молекула в ион путем добавления или удаления заряженных частиц, таких как электроны или другие ионы, могут находиться в газовой фазе. Эти процессы являются важным компонентом химии ионов газовой фазы.

Ассоциативная ионизация

Ассоциативная ионизация - это газофазная реакция, в которой два атома или молекулы взаимодействуют с образованием единого продукта иона.

A ∗ + B → AB + ∙ + e - {\ displaystyle A ^ {*} + B \ to AB ^ {+ \ bullet} + e ^ {-}}

A ^ {*} + B \ к AB ^ {{+ \ bullet}} + e ^ {- }

где разновидность A с избыточной внутренней энергией ( обозначенный звездочкой) взаимодействует с B с образованием иона AB.

Один или оба взаимодействующих компонента могут иметь избыточную внутреннюю энергию.

ионизация с обменом заряда

ионизация с обменом заряда (также называемая ионизация с переносом заряда ) представляет собой газофазную реакцию между ионом и нейтральным веществом

A + + B → A + B + {\ displaystyle A ^ {+} + B \ to A + B ^ {+ }}

A ^ {+} + B \ to A + B ^ {+}

, в котором заряд иона переносится на нейтраль.

Химическая ионизация

При химической ионизации ионы образуются в результате реакции ионов газа-реагента с другими виды. Некоторые распространенные газы-реагенты включают: метан, аммиак и изобутан.

Хемиионизация

Хемиионизация может быть представлена

G ∗ + M → M + ∙ + e - + G {\ displaystyle G ^ {*} + M \ to M ^ {+ \ bullet} + e ^ {-} + G}

G ^ {*} + M \ to M ^ {{+ \ bullet}} + e ^ {-} + G

где G - разновидность возбужденного состояния (обозначено звездочкой в верхнем индексе), а M представляет собой разновидность, которая ионизируется в результате потери электрона с образованием радикального катиона (обозначенного верхним индексом "плюс-точка").

Ионизация Пеннинга

Ионизация Пеннинга относится к взаимодействию между атомом или молекулой G в возбужденном состоянии в газовой фазе и целевой молекулой M, в результате чего образуется молекулярный катион-радикал M, электрон e и молекула нейтрального газа G:

G ∗ + M → M + ∙ + e - + G {\ displaystyle G ^ {*} + M \ to M ^ {+ \ bullet} + e ^ {-} + G}

G ^ {*} + M \ to M ^ {{+ \ bullet}} + e ^ {-} + G

Ионизация Пеннинга происходит, когда целевая молекула имеет потенциал ионизации ниже, чем внутренняя энергия атома или молекулы в возбужденном состоянии. Ассоциативная ионизация Пеннинга также может происходить:

G ∗ + M → MG + ∙ + e - {\ displaystyle G ^ {*} + M \ to MG ^ {+ \ bullet} + e ^ { -}}

G ^ {*} + M \ к MG ^ {{+ \ bullet}} + e ^ {-}

Фрагментация

Существует множество важных реакций диссоциации, которые происходят в газовой фазе.

Диссоциация, вызванная столкновениями

CID (также называемая столкновительно-активированной диссоциацией - CAD) - это метод, используемый для фрагментации молекулярных ионов в газовой фазе. Молекулярные ионы сталкиваются с молекулами нейтрального газа, такого как гелий, азот или аргон. При столкновении часть кинетической энергии преобразуется во внутреннюю энергию, что приводит к фрагментации.

Дистанционная фрагментация заряда

Дистанционная фрагментация заряда - это тип разрыва ковалентной связи, который происходит в газовой фазе иона, в котором разорванная связь не прилегает к месту нахождения заряда.

Реакции переноса заряда

Существует несколько типов реакций переноса заряда (также известных как реакции перестановки заряда): частичный перенос заряда

A 2 + + B → A + + B + {\ displaystyle A ^ {2 +} + B \ to A ^ {+} + B ^ {+}}

{\ displaystyle A ^ {2 +} + B \ to A ^ {+} + B ^ {+}}

реакция снятия заряда

A + + B → A 2 + + B + e - {\ displaystyle A ^ {+} + B \ to A ^ {2 +} + B + e ^ {-}}

{\ displaystyle A ^ { +} + B \ к A ^ {2 +} + B + e ^ {-}}

и реакция инверсии заряда с положительного на отрицательный

A + + B → A - + B 2 + {\ displaystyle A ^ {+} + B \ to A ^ {-} + B ^ {2+}}

{\ displaystyle A ^ {+} + B \ to A ^ {-} + B ^ {2+}}

и от отрицательного к положительному

A - + B → A + + B + 2 e - {\ displaystyle A ^ {-} + B \ to A ^ {+} + B + 2e ^ {-}}

{\ displaystyle A ^ {-} + B \ to A ^ {+} + B + 2e ^ {-}}

Приложения

Парные взаимодействия между щелочными металлами ионы и аминокислоты, небольшие пептиды и азотистые основания были теоретически изучены достаточно подробно.

См. также

Ссылки

Библиография

Внешние ссылки

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