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J.J. Thomson
Descubridor del electrón
Información de fondo
Rayos catódicos• Formar cuando el alto voltaje es aplicado a
través electrodos en un tubo parcialmente evacuado.
• Originar en el cátodo (el electrodo negativo) y movimiento al ánodo (electrodo positivo)
• Llevar la energía y puede hacer el trabajo• Viajar en líneas rectas en la ausencia de
campo externo
Fuente deEléctricoPotencial
Plateado de metal
De gastubo de cristal Plateado de metal
Corriente de la negativapartículas (electrones)
Un tubo catódico
Zumdahl, Zumdahl, DeCoste, mundo de la química 2002, página 58
Experimento del rayo catódico
Experimentación 1897
• Usar un tubo catódico, Thomson podía desviar rayos catódicos con campo eléctrico.
• Los rayos doblados hacia el poste positivo, indicando que están negativamente cargado.
El efecto de una obstrucción encendido Rayos catódicos
Dorin, Demmin, Gabel, química el estudio de la materia, 3rd Edition, 1990, página 117
Altovoltaje
cátodo
fuente dealto voltaje
de color verde amarillofluorescencia
sombra
Dorin, Demmin, Gabel, química el estudio de la materia, 3rd Edition, 1990, página 117
El efecto de un campo eléctrico encendido Rayos catódicos
Altovoltaje
cátodo
fuente dealto voltaje
positivoplaca
negativo placa
ánodo
_
+
Experimento del rayo catódico
Desviaciónregión
Región de la deriva
Dislocación
+
-Ánodos/colimadores
Cátodo
Voltios
Cálculos de ThomsonExperimento del rayo catódico
• Thomson utilizó los campos magnéticos y eléctricos para
medir y calcular el cociente de la masa del rayo catódico a su carga.
Magnéticodesviación
carga departícula del rayo
magnéticocampo
longitud deregión de la desviación longitud de
región de la derivamasa del rayo
partículavelocidad de
partícula del rayo
x x x
x=
Eléctricodesviación
carga departícula del rayo
eléctricocampo
longitud deregión de la desviación longitud de
región de la derivamasa del rayo
partículavelocidad de
partícula del rayo
x x x
x=
2
desviación magnética
desviación eléctrica
campo magnético
campo eléctricovelocidad x=
Conclusiones• Él comparó el valor con el cociente total de la carga para la partícula
cargada más ligera.• Por la comparación, Thomson estimaba que el rayo catódico la
partícula pesó 1/1000 tanto como el hidrógeno, el más ligero átomo.
• Él concluyó que los átomos contienen las partículas subatómicas - átomos ser divisible en partículas más pequeñas.
• El postulado de este Dalton contradicho conclusión y no era aceptado extensamente por los físicos y los químicos compañeros de su día.
• Puesto que cualquier material del electrodo produce un rayo idéntico,
cátodo las partículas del rayo están presentes en todos los tipos de
materia - un universal negativamente - la partícula subatómica cargada nombró más adelante el electrón
¿Qué J.J. Thomson tiene que tan hacer con espec. de la masa?
• Apenas como J.J. Thomson utilizó
un campo magnético para afectar a partículas cargadas, hace tan
una masa espectrómetro. • La máquina clasifica los iones
según su masa al cociente de
carga, algo Thomson podía
calcular para usar del electrón los resultados de sus experimentos del rayo catódico.
Altovoltaje
cátodo
fuente de
alto voltaje
positivoplaca
negativo placa
ánodo
_
+
¿Cuál es espectrometría total?La espectrometría total es una técnica usada para separar a sustancia en los iones basados en su Massachusetts.
Las moléculas son bombardeadas por las partículas de alta
energía esa causa ellas para perder un electrón y para llevar
+1 carga. Estos iones experimentan la fragmentación
adicional producir iones positivos más pequeños.
El espectro producido traza la intensidad (abundancia de los iones) contra los iones' masa-a-cargan cociente.
Las sustancias se pueden identificar por su característica iones del fragmento representados en un espectro total
Espectrómetros totales que rompen para arriba las moléculas en fragmentos eso se puede caracterizar por métodos eléctricos. [acoplamiento de la imagen]
Detectorplaca
Menos iones masivosIon-aceleracióncampo eléctrico
Campo magnético
Aparato de la calefacción para vaporizar la muestra
Iones positivos
Muestra
Haz electrónico
aceleradoViga de ion
La mayoría masivo
iones
Rajas
Espectrofotómetro total
electrón viga
campo magnético
gas
corriente
de iones de
diferentemasas
el más ligero iones
el más pesado iones
Dorin, Demmin, Gabel, química el estudio de la 3ro edición de la materia, página 138
Entrada - se asegura de que la muestra entre en la máquina con pérdida mínima
Fuente - se ionizan los componentes de la muestra (el método por el cual esto es hecha
depende de espectrómetro total específico que es utilizado.)
Analizador - acelera el ion y los separa
Detector - expedientes la carga inducida cuando un ion pasa cerca o golpea una superficie.
Procesador de señal - produce un espectro total, un expediente del m/z en el cual los iones están presentes.
el vacío del *A se debe utilizar para mantener una presión baja. Una presión baja reduce las colisiones entre los iones.
Componentes de un espectrómetro total
EntradaSeñal
procesador
Fuente Analizador Detector
Vacío
La operación general de un espectrómetro total es: 1. crear los iones en fase gaseosa 2. separar los iones basados en su masa-a-cargan cociente 3. medir la cantidad de iones de cada masa-a-cargan cociente
Haz electrónico
Aceleración del ionArsenal
MolecularFuente
Campo magnéticoDobla la trayectoria de cargado
Partículas
Colector Salir la raja
Ho
Espectrometría total
- +
Placa fotográfica
196 199 201 204
198 200 202
Espectro total del vapor de mercurioEspectro total del vapor de mercurio
Colina, Petrucci, química general un acercamiento integrado 1999, página 320
Corriente de iones positivosCorriente de iones positivos
Espectro total para el Mercury
196 197 198 199 200 201 202 203 204
Número totalNúmero total
Núm
ero
rel
ativ
o d
e á
tom
osN
úme
ro r
elat
ivo
de
áto
mos
30252015105
196 199 201 204
198 200 202
Espectro total del vapor de mercurioEspectro total del vapor de mercurio
La abundancia natural del por cientoLa abundancia natural del por ciento para el mercurio los isótopos están:para el mercurio los isótopos están:
Hg-196 0.146%Hg-196 0.146%
Hg-198 10.02%Hg-198 10.02%
Hg-199 16.84%Hg-199 16.84%
Hg-200 23.13%Hg-200 23.13%
Hg-201 13.22%Hg-201 13.22%
Hg-202 29.80%Hg-202 29.80%
Hg-204 6.85%Hg-204 6.85%
(El expediente fotográfico se ha convertido a una escala del número relativo de átomos)
La abundancia natural del por cientoLa abundancia natural del por ciento para el mercurio los isótopos están:para el mercurio los isótopos están:
Hg-196 0.146%Hg-196 0.146%
Hg-198 10.02%Hg-198 10.02%
Hg-199 16.84%Hg-199 16.84%
Hg-200 23.13%Hg-200 23.13%
Hg-201 13.22%Hg-201 13.22%
Hg-202 29.80%Hg-202 29.80%
Hg-204 6.85%Hg-204 6.85%(0.00146) (196) + (0.1002) (198) + (0.1684) (199) + (0.2313) (200) + (0.1322) (201) + (0.2980) (202) + (0.0685) (204) = x
0.28616 + 19.8396 + 33.5116 + 46.2600 + 26.5722 + 60.1960 + 13.974 = x
amu x = 200.63956
Hectogramo200.59
80
(% “de A”) (formar “A”) + (% “de B”) (la masa “B”) + (% “de C”) (la masa “C”) + (% “de D”) (la masa “D”) + (% “de E”) (la masa “E”) + (% de F) (masa F) + (% de G) (masa G) = AAM
ABCDEFG
• Asumir que usted tiene solamente dos átomos de clorina.• Un átomo tiene una masa del amu 35 (Cl-35)• El otro átomo tiene una masa del amu 36 (Cl-36)
• ¿Cuál es la masa media de estos dos isótopos?
amu 35.5
• La mirada de la masa atómica media imprimió en tabla
periódica… aproximadamente qué porcentaje es Cl-35 ¿y Cl-36?
El 55% Cl-35 y el 45% Cl-36 es una buena aproximación
Cl35.453
17
Usando nuestros % estimados de los datos de la abundancia El 55% Cl-35 y el 45% Cl-36
calcular una masa atómica media para la clorina.
Cl35.453
17
Masa atómica media = (% de la abundancia del isótopo “A”) (formar “A”) + (% “de B”) (masa “B”) +…
AAM = (% de la abundancia del isótopo Cl-35) (masa Cl-35) + (% de la abundancia de Cl-36) (masa Cl-36)
AAM = (0.55) (amu 35) + (0.45) (amu 36)
AAM = (amu 19.25) + (amu 16.2)
AAM = amu 35.45
Un campo eléctrico o magnético puede desviar cargado partículas. Las partículas tienen energía cinética mientras que se mueven a través un campo magnético (KE=1/2mv2).Inercia de las partículas la' depende de su Massachusetts. Un analizador total puede dirigir ciertas masas a el detector basado en su masa-a-carga los cocientes (m/z). por variación del campo eléctrico o magnético. Los iones en un espectrómetro total llevan típicamente una carga +1 el cociente de m/z es tan equivalente al Massachusetts del ion.
¿Cuál es la masa consiguió hacer con ella?
¿Qué un espectro total parece?
La intensidad o la abundancia del ion se traza en y-axis.El cociente de m/z se traza en el x-axis.
El pico bajo es del ion que es el más abundante y se asigna una intensidad de 100%.El pico molecular del ion, M+, es el pico debido al ion del padre (la molécula original menos un electrón).
40
30
20
10
50
90
80
70
60
100
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50m/z% D
E L
A IN
TE
NS
IDA
D D
EL
PA
RIE
NT
E
Espectro total del dióxido de carbono, CO2 el ion molecular se ve en m/z 44.
12 16 28C+ O+
CO+
CO2+ M+
Los espectros totales reflejan la abundancia de
isótopos naturales.
Hidrógeno
Carbón
Nitrógeno
Oxígeno
Sulfuro
Clorina
Bromo
1H = 99.985% 2H = 0.015%
12C = 98.90% 13C = 1.10%
14N = 99.63% 15N = 0.37%
16O = 99.762% 17O = 0.038% 18O = 0.200%
32S = 95.02% 33S = 0.75%
34S = 4.21% 36S = 0.02%
35Cl = 75.77% 37Cl = 24.23%
79Br = 50.69% 81Br = 49.31%
Abundancia natural de elementos comunes
Por ejemplo….Metano
Para el carbón 1 en aproximadamente 90 los átomos son carbon-13
El resto es carbon-12 el isótopo eso es 98.9% abundantes.
Así pues, para el metano aproximadamente 90 las moléculas… 1 carbón son carbon-13
¿dónde está Waldo?
C-13
M +1 = 17[C13H4]+.
1.11
M+ = 15C12H3
+
86100 Base peak
M+ = 16Molecular ion
[C12H4]+.
12 13 14 15 16 17m/z
The Mass Spectrum of Methane
16
83
[C12H2]+.
[C12]+.
C12H+
¿Por qué es el espectrómetro total un instrumento analítico importante?
Los espectrómetros totales se han utilizado en: 1) medecina legal 2) laboratorios orgánicos de la síntesis 3) el análisis de biomoléculas grandes:
proteínas y ácidos nucléicos 4) prueba de la droga 5) determinación de la abundancia isotópica 6) identificación de impurezas en farmacéutico productos 7) diagnosis de ciertas enfermedades.
• http://www.aist.go.jp/RIODB/SDBS/• http://www.infochembio.ethz.ch/links/en/
spectrosc_mass_lehr.html • http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/AtomicStructure/Disc-of-
Electron-Intro.html• http://wps.prenhall.com/wps/media/objects/
340/348272/Instructor_Resources/Chapter_12/47
Referencias
