Bilgi Zamanı

Kütle Spektrografisi

Kütle Spektrografisi
24 Temmuz 2013 - 17:00 'de eklendi ve 953 kez görüntülendi.

Kütle spektrografisi, hareketli iyonların elektrik ve magnetik alanlarda saptırılarak türlerine göre ayrılması yoluyla kimyasal maddelerin belirlenmesi yöntemine dayalı çözümleme tekniği. Birbirinden ayrılan iyonları elektriksel yöntemlerle algılayan aygıtlara kütle spektrometresi, fotoğraf ya da elektriksel olmayan başka yöntemlerle algılayan aygıtlara ise kütle spektrografi denir. Bu aygıtların tümü kütle spektrosko­pu ortak adıyla anılır.

Kütle spektrografisi yardımıyla, uygun de­ney koşulları altında, iyonların kütleleri kesinlikli biçimde ölçülebilir, değişik izotopların varlığı belirlenebilir ve bir karı­şımda iyonların göreli bollukları saptanabi­lir. Organik maddelerde ana molekül parça­lanarak oluşturulan iyonların kütleleri ile göreli bollukları kütle spektrografisi yön­temleriyle belirlenerek ana molekülün yapı­sı ortaya çıkarılabilir. Alman fizikçi Wilhelm Wien, 1898’de yüklü parçacıklardan oluşan bir demetin magnetik alan içinde sapmaya uğradığını buldu; bu buluş kütle spektroskopisinin temelini oluşturdu. Elektronu ve elektro­nun bir elektrik alanında saptığını da bul­muş olan İngiliz fizikçi J. J. Thomson, 1907-13 arasında gerçekleştirdiği deneyler­de artı yüklü iyonların elektrik ve magnetik alanlardaki hareketini inceledi ve kütle/yük oranları farklı iyonların değişik miktarlarda sapmaya uğrayarak birbirlerinden ayrılma­sını olanaklı kılan ilk kütle spektrografını geliştirmiş oldu. Thomson’un parabol spek­trografı adını verdiği bu aygıtın ilk uygula­malarından biri atmosferdeki soy gazların belirlenmesine ilişkindi. Bir başka İngiliz fizikçi F. W. Aston, havadaki soy gazlar arasında yer alan ve bilinen gazların hiçbiriyle özdeşleştirilemeyen 22 kütle sayılı atomun aslında kararlı bir ağır neon izotopu olduğunu parabol spektrografı kullanarak gösterdi ve böylece izotopların varlığını kanıtlamış oldu. Kütle spektroskopları yüksek vakumda çalışır ve dört ana bölümden oluşur: İncele­necek örneğin aygıta verildiği giriş bölümü, örneğe özgü yüklü parçacıklardan oluşan parçacık demetinin elde edildiği iyonlaşma odası, demeti oluşturan parçacıkların kütle / yük oranlarına göre birbirlerinden ayrılma­larını sağlayan çözümleyici ve bu iyon demetlerinin gözlendiği, niteliklerinin belir­lendiği algılayıcı (detektör). İyonlaşma oda­sında elde edilen iyonlar bir elektrik alanın­dan geçirilerek hızlandırıldıktan sonra bir magnetik alana girer. Bir magnetik alân içinde, alana dik doğrultuda yüksek hızla yol alan yüklü parçacıklar, dairesel bir yol izler. İzlenen dairesel yörüngenin yarıçapı parçacığın hızı ve kütle/yük oranı (m/e) ile doğru orantılı, magnetik alan şiddeti ile ters orantılıdır. Parçacıkları hızlandıran gerili­min ya da magnetik alan şiddetinin değeri değiştirilerek iyonlar kütle/yük oranlarına göre gruplanır ve sayılır, böylece değişik kütle değerlerindeki iyon sayıları (bir başka deyişle kütle tayfı) belirlenir. Kütle tayfı, çok küçük miktarda (örn. 2 x 10″13gram) malzemeden elde edilebilir; ama izlenen yöntem, malzemenin bu sırada yok olması­na neden olan bir süreçtir. Metaller ve öteki inorganik maddeler radyo frekanslı yüksek gerilimle oluşturulan kıvılcımların yardı­mıyla iyonlaştırılabilir, böylece molekülle­rin hemen hemen tümüyle ayrışması sağla­nır. Elde edilen iyon gazında birden fazla atomdan oluşmuş çok az sayıda parçacık yer alır; böylece malzemeyi oluşturan bütün elementlerin milyarda bir gibi çok küçük oranlardaki varlıkları bile, tek bir ölçümde belirlenebilir. Bileşenleri bilinmeyen bir karışımın çözümlenmesinde uygulanan çok etkili bir yöntem, bileşenleri gaz kromatografisi yoluyla ayırdıktan sonra bu bileşen­lerin kütle spektrometrisi tekniğiyle belir­lenmesidir.

Kütle spektrometrisi, doğal ya da zengin­leştirilmiş madde örneklerindeki farklı izo­topların kütlelerinin ve bağıl bolluklarının belirlenmesi amacıyla yaygın olarak kullanı­lır. Belirli bir izotopu, özellikle 2H, ,3C, 15N, “O, lsO gibi ağır izotopları, artırılmış oran­larda içeren moleküllerden oluşmuş birçok bileşik vardır. Bu bileşikler, biyolojik süreçlerde yer alan maddelerin çözümlemede tanınabilmesi amacıyla bu maddelere katış­tırılır, böylece metabolizma, fotosentez, bitki solunumu, enzim tepkimeleri, fosfat aktarım tepkimeleri ve fizyolojik yükselt- genmede doğrudan oksijen uygulanması gibi karmaşık tepkimelerin kimyasal açıdan duyarlı bir biçimde incelenmesi olanaklı olur. Bu süreçlerde ortaya çıkan ürünler kütle spektrometrisiyle çözümlenir ve ağır izotopların oluşan moleküllere dağılımı in­celenerek süreçte izlenen metabolik yollara ilişkin ayrıntılı bilgiler elde edilebilir.

Kütle spektroskopisi gazların, özellikle hidrokarbon türünden gazların çözümlen­mesinde yaygın olarak kullanilır. Kimya sanayisinde, otomatik kaydedici aygıtlardan da yararlanarak işlem denetimi amacıyla sürekli gaz çözümlemesi yapmak olanaklı­dır. Yüksek vakumlu aygıtlarda sızdırmazlık testleri de kütle spektrometrisi yoluyla duyarlı olarak gerçekleştirilebilir. Belirli bir izleyici gazı algılamak üzere ayarlanmış olan kütle spektr.ometresi sınanacak aygıta bağlanır ve aygıta bu gaz (genellikle hel­yum) verilir; spektrometreden alınan ölçü sonuçları gaz kaçaklarının varlığını ve yerini ortaya çıkarır. Kütle spektroskopisinden yararlanılarak mineraller jeolojik olarak tarihlendirilebilir. Uranyum ve toryumun radyoaktif bozunumu farklı kurşun izotop­larının oluşmasına neden olduğundan, bu izotopların oranlarının ölçülmesiyle bozu­num sürecinin yer almış olduğu mineralin yaşını duyarlı bir biçimde belirlemek ola­naklıdır.

Etiketler :
HABER HAKKINDA GÖRÜŞ BELİRT

SON DAKİKA HABERLERİ
İLGİLİ HABERLER