C6790 Hmotnostní spektrometrie

Přírodovědecká fakulta
jaro 2025
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Doporučované ukončení: zk. Jiná možná ukončení: k.
Vyučováno kontaktně
Vyučující
doc. RNDr. Pavel Brož, Ph.D. (přednášející)
prof. RNDr. Jan Vřešťál, DrSc. (přednášející)
Garance
doc. RNDr. Pavel Brož, Ph.D.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
Základní kurz fyzikální chemie, Chemická struktura, Kvantová chemie I. (C3140,C4020, C5020, C4060)
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
předmět má 28 mateřských oborů, zobrazit
Cíle předmětu
Cílem kurzu je poskytnout posluchačům základní informace o hmotnostní spektrometrii a jejím použití pro studium chemické struktury a pro fyzikálně chemické a analytické účely. Posluchač získá přehled o jednotlivých hmotnostně spektrometrických technikách a schopnost analyzovat hmotnostní spektra. Tyto znalosti mu umožní orientaci při použití metody v praxi.
Výstupy z učení
Student bude po absolvování předmětu schopen:
- orientovat se ve využití hmotnostní spektrometrie v chemii
- zvolit vhodnou hmotnostně spektrometrickou techniku s ohledem na druh a charakter analyzované látky
- používat hmotnostní spektrometr ke kvalitativní a kvantitativní analýze a k získání fyzikálně chemických informací o chemických látkách
- analyzovat hmotnostní spektra, využívat databáze hmotnostních spekter a řešit chemickou strukturu
Osnova
  • 1. Postavení hmotnostní spektrometrie mezi spektrometrickými metodami. Fyzikálně-chemické a analytické informace. Základní a molekulární pík.
  • 2. Ionizace nárazem elektronů. Podmínky ionizace nárazem elektronů. Kritické potenciály, fragmentace. Statistická teorie fragmentace. Ionizace polem.
  • 3. Hlavní typy reakcí monomolekulárního rozpadu iontů organických sloučenin. Štěpení vazeb. Přesmyky.
  • 4. Metody chemické ionisace (CI a NCI). Ionisace při atmosferickém tlaku (API a APCI). Fragmentace quasimolekulárních iontů. Kondenzační reakce.
  • 5. Metody desorpce: elektrickým polem, laserem, plazmou 252Cf, rychlými atomy a ionty.
  • 6. Hmotnostní analyzátory I. Základní pojmy vakuové techniky. Sektorové hmotnostní spektrometry. Přístroje s dvojitou fokusací. Detekce metastabilních iontů.
  • 7. Hmotnostní analyzátory II. Dynamické analyzátory. Kvadrupólové hmotnostní spektrometry. Monopólový analyzátor. Iontová past. Iontová cyklotronová rezonance. Průletové hmotnostní spektrometry. Detektory iontů.
  • 8. Kombinace chromatografických metod s hmotnostní spektrometrií I. Plynová chromatografie - GC/MS, SFC/MS, TLC/MS.
  • 9. Kombinace chromatografických metod s hmotnostní spektrometrií II. Kapalinová chromatografie - LC/MS. Termosprej, elektrosprej, particle beam.
  • 10.Tandemová hmotnostní spektrometrie. Srážková aktivace. Uspořádání sektorových tandemových spektrometrů. Iontová past jako tandem. Interpretace hmotnostních spekter.
  • 11.Kvantitativní hmotnostní spektrometrie organických sloučenin. Typová spektra. Isotopické píky. Zřeďovací analýza.
  • 12.Hmotnostní spektrometrie v anorganické chemii. Analýza povrchů pevných látek - SIMS. Stopová analýza - SSMS, ICP-MS.
  • 13.Vysokoteplotní hmotnostní spektrometrie. Analýza rovnovážných tenzí par. Získávání termodynamických údajů. Hmotnostní spektrometrie pro pevné látky (DIP).
  • 14.Netradiční hmot.spektrometrie: membránový vstup (MIMS), elektrochemický vstup (DEMS). Správná laboratorní praxe. Knihovny spekter. Současné komerční hmotnostní spektrometry.
Literatura
  • BARKER, James. Mass spectrometry : analytical chemistry by open learning. Edited by David J. Ando. 2nd ed. Chichester: John Wiley & Sons, 1998, xxii, 509. ISBN 0-471-96764-5. info
Výukové metody
Teoretická příprava formou přednášek s užitím mnoha praktických příkladů. Studentům budou průběžně zadávány na vypracování kontrolní otázky k probrané látce.
Metody hodnocení
Ústní zkouška a analýza 2 hmotnostních spekter. Součástí hodnocení budou také vypracované kontrolní otázky k probrané látce.
Informace učitele
K úspěšnému ukončení předmětu se požaduje znalost výše uvedené látky včetně schopnosti řešení praktických příkladů. Hlavní okruhy otázek: Způsoby ionisace a desorpce. Způsoby separace iontů: sektorové hmotnostní analyzátory, dynamické hmotnostní analyzátory. Kombinace chromatografických metod s hmotnostní spektrometrií: spojení GC-MS, LC-MS. Kvantitativní analýza a stopová analýza v hmotnostní spektrometrii. Hlavní typy rozpadu organických sloučenin v hmotnostním spektrometru a analýza hmotnostních spekter. Knihovny spekter. Znalosti a praktické dovednosti, které by měl student nabýt absolvováním předmětu: Student bude schopen se orientovat v problémech použití hmotnostní spektrometrie v chemii. Bude schopen analyzovat jednoduchá spektra a používat hmotnostního spektrometru ke kvantitativní a kvalitativní analýze a řešení struktury chemických látek.
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2008 - akreditace, jaro 2011 - akreditace, jaro 2000, jaro 2001, jaro 2002, jaro 2003, jaro 2004, jaro 2005, jaro 2006, jaro 2007, jaro 2008, jaro 2009, jaro 2010, jaro 2011, jaro 2012, jaro 2012 - akreditace, jaro 2013, jaro 2014, jaro 2015, jaro 2016, jaro 2017, jaro 2018, jaro 2019, jaro 2020, jaro 2021, jaro 2022, jaro 2023, jaro 2024.
  • Statistika zápisu (nejnovější)
  • Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/jaro2025/C6790