Масс-спектрометрия: оборудование, назначение, возможности

Масс-спектрометры представляют собой вакуумные приборы, определяющие массы атомов (молекул). Аппараты используют физические законы движения заряженных частиц в электрических и магнитных полях для получения масс-спектра.

В микробиологии этот прибор позволяет с высокой точностью определить количественный и качественный состав вещества, его структуру, физико-химические реакции. В частности, используются для:

идентификации микроорганизмов в биологических средах — мицелиальных грибов, дрожжей, грамположительных и грамотрицательных бактерий,

видового типирования бактерий — выявления их родовой и видовой принадлежности,

определения чувствительности микроорганизмов к антибиотикам,

создания генетического паспорта человека.

Подобные исследования имеют огромное значение как для решения практических проблем микробиологии, так и общего развития этой отрасли медицины.

Устройство и принцип работы

Современные приборы состоят из нескольких устройств:

источника ионов — преобразует составляющие неорганического или органического вещества — нейтральные молекулы и атомы — в заряженные частицы — ионы,

микробиологического анализатора — разделяет заряженные ионы по времени пролета определенного расстояния,

детектора — фиксирует сигнал ионов.

30.Поглощение света атомами и молекулами. Закон Бугера. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Оптические характеристики вещества. Измерение концентрации раствора по оптической плотности.

(ОДИНАКОВОЕ С 31)

31.Поглощение света атомами и молекулами. Закон Бугера. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Оптические характеристики вещества (пропускание и оптическая плотность). Измерение концентрации раствора по оптической плотности (фотоэлектроколориметрия).

*ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА Веществом

Интенсивность света, распространяющегося в среде, может уменьшаться из-за поглощения и рассеяния его молекулами (атомами) вещества.

Поглощением света называют ослабление интенсивности света при прохождении через любое вещество вследствие превращения световой энергии в другие виды энергии.

Установим закон поглощения света веществом:

Если выбрать небольшой слой вещества толщиной dx, то ослабление интенсивности dI света этим слоем при поглощении будет тем больше, чем больше толщина слоя и интенсивность света, падающего на этот слой:

где k - натуральный показатель поглощения (коэффициент пропорциональности, зависящий от поглощающей среды и не зависящий в определенных пределах от интенсивности света); знак «-» означает, что интенсивность света при прохождении через вещество уменьшается, т.е. dI <0. Интегрируя наше выражение и подставляя соответствующие пределы, получаем:

Эта формула выражает закон поглощения света Бугера. 

*ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА Растворами

Закон Бугера-Ламберта-Бера

Поглощение света растворами происходит за счет его взаимодействия как с молекулами растворителя, так и с молекулами растворенного вещества.

закон Бугера-Ламберта-Бера описывает ослабление света в растворе в зависимости от его концентрации С и толщины поглощающего слоя l:

Закон Бугера-Ламберта-Бера перестает выполняться, когда интенсивность падающего света очень высока (лазерное излучение).

*Оптические характеристики вещества

Отношение интенсивности света, прошедшего сквозь данное тело или раствор к интенсивности света, падающего на тело, называетсякоэффициентом пропускания:

В общем случае значение коэффициента пропускания {\displaystyle T} тела зависит как от свойств самого тела, так и от угла падения, спектрального состава и поляризации излучения.

Десятичный логарифм величины, обратной коэффициенту пропускания, называют оптической плотностью раствора:

.

*Фотоэлектроколориметрия - определение концентрации вещества в растворе по изменению силы тока в фотоэлементе при падении на него луча света, прошедшего через исследуемый раствор.

Фотоэлектроколориметрический метод более объективный по сравнению с визуальной колориметрией и может давать более точные результаты. Для определœения применяются фотоэлектроколориметры (ФЭК) различных марок.

Принцип работы ФЭК следующий. Световой поток, проходя через окрашенную жидкость, частично поглощается. Остальная часть светового потока попадает на фотоэлемент, в котором возникает электрический ток, регистрирующийся при помощи амперметра. Чем больше концентрация раствора, тем больше его оптическая ‣‣‣плотность и тем больше степень поглощения света͵ и, следовательно, тем меньше сила возникающего фототока.

К прибору прилагаются наборы кювет. Кюветы бывают различных размеров и подбираются исходя из интенсивности окрашенного раствора. Проходя через кюветы с раствором, лучи света попадают на фотоэлементы.

Между оптической плотностью и концентрацией вещества в растворе существует прямая пропорциональная зависимость.

Для того чтобы проводить на ФЭКе определение количества вещества, крайне важно составить градуировочную кривую, которая показывает зависимость оптической плотности раствора D от количества вещества С

По градуировочной кривой в дальнейшем определяют концентрацию вещества в исследуемом растворе. Для этого раствор наливают в ту же кювету, для которой построена градуировочная кривая и, включив тот же светофильтр, определяют оптическую плотность раствора. Далее по градуировочной кривой находят концентрацию определяемого вещества, соответствующую, данной оптической плотности