Teach/Me Instrumentelle Analytik ist ein bei Springer, Heidelberg, erschienenes CDROM-basiertes Lehrbuch zur instrumentellen chemischen Analytik. Weitere Informationen finden sie hier....


Bildung von Addukt-Ionen

Es kann in der Stoßzelle auch zu chemischen Reaktionen zwischen den stoßenden Ionen und dem Target-Gas kommen. Dabei entstehen Addukt-Ionen und deren Zerfallsprodukte (Collision Induced Reaction, CIR). Auch diese Reaktionen können für einen selektiven analytischen Nachweis organischer Verbindungen genützt werden.

Auf Grund der Anziehungskräfte zwischen den Reaktionspartnern verlaufen Ion-Molekül-Reaktionen praktisch ohne Aktivierungsenergie. Bei geringen Stoßenergien führt daher fast jeder Zusammenstoß zur Reaktion. Wird die Stoßenergie erhöht, so sinkt die Lebensdauer des Stoßkomplexes. Dann steht für den Austausch von Atomen zwischen Ion und Target nicht mehr genügend Zeit zur Verfügung und die Reaktionsausbeute sinkt.

Auch können bereits gebildete Addukt-Ionen sofort wieder zerfallen, wenn beim Stoß zu viel Energie übertragen wird. Bei der Addukt-Ionen-Bildung handelt es sich um einen vollkommen unelastischen Stoß, bei dem der gesamte Betrag von ECM in innere Energie umgewandelt wird. Besonders bei schweren Stoßgas-Molekülen ist daher die Gefahr groß, dass gebildete Addukt-Ionen wieder zerfallen.

Tatsächlich ist für den Nachweis von Addukt-Ionen der Spielraum für die Stoßenergie sehr klein. Üblicherweise wird eine (Laboratoriums-)Stoßenergie von 1-5 eV verwendet. Die Intensität der Reaktion nimmt bei Erhöhung der Stoßenergie meist rasch ab. Bei endothermen Reaktionen kann sie allerdings innerhalb eines gewissen Bereiches auch zunehmen. Kinter und Bursey [Kinter 1988] beobachteten für die Stoßanregung der von ihnen untersuchten Ionen ein Überwiegen der Ion-Molekül-Reaktion bei einer Stoßenergie von 1 eV und ein vollständiges Vorherrschen des stoßinduzierten Zerfalles bei einer Stoßenergie von 30 eV (ECM ~ 7 eV).

Um den Zerfall der Addukt-Ionen zu vermeiden, sollten die Ausgangs-Ionen mit einer möglichst geringen inneren Energie erzeugt werden, also in einer nicht zu heißen Ionenquelle und mit geringer Elektronenenergie oder mittels Chemischer Ionisierung. Aus dem gleichen Grund sollte der Stoßgasdruck hoch sein, was dazu führt, dass gebildete Addukt-Ionen durch Zusammenstöße stabilisiert werden.

Es ist anzunehmen, dass in Zukunft neben stoßinduzierten Zerfällen auch stoßinduzierte chemische Reaktionen eine größere Rolle bei der Anwendung von MS/MS-Methoden spielen werden.

[Kinter1988]

M.T. Kinter, M.M. Bursey, Biomed. Environm. Mass Spectrom. 15 (1988) 583


Last Update: 2010-12-14