Вторично-ионная масс-спектрометрия замороженных водных растворов солей железа.

Вторично-ионная масс-спектрометрия
замороженных водных растворов солей
железа.
Е.А. Иньков1, А.Н. Ермаков1,И.А. Коробейникова1, Г.Б. Прончев2.
1 Институт энергетических проблем химической физики РАН
2 Московский государственный открытый педагогический университет
им.М.А.Шолохова
ayermakov@chph.ras.ru
Формирование кислотных дождей
SO2
NO2
NO2
SO2(gas)
[O] H2O
H2SO4(aq)
FAB
A +, A - , A 0
B+ B-
B0
ehν
Схема масс-спектрометра
1 – патрубок, 2 – катод,
3 – ионизационная
камера,
4 – отклоняющий
магнит, 5 – мишень,
6 – ионный источник,
7 – система линз,
8 – труба анализатора,
9 – секторный магнит,
10 –энергоанализатор,
11 – выходная щель,
13 – фотоэлектронный
умножитель,
12 – детектор полного
ионного тока.
Схема держателя мишени
1 – металлическая рамка,
2 – шток, 3 – держатель
образцов, 4 – нейлоновая
нить, 5 – металлическая
нить.
Отношения
m/z = 73 (56FeOH+, H+(H2O)4)
Интенсивностью эмиссии
Fe2+(H2O)5 (m/z = 73)
можно пренебречь, т. к.
I56/I28 = 15  53
Разделение «протонной» и «железной» составляющей m/z = 73
56FeOH+,
H+(H2O)4
I73/I71 = f([Fe2+]0)
I71 – интенсивность линии иона 54FeOH+,
[Fe2+]0 – концентрация ионов двухвалентного
железа, равная концентрации FeSO4.
Зависимость I73/I71 от концентрации FeSO4
Уравнения
Выражая интенсивность эмиссии иона 56FeOH+
через интенсивность эмиссии иона 54FeOH+ (m/z = 71) с
помощью изотопного соотношения будем иметь
IFeOH+ = 15.5I71
и
IH+(H2O)4 = I73 – 15.5I71
Полученное уравнение позволяет рассчитать
интенсивность линии протонных кластеров H+(H2O)4 для
разных концентраций соли.
Уравнения
IH+(H2O)4([Fe2+]0= 0) = 377
I73 = 363
IH+(H2O)4 / I([Fe2+]0= 0) = -797[Fe2+] + 1
IH+(H2O)3 = -76187 [Fe2+]0 + 98
IH+(H2O)3 = 98
I54 =(H2O)3+ = 8
Выводы
Таким образом, проведенные исследования
указывают на возможность продуктивного
использования вторично-ионной массспектрометрии в анализе содержания в водных
растворах ионов железа. Метод позволяет диагностировать ионы железа в концентрациях,
отвечающих их натурному содержанию в дождевой и облачной влаге. Для дискриминации с
помощью этого метода валентных состояний
ионов железа необходимы дальнейшие эксперименты.
Работа выполнена при финансовой
поддержке проекта-победителя 7-го Конкурсаэкспертизы научных проектов молодых ученых
РАН по фундаментальным и прикладным
исследованиям и гранта Президента РФ
поддержки научных школ (НШ-1174.2003.3).