Redigerer Kjemisk ionisering

'''Kjemisk ionisering''' (forkortet '''CI''' fra engelsk '''Chemical ionization''') er en myk ioniseringsteknikk som brukes i [[massespektrometri]].<ref>{{Kilde artikkel|tittel=Biological applications of electron ionization and chemical ionization mass spectrometry|publikasjon=Recent Progress in Hormone Research|url=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/4569234|dato=1972|fornavn=H. M.|etternavn=Fales|etternavn2=Milne|fornavn2=G. W.|etternavn3=Pisano|fornavn3=J. J.|etternavn4=Brewer|fornavn4=H. B.|etternavn5=Blum|fornavn5=M. S.|etternavn6=MacConnell|fornavn6=J. G.|etternavn7=Brand|fornavn7=J.|etternavn8=Law|fornavn8=N.|bind=28|sider=591–626|issn=0079-9963|pmid=4569234|besøksdato=2021-03-10}}</ref><ref name=":0">{{Kilde artikkel|tittel=Chemical ionization mass spectrometry|publikasjon=Accounts of Chemical Research|doi=10.1021/ar50002a002|url=https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ar50002a002|dato=1968-02-01|fornavn=Frank H.|etternavn=Field|serie=2|språk=en|bind=1|sider=42–49|issn=0001-4842|besøksdato=2021-03-10}}</ref> Dette ble først introdusert av Burnaby Munson og Frank H. Field i 1966.<ref>{{Kilde bok|url=https://www.worldcat.org/oclc/25131165|tittel=Chemical ionization mass spectrometry|etternavn=Harrison|fornavn=Alex. G.|dato=1992|utgiver=CRC Press|isbn=0-8493-4254-6|utgave=2nd ed|utgivelsessted=Boca Raton, Fla.|oclc=25131165}}</ref> Denne teknikken er en gren av kjemisk gassformet ion-molekyl.<ref name=":0" /> Reagensgassmolekyler ioniseres ved elektronionisering, som deretter reagerer med analytmolekyler i gassfasen for å oppnå ionisering. Negativ kjemisk ionisering (NCI), ladningsutveksling kjemisk ionisering og [[Atmosfærisk trykk kjemisk ionisering|kjemisk ionisering ved atmosfærisk trykk]] (APCI) er noen av de vanligste variasjonene av denne teknikken. CI har flere viktige anvendelser innen identifikasjon, strukturoppklaring og kvantifisering av [[Organisk forbindelse|organiske forbindelser]].<ref name=":1">{{Kilde artikkel|tittel=Positive and negative chemical ionization mass spectrometry using a Townsend discharge ion source|publikasjon=Analytical Chemistry|doi=10.1021/ac60361a011|url=https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ac60361a011|dato=1975-09-01|fornavn=Donald F.|etternavn=Hunt|etternavn2=McEwen|fornavn2=Charles N.|etternavn3=Harvey|fornavn3=T. Michael.|serie=11|språk=en|bind=47|sider=1730–1734|issn=0003-2700|besøksdato=2021-03-10}}</ref> Ved siden av anvendelsene innen [[analytisk kjemi]], strekker nytten i kjemisk ionisering seg også mot [[Biokjemi|biokjemiske]], [[Biologi|biologiske]] og [[Medisin|medisinske]] felt.<ref name=":1" />

== Prinsipper for drift ==
Kjemisk ionisering krever en lavere mengde energi sammenlignet med [[elektronionisering]] (EI), men dette avhenger av det anvendte reaktantmaterialet.<ref name=":0" /> Denne ioniseringsmekanismen med lav energi gir mindre eller noen ganger ingen [[Fragmentering (massespektrometri)|fragmentering]], og vanligvis et enklere [[Massespektrum|spektrum]]. Mangelen på fragmentering begrenser mengden strukturell informasjon som kan bestemmes om det ioniserte [[Kjemiske specier|speciet]]. Imidlertid har et typisk CI-spektrum en lett identifiserbar protonert molekylær ionetopp [M+1]<sup>+</sup>, som tillater enkel bestemmelse av molekylær masse.<ref name=":2">{{Kilde bok|url=https://www.worldcat.org/oclc/46683947|tittel=Mass spectrometry : principles and applications.|etternavn=Hoffmann|fornavn=Edmond de|dato=2001|utgiver=Wiley|isbn=0-471-48566-7|utgave=2nd ed.|utgivelsessted=Chichester|side=14|oclc=46683947}}</ref> Denne teknikken krever overføring av specier med høy masse fra reagensgassen til analytten, og derfor regulerer ikke [[Franck-Condon-prinsippet]] ioniseringsprosessen. CI er således ganske nyttig i tilfeller der energien til de bombarderende elektronene i EI er høy, noe som utelukkende resulterer i fragmentering av analytten, noe som får molekylion-toppen til å være mindre påviselig eller helt fraværende.

== Instrumentering ==
CI bruker en vanlig kilde for ionisering som EI, med noen modifikasjoner. For å lette reaksjonene mellom ionegassene holdes kammeret tetthet med et trykk rundt 1 [[torr]].<ref name=":3">{{Kilde bok|url=https://www.worldcat.org/oclc/132719366|tittel=Fundamentals of contemporary mass spectrometry|etternavn=Dass|fornavn=Chhabil|dato=2007|utgiver=Wiley-Interscience|isbn=978-0-470-11849-8|utgivelsessted=Hoboken, N.J.|oclc=132719366}}</ref> Elektroner produseres gjennom et metallfilament, som er laget av [[wolfram]], [[rhenium]] eller [[iridium]]<ref name=":1" /> og beveger seg til en lengre avstand i ioniseringskammeret på grunn av den høye energi som den besitter.<ref name=":3" /> I motsetning til EI er ikke magneten og elektronfellen nødvendig for CI, siden elektronstrålen ikke beveger seg til enden av kammeret. Trykket inne i kammeret holdes under 10<sup>−4</sup> torr.<ref name=":3" />

== Mekanisme ==
Et CI-eksperiment innebærer bruk av gassfase [[Syre–base-reaksjon|syre-base-reaksjoner]] i kammeret. Ioner produseres gjennom kollisjonen av analytten med ioner av en reagensgass som er tilstede i ionekilden. Noen vanlige reagensgasser inkluderer: [[metan]], [[ammoniakk]], [[vann]] og [[isobutan]]. Inne i ionekilden er reagensgassen til stede i stort overskudd sammenlignet med analytten. Elektroner som kommer inn i kilden med energi rundt 200-500 eV<ref name=":3" /> vil fortrinnsvis ionisere reagensgassen. Deretter produserer ion/molekylreaksjonene mer stabile reagensioner, og de resulterende kollisjonene med andre reagensgassmolekyler vil skape et ioniseringsplasma. Positive og negative ioner av analytten dannes ved reaksjoner med dette plasmaet.<ref name=":2" />

Følgende reaksjoner er mulige med metan som reagensgass.

=== Primær ionedannelse ===

: <chem>CH4{} + e^- -> CH4^{+\bullet}{} + 2e^-</chem>

=== Sekundære reagensioner ===

: <chem>CH4{} + CH4^{+\bullet} -> CH5+{} + CH3^{\bullet}</chem>

: <chem>CH4 + CH3^+ -> C2H5+ + H2</chem>

=== Produktiondannelse ===

: <chem>M + CH5+ -> CH4 + [M + H]+</chem> &nbsp;&nbsp; (protonering)

: <chem>AH + CH3+ -> CH4 + A+</chem> &nbsp;&nbsp; (<chem>H^-</chem> abstraksjon)

: <chem>M + C2H5+ -> [M + C2H5]+</chem> &nbsp;&nbsp; (adduktdannelse)

: <chem>A + CH4+ -> CH4 + A+</chem> &nbsp;&nbsp; (ladningsutveksling)

Hvis ammoniakk er reagensgassen,

: <chem>NH3{} + e^- -> NH3^{+\bullet}{} + 2e^-</chem>

: <chem>NH3{} + NH3^{+\bullet} -> NH4+{} + NH2</chem>

: <chem>M + NH4^+ -> MH+ + NH3</chem>

For isobutan som reagensgass,

: <math chem="">\ce{C4H10{} + e^- -> C4H10^{+\bullet}{} + 2e^-} (\ce{ + C3H7+} \text{og andre ioner}) </math>

: <chem>C3H7^+{} + C4H10^{+\bullet} -> C4H9^+{} + C3H8 </chem>

: <chem>M + C4H9^+ -> MH^+ + C4H8 </chem>

Selvkjemisk ionisering er mulig hvis reagensionet er en ionisert form av analytten.<ref>{{Kilde artikkel|tittel=Chemical ionization in Fourier transform mass spectrometry|publikasjon=Analytical Chemistry|doi=10.1021/ac00226a011|url=https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ac00226a011|dato=1981-03-01|fornavn=Sahba.|etternavn=Ghaderi|etternavn2=Kulkarni|fornavn2=P. S.|etternavn3=Ledford|fornavn3=Edward B.|etternavn4=Wilkins|fornavn4=Charles L.|etternavn5=Gross|fornavn5=Michael L.|serie=3|språk=en|bind=53|sider=428–437|issn=0003-2700|besøksdato=2021-03-10}}</ref>

== Fordeler og begrensninger ==
De høyenergiske molekylionene som produseres av bombingen med elektroner, overfører energien til nøytrale molekyler via kollisjon.<ref name=":3" /> Dette gjør at analyttene kan være mindre fragmenterte, og derfor kan molekylvekten til en ukjent analyt bestemmes. Omfanget av fragmentering styres av riktig valg av reagensgass.<ref name=":3" /> Spektrene gitt av CI er enklere og mer følsomme<ref name=":1" /> sammenlignet med andre ioniseringsmetoder. Videre kan noen variasjoner av CI kobles til kromatografiske separasjonsteknikker, og forbedrer derved dets nytte ved identifisering av forbindelser.<ref>{{Kilde artikkel|tittel=Atmospheric pressure chemical ionization mass spectrometry for analysis of lipids|publikasjon=Lipids|doi=10.1007/s11745-001-0725-5|url=http://doi.wiley.com/10.1007/s11745-001-0725-5|dato=April 2001|fornavn=William Craig|etternavn=Byrdwell|serie=4|språk=en|bind=36|sider=327–346|issn=0024-4201|besøksdato=2021-03-10}}</ref> Imidlertid er denne metoden begrenset til flyktige forbindelser, og på grunn av mindre fragmentering kan mindre mengde informasjon oppnås.

== Referanser ==
<references />
{{Massespektrometri}}
[[Kategori:Ionekilde]]
[[Kategori:Massespektrometri]]
[[Kategori:Vitenskapelige teknikker]]