Redigerer Masse-til-ladningsforhold

[[Fil:Cyclotron_motion.jpg|miniatyr|Stråle av elektroner som beveger seg i en sirkel i et [[Teltronrør]], på grunn av tilstedeværelsen av et [[magnetfelt]]. Lilla lys sendes ut langs elektronbanen på grunn av at elektronene kolliderer med gassmolekyler i pæren. Masse-til-ladningsforholdet til elektronet kan måles i dette apparatet ved å sammenligne radien til den lilla sirkelen, styrken til magnetfeltet og spenningen på elektronpistolen. Massen og ladningen kan ikke måles separat på denne måten - bare forholdet.]]
{{Infoboks Fysikalsk størrelse|navn=Mass-til-ladningsforhold|symbol={{mvar|m}}/{{mvar|Q}}|si-enhet=kg/[[coulomb|C]]|si-grunnenheter=[[Kilogram|kg]]⋅[[Ampere|A]]{{sup|-1}}⋅[[Second|s]]{{sup|-1}}|dimensjon=<math>MI^{-1}T^{-1}</math>|avledet=}}
Masse-til-ladningsforholdet (m/Q) er en fysisk størrelse som er mest brukt i elektrodynamikken til [[Ladet partikkel|ladede partikler]], f.eks. innen elektronoptikk og ionoptikk. Det fremkommer også i de vitenskapelige feltene [[elektronmikroskop]]i, [[Bilderør|katodestrålerør]], akseleratorfysikk, [[kjernefysikk]], [[Auger-elektronspektroskopi]], [[kosmologi]] og [[massespektrometri]].<ref name=":1">{{Kilde oppslagsverk|tittel=mass-to-charge ratioin mass spectrometry, mz|url=http://goldbook.iupac.org/M03752.html|utgiver=IUPAC|oppslagsverk=IUPAC Compendium of Chemical Terminology|dato=2009-06-12|besøksdato=2021-02-16|isbn=978-0-9678550-9-7|doi=10.1351/goldbook.m03752|språk=en|redaktørfornavn=Miloslav|redaktøretternavn=Nič}}</ref> Viktigheten av masse-til-ladningsforholdet, i henhold til klassisk elektrodynamikk, er at to partikler med samme masse-til-ladningsforhold beveger seg i samme bane i et vakuum, når de utsettes for de samme elektriske og magnetiske feltene. SI-enhetene er [[Kilogram|kg]]/[[Coulomb|C]]. I sjeldne tilfeller har [[Thomson (enhet)|thomson]] blitt brukt som enhet innen massespektrometri.

Noen disipliner bruker i stedet '''ladnings-til-masseforholdet''' (Q/m), som er det multiplikative inverse av forholdet mellom masse og ladning. Den anbefalte [[Committee on Data for Science and Technology|CODATA]]-verdien for et elektron er <math>{Q\over m}=-1.75882001076(53) \cdot 10^11 C\cdot mg^{-1}</math><ref>{{Kilde www|url=https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?esme|tittel=CODATA Value: electron charge to mass quotient|besøksdato=2021-02-16|verk=physics.nist.gov}}</ref>

== Opprinnelse ==
Når ladede partikler beveger seg i elektriske og magnetiske felt, gjelder følgende to lover:

: {|
|<math>\mathbf{F} = Q (\mathbf{E} + \mathbf{v} \times \mathbf{B}),</math>
|&nbsp;
|([[Lorentz-kraft]] lov)
|-
|<math>\mathbf{F}=m\mathbf{a} = m \frac{\mathrm{d}\mathbf{v}}{\mathrm{d}t}</math>
|&nbsp;
|([[Newtons bevegelseslover#Andre lov|Newtons andre lov]] om bevegelse)
|}

hvor <math>F</math> er [[kraft]]en som er påført [[ion]]et, <math>m</math> er [[masse]]n til partikkelen, <math>a</math> er [[akselerasjon]]en, <math>Q</math> er den [[Elektrisk ladning|elektriske ladningen]], <math>E</math> er det [[Elektrisk felt|elektriske feltet]], og <math>\mathbf{v} \times B</math> er [[Vektorprodukt|kryssproduktet]] til ionets [[hastighet]] og magnetisk flukstetthet.

Denne [[differensialligning]]en er den klassiske bevegelsesligningen for ladede partikler. Sammen med partikkelens utgangsbetingelser, bestemmer den helt partikkelens bevegelse i rom og tid når det gjelder m/Q. Dermed kan massespektrometere betraktes som "masse-til-ladning spektrometre". Når du presenterer data i et massespektrum, er det vanlig å bruke det dimensjonsløse m/z, som betegner den dimensjonsløse størrelsen dannet ved å dele massetallet til ionet med dets ladetall.<ref name=":1"/>

Kombinere de to tidligere ligningene gir:

: <math>\left(\frac{m}{Q}\right)\mathbf{a} = \mathbf{E}+ \mathbf{v} \times \mathbf{B}</math>.

Denne differensialligningen er den klassiske bevegelsesligningen til en ladet partikkel i vakuum. Sammen med partikkelens utgangsbetingelser bestemmer den partikkelens bevegelse i rom og tid. Det avslører umiddelbart at to partikler med samme m/Q-forhold oppfører seg på samme måte. Dette er grunnen til at forholdet mellom masse og ladning er en viktig fysisk størrelse i de vitenskapelige feltene der ladede partikler samhandler med magnetiske eller elektriske felt.

== Symboler og enheter ==
Det IUPAC anbefalte symbolet for masse og ladning er henholdsvis m og Q,<ref>{{Kilde bok|url=https://www.worldcat.org/oclc/27011505|tittel=Quantities, units, and symbols in physical chemistry|etternavn=|fornavn=|dato=1993|utgiver=Blackwell Scientific Publications|år=|isbn=0-632-03583-8|utgave=2nd ed|utgivelsessted=Oxford|side=4|sider=|kapittel=|oclc=27011505|sitat=}}</ref><ref>{{Kilde bok|url=https://www.worldcat.org/oclc/27011505|tittel=Quantities, units, and symbols in physical chemistry|etternavn=|fornavn=|dato=1993|utgiver=Blackwell Scientific Publications|år=|isbn=0-632-03583-8|utgave=2nd ed|utgivelsessted=Oxford|side=14|sider=|kapittel=|oclc=27011505|sitat=}}</ref> men bruk av små bokstaver q for ladning er også veldig vanlig. Ladning er en [[skalar]]egenskap, noe som betyr at den kan være enten positiv (+) eller negativ (-). Coulomb (C) er SI-ladningsenheten; imidlertid kan andre enheter brukes, for eksempel å uttrykke ladning i form av den [[Elementærladning|grunnleggende ladningen]] (e). SI-enheten til den fysiske mengden m/Q er kilogram per coulomb.

=== Massespektrometri og m/z ===
{{utdypende artikkel|Massespektrometri}}
Enhetene og notasjonen ovenfor brukes når det gjelder fysikk av massespektrometri; imidlertid brukes m/z-notasjonen for den uavhengige variabelen i et massespektrum.<ref name=":1"/> Denne notasjonen letter datatolkningen, siden den er numerisk mer relatert til den enhetlige atommasseenheten.<ref name=":1"/> For eksempel, hvis et ion bærer en ladning, er m/z numerisk ekvivalent med molekyl- eller atommassen til ionet i [[Atommasseenhet|enhetlige atommasseenheter (]]<nowiki/>u), der den numeriske verdien av m/Q er abstrus. M refererer til molekyl- eller atommassetallet og z til ladningstallet til ionet; imidlertid er mengden m/z per definisjon dimensjonsløs.<ref name=":1" /> Et ion med en masse på 100 u (enhetlige atommasseenheter) (m = 100) som bærer to ladninger (z = 2) vil bli observert ved m / z = 50. Den empiriske observasjonen m/z = 50 er imidlertid en ligning med to ukjente og kunne ha oppstått fra andre ioner, for eksempel et ion med masse 50 u som bærer en ladning. Dermed utleder m/z av et ion alene ikke masse eller antall ladninger. Ytterligere informasjon, slik som masseavstanden mellom masse-isotopomerer eller forholdet mellom flere ladetilstander, er nødvendig for å tilordne ladetilstanden og utlede massen til ionet fra m/z. Denne tilleggsinformasjonen er ofte, men ikke alltid tilgjengelig. Dermed brukes m/z primært til å rapportere en empirisk observasjon i massespektrometri. Denne observasjonen kan brukes sammen med andre bevis for å deretter utlede de fysiske egenskapene til ionet, som masse og ladning.

== Referanser ==
<references/>

== Eksterne lenker ==
* {{Offisielle lenker}}

{{Massespektrometri}}
{{Autoritetsdata}}

[[Kategori:Fysiske størrelser]]
[[Kategori:Massespektrometri]]
[[Kategori:Metrologi]]
[[Kategori:Forhold]]