Kjemi-ionisering

Kjemi-ionisering er dannelsen av et ion gjennom reaksjonen av et gassfase atom eller molekyl med et atom eller molekyl i en eksitert tilstand mens det også skaper nye bindinger.^[1]^[2] Denne prosessen er nyttig i massespektrometri fordi den skaper unike bånd som kan brukes til å identifisere molekyler.^[3] Denne prosessen er ekstremt vanlig i naturen, da den regnes som den primære første reaksjonen i flammer

Historie

Begrepet kjemi-ionisering ble laget av Hartwell F. Calcote i 1948 i det tredje symposiet om forbrenning og flamme og eksplosjonsfenomen.^[4] Symposiet utførte mye av den tidlige forskningen av dette fenomenet på 1950-tallet. Flertallet av forskningen om dette emnet ble utført på 1960- og 70-tallet. Det er for tiden sett i mange forskjellige ioniseringsteknikker som brukes til massespektrometri.^[5]^[6]

Reaksjoner

Kjemi-ionisering kan representeres av

{\ce {G^{\ast }{}+M->M^{+\bullet }{}+e^{-}{}+G}}

hvor G er den eksiterte tilstandsarten (indikert med den superskriptede stjernen), og M er arten som ioniseres ved tap av et elektron for å danne den radikale kationet (indikert med den superskriptede "pluss-prikken").

Det vanligste eksemplet på A-type kjemiionisering forekommer i hydrokarbonflamme. Reaksjonen kan fremstilles som

{\ce {O + CH -> HCO+ + e^-}}

^[7]

Denne reaksjonen er tilstede i en hvilken som helst hydrokarbonflamme og kan forklare avvik i mengden forventede ioner fra termodynamisk likevekt.^[8] Dette kan da føre til kjemiionisering av B-typen som kan fremstilles som

{\ce {HCO+{}+e^{-}->{\binom {H3O+}{C3H3}}+M->M+{}+produkter}}

I tillegg til

{\ce {CH{}+O{}+M->CHO{}+M^{\ast }->M{}+{\mathit {hv}}}}

Der M* representerer et eksitert tilstandsmetall. Denne reaksjonen illustrerer lyset som genereres av kjemi-ioniseringsreaksjonen, og resulterer i lyset vi kjenner fra flammer.^[9]

Astrofysiske implikasjoner

Kjemi-ionisering er antatt å forekomme i de hydrogenrike atmosfærene rundt stjernene. Denne typen reaksjoner vil føre til mange flere spente hydrogenatomer enn noen modeller står for. Dette påvirker vår evne til å bestemme de riktige optiske kvalitetene til solatmosfærer med modellering.^[10]

Referanser

^ Nič, Miloslav, red. (12. juni 2009). «chemi-ionization in mass spectrometry». IUPAC Compendium of Chemical Terminology (på engelsk). IUPAC. ISBN 978-0-9678550-9-7. doi:10.1351/goldbook.c01044. Besøkt 10. mars 2021.
^ Klucharev, A N (30. juni 1993). «Chemi-ionization processes». Physics-Uspekhi. 6. 36: 486–512. ISSN 1063-7869. doi:10.1070/PU1993v036n06ABEH002162. Besøkt 10. mars 2021.
^ Dyke, John M.; Shaw, Andrew M.; Wright, Timothy G. (Juni 1994). «Study of Chemiionization Reactions in the O + 2-Butyne Reaction Mixture». The Journal of Physical Chemistry. 25 (på engelsk). 98: 6327–6331. ISSN 0022-3654. doi:10.1021/j100076a016. Besøkt 10. mars 2021.
^ Calcote, Hartwell F. (1948). «Electrical properties of flames». Symposium on Combustion and Flame, and Explosion Phenomena. 1 (på engelsk). 3: 245–253. doi:10.1016/S1062-2896(49)80033-X. Besøkt 10. mars 2021.
^ Chen, Lee Chuin; Yu, Zhan; Hiraoka, Kenzo (2010). «Vapor phase detection of hydrogen peroxide with ambient sampling chemi/chemical ionization mass spectrometry». Analytical Methods. 7 (på engelsk). 2: 897. ISSN 1759-9660. doi:10.1039/c0ay00170h. Besøkt 10. mars 2021.
^ Mason, Rod S.; Williams, Dylan R.; Mortimer, Ifor P.; Mitchell, David J.; Newman, Karla (2004). «Ion formation at the boundary between a fast flow glow discharge ion source and a quadrupole mass spectrometer». Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 9 (på engelsk). 19: 1177. ISSN 0267-9477. doi:10.1039/b400563p. Besøkt 10. mars 2021.
^ Vinckier, C.; Gardner, Michael P.; Bayes, Kyle D. (1977). «A study of chemi-ionization in the reaction of oxygen atoms with acetylene». The Journal of Physical Chemistry. 81 (23): 2137–2143. doi:10.1021/j100538a001.
^ Fontijn, A.; Miller, W.J.; Hogan, J.M. (1965). «Chemi-ionization and chemiluminescence in the reaction of atomic oxygen with C2H2, C2D2, and C2H4». Symposium (International) on Combustion. 10 (1): 545–560. doi:10.1016/S0082-0784(65)80201-6.
^ Sugden, T M (1962). «Excited Species in Flames». Annual Review of Physical Chemistry. 13 (1): 369–390. Bibcode:1962ARPC...13..369S. doi:10.1146/annurev.pc.13.100162.002101.
^ Mihajlov, Anatolij A.; Ignjatović, Ljubinko M.; Srećković, Vladimir A.; Dimitrijević, Milan S. (1. mars 2011). «CHEMI-IONIZATION IN SOLAR PHOTOSPHERE: INFLUENCE ON THE HYDROGEN ATOM EXCITED STATES POPULATION». The Astrophysical Journal Supplement Series. 1. 193: 2. ISSN 0067-0049. doi:10.1088/0067-0049/193/1/2. Besøkt 10. mars 2021.

Autoritetsdata

[1] Nič, Miloslav, red. (12. juni 2009). «chemi-ionization in mass spectrometry». IUPAC Compendium of Chemical Terminology (på engelsk). IUPAC. ISBN 978-0-9678550-9-7. doi:10.1351/goldbook.c01044. Besøkt 10. mars 2021.

[2] Klucharev, A N (30. juni 1993). «Chemi-ionization processes». Physics-Uspekhi. 6. 36: 486–512. ISSN 1063-7869. doi:10.1070/PU1993v036n06ABEH002162. Besøkt 10. mars 2021.

[3] Dyke, John M.; Shaw, Andrew M.; Wright, Timothy G. (Juni 1994). «Study of Chemiionization Reactions in the O + 2-Butyne Reaction Mixture». The Journal of Physical Chemistry. 25 (på engelsk). 98: 6327–6331. ISSN 0022-3654. doi:10.1021/j100076a016. Besøkt 10. mars 2021.

[4] Calcote, Hartwell F. (1948). «Electrical properties of flames». Symposium on Combustion and Flame, and Explosion Phenomena. 1 (på engelsk). 3: 245–253. doi:10.1016/S1062-2896(49)80033-X. Besøkt 10. mars 2021.

[5] Chen, Lee Chuin; Yu, Zhan; Hiraoka, Kenzo (2010). «Vapor phase detection of hydrogen peroxide with ambient sampling chemi/chemical ionization mass spectrometry». Analytical Methods. 7 (på engelsk). 2: 897. ISSN 1759-9660. doi:10.1039/c0ay00170h. Besøkt 10. mars 2021.

[6] Mason, Rod S.; Williams, Dylan R.; Mortimer, Ifor P.; Mitchell, David J.; Newman, Karla (2004). «Ion formation at the boundary between a fast flow glow discharge ion source and a quadrupole mass spectrometer». Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 9 (på engelsk). 19: 1177. ISSN 0267-9477. doi:10.1039/b400563p. Besøkt 10. mars 2021.

[VinckierGardner1977-7] Vinckier, C.; Gardner, Michael P.; Bayes, Kyle D. (1977). «A study of chemi-ionization in the reaction of oxygen atoms with acetylene». The Journal of Physical Chemistry. 81 (23): 2137–2143. doi:10.1021/j100538a001.

[FontijnMiller1965-8] Fontijn, A.; Miller, W.J.; Hogan, J.M. (1965). «Chemi-ionization and chemiluminescence in the reaction of atomic oxygen with C2H2, C2D2, and C2H4». Symposium (International) on Combustion. 10 (1): 545–560. doi:10.1016/S0082-0784(65)80201-6.

[Sugden1962-9] Sugden, T M (1962). «Excited Species in Flames». Annual Review of Physical Chemistry. 13 (1): 369–390. Bibcode:1962ARPC...13..369S. doi:10.1146/annurev.pc.13.100162.002101.

[10] Mihajlov, Anatolij A.; Ignjatović, Ljubinko M.; Srećković, Vladimir A.; Dimitrijević, Milan S. (1. mars 2011). «CHEMI-IONIZATION IN SOLAR PHOTOSPHERE: INFLUENCE ON THE HYDROGEN ATOM EXCITED STATES POPULATION». The Astrophysical Journal Supplement Series. 1. 193: 2. ISSN 0067-0049. doi:10.1088/0067-0049/193/1/2. Besøkt 10. mars 2021.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]