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同位素质谱(6)

时间:2019-01-08 10:21:07 来源:诺亚娱乐官网 作者:匿名



(5)强峰拖尾效应

强离子电流的质谱分析的两次测量扩散并扩散到相邻的质谱峰。这种现象称为强峰拖尾。强峰拖尾导致相邻弱峰的叠加,这不利于低丰度样品的准确测定。必要时需要“拖尾修正”。

同位素质谱法存在许多误差来源,但与质谱仪器和分析方法相关的系统误差占主导地位,其对分析结果的影响相对固定且单向。解决方案是开发最佳分析条件,并使用标准样品调整和校准质谱仪。

三,氮同位素质谱

氮有七种同位素,质量范围从12到18.除14N和15N是稳定同位素外,它们都是放射性同位素,它们的半衰期非常短。只有13N具有稍长的10.05分钟的半衰期,并且它已被用作化学和生物学研究中的示踪剂。然而,对于大多数氮示踪剂研究,稳定性15N是唯一的实际示踪剂。

自然界中15N的天然丰度为0.366原子%。 15N示踪物质的富集通过同位素交换富集15N,使得15N的丰度高于天然丰度。在农学和生物学的氮和氮示踪试验中,通常使用具有5原子%至10原子%的丰度的15N示踪剂。耗尽的15N材料,其15N丰度远低于天然丰度,仅含有0.0005原子%的15N。使用耗尽的15N材料作为示踪剂仅相当于浓缩的15N材料的0.72at%,价格为浓缩的15N示踪剂的1/6。虽然后来发现氮同位素分馏的现象比碳,氧和硫更多,但氮同位素的天然丰度变化在生物氮循环和环境科学研究的研究中越来越受到重视。

在确定示踪剂测试样品或天然丰度样品的稳定同位素组成时,样品中的元素氮应转化为N2。

1简介

随着核物理学的进步,稳定同位素15N的测定方法也得到了很大的发展,包括红外光谱,核磁共振光谱,发射光谱和质谱。质谱和光谱学是目前15N示踪研究中最常用的分析方法。最初,15N光谱法基于以下事实:与质谱法相比,它不需要昂贵的设备,不含CO 2和NO等杂质,并且具有光谱仪操作简单,维护和管理成本低的优点。 15N发射光谱的主要特征是其高灵敏度,其仅需要少量样品,通常在5μg至10μg氮之间。然而,它不如质谱法准确,因此其应用并不常见。

15N质谱仪具有精度和稳定性的优点,受到许多示踪研究者的青睐。然而,与15N光谱测定法相比,质谱法不太灵敏,麻烦且麻烦,并且需要昂贵的质谱仪。 。通过质谱分析15N需要将复杂的有机氮化合物转化为简单的化合物。最合适的氮气形式是N2。因此,15N质谱法基于生物样品中的氮转化为15N2。

将样品中的氮化合物直接转化为氮气的方法是Dumas方法,也称为干式燃烧。在真空条件下,样品用氧化铜(使用Cr 2 O 3作为催化剂)燃烧以将有机和无机氮化合物氧化成N 2,其中NO和N 2 O被铜还原成N 2。最近,使用Duma方法设计了一些碳,氮和13C,15N同时分析仪器。将标记的氮化合物转化为氮的最常用方法是Lemborn提出的湿氧化方法。分析方法一般包括三步骤,即将标记为15N的含氮化合物转化为铰链的:;在高真空下将钱转换为N2;用质谱仪测定氮中14N与15N的比例。该方法通常用于15N示踪剂测试。

2.样品氮转化为工业盐

将样品中的氮化合物转化为铵盐的最常用方法是凯氏定氮法,其中样品在硫酸中消化。为了改善消化并缩短消化时间,必须添加一些无机盐和催化剂。

当样品通过凯氏定氮法消化时,含氮有机化合物必须完全分解。如果消化不完全,消化液将含有挥发性含氮杂质,如指甲凝胶,乙胺和二乙胺。在质谱分析过程中,这些杂质会产生叠加峰,影响分析结果的准确性,完全消化程度取决于消化温度。许多研究人员对所用催化剂的类型,催化剂的用量和消化时间进行了实验。目前的方法是Brenner推荐的K2SO4-Cu-Se催化剂。使用硫酸钾,铜和硒的混合物(K 2 SO 4: CuSO 4·5H 2 O: Se=100: 10: 1)作为催化剂,每MI使用0.33g该混合催化剂。硫酸。在消化液澄清后,使用的消化时间持续5小时,并且土壤样品被消化2小时。通过该方法消化土壤和植物以及其他生物样品。没有发现有机杂质用于质谱分析。干扰。在强碱条件下,通过蒸汽蒸馏将分支与消化液分离并接收在硼酸(或硫酸)溶液中。在蒸汽蒸馏过程中,必须防止样品之间的交叉污染。特别是在蒸馏不同同位素丰度的样品时,交叉污染的影响特别严重。通常建议通过在样品蒸馏之间的间隔中蒸馏少量乙醇来从蒸馏器中除去铁。

为了确保用于潜在分析的足够的N 2量,通过单束测量的样品馏出物的氮含量通常需要为约1mg。对于具有双拉伸比较的样品,由于注射系统中使用的毛细管粘性流动注射方法,馏出物中的氮含量需要为2mg或更多。如果不进行质谱分析,则必须用较少的硫酸酸化馏出物并在60-80℃下浓缩至干。

(1)试剂

1浓硫酸(H2SO4,p≈1.84g·mL-1,分析纯);

将硫酸钾 - 催化剂混合物:配制成100g硫酸钾(H 2 SO 4),10g硫酸铜(CuSO 4·5H 2 O)和1g硒(Se)粉末的均匀混合物。在混合之前将试剂分别研磨,然后混合并置于研钵中研磨试剂;

3硼酸 - 指示剂溶液:将20g纯硼酸(H3B03)溶于约70mL热水中,冷却,转移至200mL稀乙醇和20mL混合指示液(0.33g溴甲酚绿和0.165g甲基红溶于在1L容量瓶中加入500mL乙醇,混合后,小心加入氧氮化钠溶液[c(NaOH)=0.05mol·L-1],调至紫红色溶液(pH约0.5),加水。达到规模。使用前搅拌均匀;

4氢氧化钠溶液[c(NaOH)=10mol·L-1):称取400g氢氧化钠(NaOH,分析纯)溶于水,用水稀释至1L;

5硫酸标准溶液[c(H2S04)=0.005mol·L-1]:测量0.3mL浓硫酸(H2SO4,p≈1.84g·mL-1,分析级)稀释至1L,用硼砂标准溶液校准准确性;6硫酸溶液[c(H 2 SO 4)=3mol·L-1]。

(2)仪器和设备

硬质Kjeldahl烧瓶,体积为50 mL;一个弯曲形状的小漏斗;半微蒸汽蒸馏器;一个容量为150毫升的锥形瓶;和六温温消化电炉。沸水浴。

(3)分析步骤

称取一定量的细磨土壤样品,置于干燥的凯氏烧瓶底部,加入少量无离子水(约1 mL至2 mL)湿润土壤样品,然后加入1.65 g催化剂混合物(试剂2)和5mL浓硫酸。摇匀,在瓶子的开口处加一个弯曲的小漏斗,将Kjeldahl瓶放在六温变温消解炉上,用小火加热,直至瓶中的反应适中(约20min~30min) 。加强火力,使脱水土壤中的酸稍微沸腾。建议在瓶颈的上三分之一处用硫酸蒸汽稀释回流。所有的烹饪液体和土壤颗粒都从一点绿色变灰,然后继续煮沸5小时。烹饪后,冷却下来。等待热蒸馏。同时消化土壤样本。应进行空白测量,但不添加土壤样品,其他程序与测量土壤时相同。

参考:土壤农业化学分析方法

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关键词:质谱仪,电感耦合,同位素质谱,国家标准物质网络

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