电离子导入-电离如何导入
电离是一种化学反应,其中原子或份子失去或取得电子。这类进程通常触及到能量的输入,并致使物资状态的变化。
在电离过程当中,物资被转化为离子和自由电子。例如,水份子可以被电离为氢离子(H+)和羟基离子(OH-)。这类变化通常产生在电解质中,例如盐、酸或碱。在这些物资中,离子与电子的平衡是通过电场来保持的。
电离可以用于许多不同的目的。例如,它可以用于提取水中的矿物资或从溶液中分离出特定的化合物。电离还可以用于制造半导体材料,如硅芯片。
质谱仪不同电离方式的特点
1.电子离子化:电子电离(EI)为很多人所熟知。EI,通常将样品暴露在70eV的电子下,被称为"硬"技术。电子与目标分子互作用的能量,通常要比分子的化学键要强的多,因此分子发生电离。过量的能量按照特定方式打开化学键。结果产生能够预见的、可鉴别的碎片,通过这些碎片,我们能够推测出分子结构。这些能量可将单个电子激发,从分子外层逸出,形f成正离子自由基,得到丰富的碎片波谱。不同于"较软"的大气压电离技术,波谱响应会受到离子源设计特征的影响,EI技术完全独立于离子源的设计。同一化合物在一台EI质谱仪产生的图谱与另一台EI质谱仪得到的图谱非常相似,基于这一原理,可建立图谱库,将未知化合物的谱图与参照谱图比较。
2.化学电离:是分子过度裂解的称为"软"技术。化学电离(CI)通过一较温和的质子转移过程生成离子,有利于分子离子的生成。将样品暴露到大量的溶剂气体,如甲烷形成质子化的分子离子(M+H)。反向过程将形成负离子。在一些情况下,质子被转移到气体分子上,形成负离子(M-H)。采用EI分析时,碎片丰富的化合物,有时可采用CI分析,以增加分子离子的丰度。类似于EI,样品必须具有热稳定性,因为在离子源里,被测物需要加热气化。对起始电离步骤,CI的电离机理依赖于EI,但是在离子源里是有高压化学反应气体,比如甲烷、异丁烷或氨。比被测物(R)的浓度高很多反应气体通过电子电离作用,发生电离,起初产生R+t,溶剂离子。R+离子与中性R分子发生碰撞,形成稳定的次级离子,其具有反应性,然后通过离子分子反应,使被分析物分子(A)离子化.
3.负离子化学电离:对含捕获电子基团(例如,氟原子或硝基苄基)的被测物,能形成负离子化学电离(NCI)。比EI的灵敏度提高了很多倍(据报道,在某种情况下可提高100到1000倍以上)。NCI广泛应用于各种小分子,这些小分子通过或能够被化学修饰,促进电子捕获。在负离子中,有两类主要的负离子形成机制:电子捕获和反应物离子化学离子化。在CI条件下,电负分子能够捕获热电子,产生负离子。实际上的负离子化学电离,通过被测化合物(AH)与带负电的反应离子(R-或R-)之间反应引起电离。可能存在几类离子分子反应的类型,最常见的是脱质子反应。
4.电喷雾电离:"大气压电离"(API)的最重要的技术是ESI,ESI为各相关技术提供了基础,这些相关技术能在大气压,而不是在真空(托)下形成离子。样品溶解在极性溶剂中(一般比GC上使用的溶剂更难挥发),然后泵入不锈钢毛细管,不锈钢上施加2000到4000V的电压。当液体在大气压下,从毛细管流出时,液体被雾化,被雾化的液滴进一步去溶剂,释放出离子进入质谱仪。在静电吸引和真空联合效应下,诱导电离生成这些气态离子。
5.大气压化学电离:虽然大气压化学电离(APCI)技术与ESI同时发布,但是在1985年Fenn的研究成果发布,ESI很快商业化,而直到此时,APCI也没有广泛被采用。在1973年,Horning首次提出APCI,采用包括HPLC在内的各种导入技术,分析挥发性组分。APCI的附加功能是,将ESI难以转化为气相离子的被测物,即那些极性很小且易挥发的被测物经浓缩相(或液体)导入质谱仪。不同于ESI,APCI通过在热的气流中蒸发引导液,将中性被测物转化为气相。化学电离依赖于电荷在反应离子和目标分子之间的转移,产生可被分析的目标离子。大多数情况下,以阳离子模式在目标分子与小的H+离子之间形成加合物,虽然与盐的加合物也比较常见。
笔者认为, 用恰当的方法导入新课, 将会激发学生的求知欲望, 达到事半功倍的教学效果。下面笔者就化学教学中导入新课的做法谈几点看法。
一、由实验导入新课
化学实验是化学课的突出特点。生动、鲜明、新奇、有趣的实验最能唤起学生求知的热情和学习的兴趣。实践证明, 精心安排, 精心操作的演示实验, 会使整个教学从头到尾井井有条, 课堂气氛活跃, 教学效果良好。例如, 讲“氨”的性质时, 可先从演示氨的喷泉实验引入新课, 实验时学生对这种妙不可言的情景, 立即产生浓厚的兴趣, 此时教师可提出一些问题: 1. 氨气为什么易溶于水 2.烧杯中的试液为什么会自动喷入烧瓶中 3.烧瓶中的酚酞试液为什么会变红由于实验现象新奇, 学生想急于知道产生这种现象的原因, 从而调动了他们的求知欲, 教师只要抓住这一最佳时刻, 因势利导, 就可很轻松的使学生掌握本节课的内容。又如, 讲二氧化碳一节时, 可采用二氧化碳熄灭蜡烛火焰的演示实验, 学生通过实验现象, 马上就会清楚地看到: 下边燃着的蜡烛先熄灭, 上边燃着的蜡烛后熄灭, 教师可通过巧妙的设问使学生的思维更深入一步: 1. 二氧化碳为什么会从一个容器倒入另一个容器 2.为什么下边的蜡烛先熄灭 上边的蜡烛后熄灭 3.二氧化碳能否支持燃烧 让学生相互讨论, 深入思考并找出答案, 教师只作引导和归纳, 就很自然地引到本节课的内容上。
二、采用化学用语导入新课
化学用语是学习化学的重要工具,正确的利用化学反应方程式、分子式、电离方程式、电子式等导入新课, 不仅能启发学生积极思维, 分析问题, 主动获取知识, 而且还能够使学生练习、巩固所学知识, 使其达到熟练。例如在讲“酸、碱、盐”一节时, 不是先由教师讲,而是先让三个学生分别板书下列三组电离方程式:
第一组: HCl=H++ Cl-HNO3=H++NO3-H2SO4=2H++SO42-
第二组: NaOH=Na++OH-KOH=K++OH-Ca( OH) 2=Ca2++2OH-
第三组: NaCl=Na++Cl-KNO3=K++NO3-CuSO4=Cu2++SO42-
然后教师引导学生共同思考, 分析每组电离方程式的特征, 找出三组电离方程式电离出的阴.阳离子的异同, 归纳酸碱盐的定义。这种课型把课堂提问和讲解新课融合在一起, 从头到尾学生积极思维, 使学生把所学知识理解深透,记忆牢固。
三、运用设问导入新课
在教学中, 只要利用学生的基础知识和日常生活中的化学知识, 联系教材的重点, 难点和关键性知识, 有针对性的提出能突出教材内容的, 难度适中的富于启发性的问题, 引导学生定向思维, 让学生带着问题边看书边独立思考, 自觉进入探究问题的情境, 寻找解决问题的途径而引入新课。这种方法的关键是所提问题针对性要强, 难易适中, 不能太随意, 太简单。例如讲“氯气”一节时, 可从学生学过的知识问起, 如:你过去学习过那些有色气体 氢气在氯气中燃烧有什么现象 钠在氯气中能否燃烧现象如何 铜、铁能在氯气中燃烧吗 通过学生回答, 教师只作引导, 就会自然而然的进入新课学习。又如讲“盐类的水解”一节时, 一开始就设问: 酸的水溶液显酸性, 碱的水溶液显碱性, 那么盐的水溶液显什么性呢 一下子就把学生引进新课。由于造成悬念, 学生注意力很集中, 很快进入“角色”, 接着教师 演示实验 , 用 PH 试纸分别检验Na2CO3,NH4Cl,NaCl三种溶液的PH值,学生观察现象后, 教师提出问题: 这些盐本身并不电离出H+和OH- , 为什么有的溶液显酸性, 有的溶液显碱性, 有的显中性呢 这些问题在学生头脑中急需解决, 从而产生一种强烈的探索冲动而进入新课学习。再如讲醇、醛、羧酸、酯类等均可由设问导入新课。
四、利用最新科技信息导入新课
目前世界科学技术迅猛发展, 我国的科技和工农业生产突飞猛进, 最新科技资料和工农业生产最新成果在报刊上屡有刊载。利用这些资料导入新课,可以增强化学教学的时代感, 使学生看到化学和现实生活是紧密相连的, 懂得今天的学习是为了明天更好的建设自己的祖国, 从而对学生的学习产生强大的推动力。例如, 在讲铁时, 首先向学生介绍目前我国钢产量超过1亿吨, 居世界首位。今天我国一天生产的钢多于解放前一年的钢产量, 钢的品种和质量也都跃居世界先进国家行列之中。这些新成就学生很受鼓舞。又如, 在讲过渡元素时向学生介绍了日本一家公司发现了铁- 钛, 铁- 镍, 铁- 锰等合金掺入稀土金属, 在冷却和加压下又能重新释放出氢气的奇妙功能, 做成了氢燃料的贮氢装置, 发明了不污染环境的氢燃料汽车, 这将对克服大城市汽车尾气造成的污染, 对人类的健康有多么大的好处, 通过讲述, 自然的引入新课。
总之, 化学教学引入新课的方法很多, 还可以用绘图, 制表格, 介绍科学家小传等来引入新课。随地点, 时间和学生学习情况不同, 教师灵活采用适当的教学方法引入新课, 均会达到理想的教学效果。
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