Электроспрей

Электроспрей или ионизация распылением в электрическом поле (ESI, англ. electrospray ionization) — метод, применяемый в масс-спектрометрии, для получения ионов в газовой фазе из раствора.

Источник ионов электроспрей (наноспрей)

История

Malcolm Dole впервые использовал электроспрей совместно с масс-спектрометрией в 1968 ^[1]. В СССР метод разрабатывался под руководством Л. Н. Галль^[2] (1984 год). В 2002 году Нобелевская премия по химии была вручена Фенну^[3] за развитие метода.

Механизмы ионизации

Стадии формирования ионов:

1. Образование заряженных капель на срезе капилляра. Так, посредством приложенного напряжения происходит перераспределение заряда в растворе. Положительные ионы скапливаются у выхода. При достаточно сильном приложенном поле образуется струя из вершины конуса, которая далее разлетается на мелкие капли.
2. Постепенное сокращение размеров заряженных капель за счет испарения растворителя и последующего распада капель на более мелкие за счет поверхностных эффектов вплоть до получения истинных ионов. Заряженные капли движутся сквозь атмосферу по направлению к противоположному электроду. Десольватация приводит к увеличению электрического поля на поверхности капель. В тот момент, когда поверхностное натяжение и отталкивание ионов выравниваются, происходит распад капли на несколько капель меньшего радиуса.
3. Процесс разделения капель, сопровождающийся уменьшением их объёма, повторяется до полного испарения растворителя и образования ионов в газовой фазе.

Применение

На практике для получения электроспрей масс-спектров используют такие полярные и относительно летучие растворители, как воду, метанол или ацетонитрил. Для усиления процесса образования протонированных частиц к растворам объекта анализа часто добавляют органические кислоты (например муравьиную кислоту), соли аммония (ацетат или формиат) и гидрооксид лития. Описан также метод получения спектров удовлетворительного качества, когда к раствору анализируемого соединения в неполярном гексане добавляют небольшое количество ионной жидкости^[4]. Данный метод особенно значим для масс-спектрометрического анализа макромолекул, которые чрезвычайно склонны к фрагментации при ионизации с помощью других методов. Известны примеры успешного использования метода для анализа фармацевтических препаратов ^[5], координационных и металлоорганических соединений ^[6].

См. также

• Ионизация
• Масс-спектрометрия

Примечания

1. Malcolm Dole, L. L. Mack, R. L. Hines, R. C. Mobley, L. D. Ferguson. Molecular Beams of Macroions // The Journal of Chemical Physics. — 1968-09-01. — Т. 49, вып. 5. — С. 2240—2249. — ISSN 1089-7690 0021-9606, 1089-7690. — doi:10.1063/1.1670391. Архивировано 17 августа 2016 года.
2. Александров М.Л., Галль Л.Н., Краснов Н.В., Николаев В.И., Шкуров В.А. Экстракция ионов из растворов при атмосферном давлении – новый метод масс-спектрометрического анализа // Доклады Академии наук СССР. — М., 1984. — Т. 277, № 2. — С. 379—383. ISSN 0002-3264
3. История создания метода ЭРИАД  (неопр.). Дата обращения: 28 февраля 2018. Архивировано 28 октября 2019 года.
4. M.A. Henderson, J.S. McIndoe.  // Chem. Commun.. — 2006. — С. 2872—2874.
5. ed. R. B. Cole. Electrospray Ionization Mass Spectrometry // Wiley. — New York, 1997.
6. W. Henderson and J. S. McIndoe. Mass Spectrometry of Inorganic and Organometallic Compounds // Wiley. — Chichester, 2005.