Кіріспе
Моноизотоптық масса (Mmi) – массалық спектрометрияда қолданылатын молекулалық массалардың бірнеше түрінің бірі. Молекуланың теориялық моноизотоптық массасы, молекуладағы әрбір атомның табиғатта ең көп кездесетін тұрақты изотопының нақты массаларын (массалық кемшіліктерді қоса алғанда) қосу арқылы есептеледі. Төмен атомдық нөмірлі элементтерден тұратын кіші молекулалар үшін моноизотоптық масса, массалық спектрде изотоптық таза шың ретінде көрінеді. Бұл, молекуладағы әрбір атомның басты изотопының массалық санының қосындысы болып табылатын номиналды молекулалық массадан өзгеше. Бұл сондай-ақ орташа массаның бір түрі – молярлық массадан да ерекшеленеді. Көміртек, оттегі, сутегі, азот және күкірт сияқты кейбір атомдар үшін, осы элементтердің Mmi-і, ең жеңіл табиғи изотопының массасына тең. Дегенмен, бұл барлық атомдарға қатысты дұрыс емес. Темірдің ең көп таралған изотопының массалық саны 56-ға тең, ал темірдің тұрақты изотоптарының массалық саны 54-тен 58-ге дейін өзгереді. Моноизотоптық масса әдетте дальтонмен (Da) көрсетіледі, оны біріктірілген атомдық масса бірліктері (u) деп те атайды.
the mass spectrometry term
Monoisotopic mass (Mmi) is one of several types of molecular masses used in mass spectrometry. The theoretical monoisotopic mass of a molecule is computed by taking the sum of the accurate masses (including mass defect) of the most abundant naturally occurring stable isotope of each atom in the molecule. For small molecules made up of low atomic number elements the monoisotopic mass is observable as an isotopically pure peak in a mass spectrum. This differs from the nominal molecular mass, which is the sum of the mass number of the primary isotope of each atom in the molecule and is an integer. It also is different from the molar mass, which is a type of average mass. For some atoms like carbon, oxygen, hydrogen, nitrogen, and sulfur, the Mmi of these elements is exactly the same as the mass of its natural isotope, which is the lightest one. However, this does not hold true for all atoms. Iron's most common isotope has a mass number of 56, while the stable isotopes of iron vary in mass number from 54 to 58. Monoisotopic mass is typically expressed in daltons (Da), also called unified atomic mass units (u).
Изотоптық молдық
Егер темірдің бір бөлігі массалық спектрометрге талдау үшін салынатын болса, темірдің (Fe) массалық спектрлері темір изотоптарының – Fe 54, Fe 56, Fe 57, Fe 58 – болуына байланысты бірнеше массалық спектрлік шыңдарды көрсетеді. Fe массалық спектрі моноизотоптық массаның әр атом үшін ең көп таралған изотоп болғанына қарамастан, спектрдегі ең көп таралған изотоптық шың емес екенін көрсетеді. Бұның себебі, молекуладағы атомдар саны артқан сайын, молекуланың кем дегенде бір ауыр изотоп атомын қамту ықтималдығы да артады. Егер молекулада 100 С12 көміртек атомы болса және әрбір көміртек атомының С13 ауыр изотобы болу ықтималдығы шамамен 1% болса, онда бүкіл молекулада кем дегенде бір көміртек-13 атомы болуы мүмкін, ал ең көп таралған изотоптық құрам моноизотоптық шыңмен сәйкес келмейді. Моноизотоптық шың кейде екі негізгі себептен байқауға болмайды. Біріншіден, моноизотоптық шың басқа изотоптық шыңдардан ажыратылмауы мүмкін. Мұндай жағдайда тек орташа молекулалық масса ғана анықталады. Кейбір жағдайларда, тіпті изотоптық шыңдар ажыратылған кезде, мысалы, жоғары ажыратымдылыққа ие массалық спектрометрде, моноизотоптық шың шу деңгейінен төмен болуы мүмкін, ал ауыр изотоптар толығымен басымдық танытуы мүмкін.
Моноизотоптық масса спектрометрияда
Моноизотоптық масса массалық спектрометриядан тыс салаларда жиі қолданылмайды, себебі басқа салалар әртүрлі изотоптық құрамы бар молекулаларды ажырата алмайды. Осы себепті, көбінесе орташа молекулалық масса немесе одан да көп қолданылатын молярлық масса пайдаланылады. Көп жағдайда, мысалы, химиялық заттарды өлшеу кезінде, тек молярлық масса ғана маңызды, өйткені өлшенетін нәрсе – әртүрлі изотоптық құрамдардың статистикалық үлестірілімі. Бұл тұжырым массалық спектрометрияда ерекше пайдалы, себебі жеке молекулалар (немесе атомдар, ICP MS-де) өлшенеді, ал олардың жиынтық статистикалық орташасы емес. Массалық спектрометрия көбінесе іздемелі мөлшердегі қосылыстарды анықтау үшін қолданылатындықтан, талдаудың сезімталдығын барынша арттыру қажет. Молекуланың ең көп кездесетін изотоптық түрін іздеу арқылы талдаудың сезімталдығы артады, бұл мақсатты қосылыстардың өте аз мөлшерін анықтауға мүмкіндік береді. Сондықтан, бұл тұжырым органикалық молекулалардың іздемелі қалдықтарын анықтаумен айналысатын мамандар үшін, мысалы, азық-түлік және ауыл шаруашылығы өнімдеріндегі пестицидтердің қалдықтарын іздеу үшін өте пайдалы. Изотоптық массалар физикада маңызды рөл атқарады, бірақ физика көбінесе молекулалармен айналыспайды. Изотоптары әртүрлі болатын молекулалар кейде молекулалық спектроскопия және оған байланысты салаларда бір-бірінен ажыратылады; алайда, көбінесе бүкіл молекуланың изотоптық құрамын емес, үлкен молекуладағы жалғыз изотоптық өзгеріс байқалады. Изотоптық алмастыру молекуладағы әртүрлі байланыстардың тербеліс жиілігін өзгертеді, бұл кинетикалық изотоптық эффект арқылы химиялық реакция белсенділігіне және кейбір жағдайларда тікелей биологиялық белсенділікке әсер етеді.