Введение
Область науки, изучающая ионы и молекулы в газовой фазе.
Химия ионов в газовой фазе — это область науки, охватываемая как химией, так и физикой. Она изучает ионы и молекулы, находящиеся в газовой фазе, как правило, с использованием различных методов масс-спектрометрии. Наиболее важное применение этой науки — изучение термодинамики и кинетики реакций. Например, она используется для изучения термодинамики сольватации ионов. Ионы с небольшими сольватными оболочками из 1, 2 или 3 молекул растворителя могут быть исследованы в газовой фазе, а затем результаты экстраполируются на объемные растворы.
Теория переходного состояния
Теория переходного состояния — это теория скоростей элементарных реакций, основанная на предположении о существовании особого типа химического равновесия (квазиравновесия) между реагентами и активированными комплексами.
Теория RRKM
Теория RRKM используется для вычисления простых оценок скоростей реакций унимолекулярного ионного разложения на основе нескольких характеристик потенциальной поверхности энергии.
Формирование ионов газовой фазы
Процесс превращения атома или молекулы в ион посредством добавления или удаления заряженных частиц, таких как электроны или другие ионы, может происходить в газовой фазе. Эти процессы являются важной составляющей газофазной ионной химии.
Ассоциативная ионизация
Ассоциативная ионизация – это реакция в газовой фазе, в которой два атома или молекулы взаимодействуют с образованием единственного иона-продукта. В этом процессе вид А с избыточной внутренней энергией (обозначается звездочкой) взаимодействует с видом B, образуя ион AB+. Избыточную внутреннюю энергию может иметь один или оба взаимодействующих вида.
Химическая ионизация
При химической ионизации ионы образуются в результате реакции ионов газа-реагента с другими частицами. Некоторые распространенные газы-реагенты включают: метан, аммиак и изобутан.
Ионизация Пеннинга
Ионизация Пеннинга – это взаимодействие между атомом или молекулой в возбужденном состоянии газовой фазы G* и молекулой-мишенью M, приводящее к образованию радикального молекулярного катиона M+., электрона e− и нейтральной молекулы G.
Ионизация Пеннинга происходит, когда потенциал ионизации молекулы-мишени ниже внутренней энергии атома или молекулы в возбужденном состоянии. Также может происходить ассоциативная ионизация Пеннинга.
Фрагментация
В газовой фазе протекает множество важных реакций диссоциации.
Диссоциация, вызванная столкновением
CID (также называемый коллизионно-активированной диссоциацией – CAD) – это метод, используемый для фрагментации молекулярных ионов в газовой фазе. Молекулярные ионы сталкиваются с нейтральными молекулами газа, такими как гелий, азот или аргон. В результате столкновения часть кинетической энергии преобразуется во внутреннюю, что вызывает фрагментацию.
Удаленная фрагментация заряда
Удаленная фрагментация по заряду — это тип разрыва ковалентной связи, происходящий в ионе в газовой фазе, при котором разрываемая связь не находится в непосредственной близости от места расположения заряда.
Приложения
Попарные взаимодействия между ионами щелочных металлов и аминокислотами, малыми пептидами и нуклеотидными основаниями были детально изучены теоретически.