بحث في حالة تم فيها استخدام مطياف الكتلة هو أحد الأجهزة التي تعتمد على تقنيات تحليلية لتحليل العناصر وتوضيح التركيب الكيميائي للجزيئات المختلفة من خلال آلية عمل محددة ، وقد اكتسب مطياف الكتلة أو مطياف الكتلة أهمية كبيرة في العديد من المجالات والتطبيقات الحياتية. تفاصيل أحد الاستخدامات عند البحث عن حالة. تم استخدام مطياف الكتلة ويعمل المقياس الطيفي بوضع العينة فيه بحيث يتأين بعدة طرق ، وبالتالي تكوين أيونات مشحونة وتستمد كتلة هذه الشحنة من حركة تلك الأيونات داخل المجالات الكهرومغناطيسية المحسوبة.
البحث عن حالة تم فيها استخدام مطياف الكتلة ، بالتعريف ، وآلية العمل ، والمكونات
حدد مطياف الكتلة
في عام 1920 م ، قدم واتسون أول مقياس طيفي للكتلة ، بناءً على فكرة من استاذه د. طومسون ، وهذا الجهاز يخضع بعد ذلك للكثير من التطوير ليصبح جهازًا تحليليًا يستخدم من خلال تقنيات محددة للكشف عن المكونات وأنواع المركبات والمواد التي تتكون منها والجسيمات ومعرفة الحالة التي تكون فيها شحنتها ، مما يتيح التحليل الدقيق من العينات التي لم تتوفر بشأنها معلومات مؤكدة في الماضي ، أي أن لها دورًا فعالًا في التطبيقات العلمية مثل تحديد المركبات غير المعروفة ، وتحديد التركيب النظيري للعناصر وتحديد بنية الاتصالات من خلال مراقبة الأجزاء.
اقرأ أيضا
بحث في العوامل التي تؤثر على معدل التفاعل الكيميائي
آلية وخطوات عمل مطياف الكتلة
يعمل مطياف الكتلة من خلال عملية توليف الإشعاع المؤين الناتج عن العينة المراد فحصها ، ومن خلال هذا الإشعاع يبدأ الفصل بين هذه الأيونات وتقسيمها بشحنة كل أيون ، مع ملاحظة طريقة التأين الإلكتروني عند هذا باستخدام معتاد سواء كان تأين الكتروني أو كيميائي ، ويمر مقياس الطيف في عمله بالمراحل التالية:
التأين
في هذه المرحلة تحدث عملية يتم فيها تعريض جزيئات السائل لعملية تسخين وبالتالي الانتقال إلى الحالة الغازية التي يتحول منها الإلكترون لإطلاق الإشعاع على الأبخرة التي تتصاعد إلى أيونات وتتم هذه الخطوة من خلال عملية حيث يتم التبرع بهذه الإلكترونات إلى المزيد من الجزيئات لتكوين أيونات لها شحنة سالبة أو عن طريق تعريض الجزيء لفقد بعض إلكتروناته والهدف هو إطلاق أيون له شحنة موجبة.
التسارع والانحراف
بعد الانتهاء من المرحلة الأولى ، يدخل مقياس الطيف إلى مرحلة التسارع ، والتي تقوم على مبدأ الانجذاب التدريجي والبسيط نحو صفائح الأيونات الموجبة ، والتي بسبب حقيقة أن جزيئات الضوء أسرع في الوزن ، يكون لها شحنات سالبة في عملية الجذب مثل تلك التي تحمل وزنًا ثقيلًا ، وانحرافًا إنها مسألة متزامنة في البداية لتغيير مسار الأيونات بناءً على عملية الجذب المغناطيسي ، مع الأخذ في الاعتبار أن الكتلة هنا عنصر رئيسي في عملية الانحراف ، على التوالي حجمها ، مما تسبب في هذا الانحراف لتتغير مع السرعة داخل مطياف الكتلة
مرحلة الكشف
الاكتشاف هو المرحلة الأخيرة ، ويتم ذلك عن طريق وصول الأيونات إلى ما يسمى بوحدة الكشف ، وهي جزء من مكونات مقياس الطيف ، ثم نقوم بفصلها بعد ذلك ، وبعد ذلك يتعرف الكمبيوتر على المكونات من خلال التمثيل الرسومي.
مما يتكون مطياف الكتلة؟
المصدر الأيوني أو غرفة التأين حيث تتم عملية إطلاق الغازات المؤينة للمواد قيد الدراسة.
– الجهاز التحليلي أو المحلل المستخدم لإدخال الأيونات تحت مجهر خاص لفحصها والبحث عن خصائص المادة من خلال الشحنة التي تحصل عليها.
الكاشف أو نظام الكشف مسؤول عن عمل مطياف الكتلة عن طريق إجراء عمليات المراقبة وتسجيل جميع الأيونات التي تمت عملية التحليل من أجلها.
جانب الكمبيوتر مسؤول عن التفاصيل وشرح المكونات وتوفير بيانات دقيقة للغاية وإنشاء قاعدة بيانات للعنصر غير المعروف سابقًا.
اقرأ أيضا
ابحث عن هاليدات الألكيل وهاليدات الأريل
بحث في حالة تم فيها استخدام مطياف الكتلة في الحياة اليومية
كيف تعمل في اختبار المخدرات
يلعب مقياس الطيف دورًا مهمًا جدًا في اكتشاف ما إذا كان اللاعبون يتناولون المنشطات التي تساعدهم على زيادة سعة العضلات بشكل غير قانوني وذلك في البطولات والألعاب والبطولات المهمة وأشهر هذه الاكتشافات التي قام بها هي التي تم استخدامها في كرة القدم الأمريكية الدوري للبيسبول ، الذي تسبب في فضيحة كبيرة في الوقت الذي اكتشف فيه الجهاز أن معظم اللاعبين في ذلك الوقت كانوا بالفعل يتعاطون المخدرات.
اقرأ أيضا
بحث عن التأثير الكهروضوئي
التعرف على العناصر والنظائر في الرياح الشمسية
يستخدم علماء الفلك مطياف الكتلة لتحديد أنواع ونظائر العناصر الموجودة في الرياح الشمسية ، بما في ذلك وجود الكربون 12 amu والأكسجين 16 amu والنيون 20 amu والمغنيسيوم 24 والسيليكون 28 والحديد 56 وغيرها.
مطياف الكتلة والتطبيقات البيئية
يستخدم علماء البيئة مقياس الطيف للكشف عن الأسماك غير المناسبة التي تعرضت للتلوث وتحديدها عن طريق قياس كمية الجزيئات وأنواعها في الهواء الجوي ، ليس هذا فقط ، ولكن أيضًا لتقييم مراقبة التغيرات الجوية في وقت لاحق.
استخدامها في علم الأحياء
يعتمد قياس الطيف الكتلي في علم الأحياء على تحديد تكوين الجزيئات البيولوجية ، ومن الأمثلة المعقدة منها الكربوهيدرات والبروتينات وبعض الأحماض الأمينية ، ومثال على هذا الاستخدام هو استخدام علماء الفيروسات لمعرفة وفهم فيروس نقص المناعة البشرية.
الاستخدام الطبي
يستخدم مطياف الكتلة في التخدير أثناء العمليات الجراحية والهدف هو قياس معدلات التمثيل الغذائي في الخلية الحية وتقدير ثاني أكسيد الكربون والمخرجات مقارنة بحجم الأكسجين وهذا يسمح لأخصائي التخدير بمعرفة ما إذا كان المريض يتلقى الكمية الكافية من الأكسجين أم لا.
اقرأ أيضا
ابحث عن المركبات والمعادن الأيونية
الجيولوجيين ومقاييس الطيف الكتلي
يستخدم مطياف الكتلة في الجيولوجيا للتعرف على آبار النفط وتحليل طيف الصخور والبحث عن آثار النفط قبل أعمال الحفر ولا يجدون فائدة من هذه الحفريات ، كما أنه يلعب دورًا مهمًا في قياس أعمار الحفريات عن طريق القياس كربون -12 وكربون -14 ، وهما نظائر كربون ، في كل عينة للإشارة إلى عمر تلك العينة.
أشهر التجارب العملية في مطياف الكتلة
تجربة عينة كلوريد الصوديوم في هذه التجربة ، يضاف كلوريد الصوديوم إلى وحدة العينة.
ما يحدث هو أن كلوريد الصوديوم الشهير يبدأ في التبخر باسم ملح الطعام ، ويتحول إلى غاز مشحون كهربائيًا ، ثم يتحول إلى ذرات صوديوم موجبة الشحنة وذرات كلور سالبة الشحنة.
لاحظ أن كتلة كل نوع من الأيون المركب تختلف ، مكونة أيونات الصوديوم وذراتها بكتلة 23 ، بينما الكلور وذراته تتشكل بكتلة 35
– الاستنتاج هو ما يسمى التحليل الطيفي ، مطياف الكتلة لمركب الملح الشائع.