Е.А. Иньков1, А.Н. Ермаков1,И.А. Коробейникова1, Г.Б. Прончев2.1 Институт энергетических проблем химической физики РАН

2 Московский государственный открытый педагогический университет им.М.А.Шолохова

ayermakov@chph.ras.ru

Вторично-ионная масс-спектрометрия Вторично-ионная масс-спектрометрия замороженных водных растворов солей замороженных водных растворов солей

железа.железа.

Формирование кислотных дождейФормирование кислотных дождей

SO2

NO2

NO2

Окисление

SOSO2(2(gasgas)) HH22SOSO4(4(aqaq)) [O] H[O] H22OO

FABFAB

A+, A-, A0B+

B-

B0

e-

hν

Схема масс-спектрометраСхема масс-спектрометра

1 – патрубок, 2 – катод, 3 – ионизационная камера,4 – отклоняющий магнит, 5 – мишень,6 – ионный источник,7 – система линз,8 – труба анализатора, 9 – секторный магнит, 10 –энергоанализатор, 11 – выходная щель, 13 – фотоэлектронный умножитель,12 – детектор полного ионного тока.

Схема держателя мишениСхема держателя мишени

1 – металлическая рамка, 2 – шток, 3 – держатель образцов, 4 – нейлоновая нить, 5 – металлическая нить.

ОтношенияОтношения

I56/I28 = 15 53

Интенсивностью эмиссии

Fe2+(H2O)5 (m/z = 73) можно пренебречь, т. к.

m/z = 73 (56FeOH+, H+(H2O)4)

Разделение «протонной» и «железной» составляющей Разделение «протонной» и «железной» составляющей m/zm/z = 73 = 73

56FeOH+, H+(H2O)4

I73/I71 = f([Fe2+]0)

I71 – интенсивность линии иона 54FeOH+,

[Fe2+]0 – концентрация ионов двухвалентного

железа, равная концентрации FeSO4.

Зависимость Зависимость II7373//II71 71 от концентрации от концентрации FeSOFeSO44

УравненияУравнения

IFeOH+ = 15.5I71 и

IH+(H2O)4 = I73 – 15.5I71

Выражая интенсивность эмиссии иона 56FeOH+ через интенсивность эмиссии иона 54FeOH+ (m/z = 71) с

помощью изотопного соотношения будем иметь

Полученное уравнение позволяет рассчитать интенсивность линии протонных кластеров H+(H2O)4 для разных концентраций соли.

УравненияУравнения

IH+(H2O)4([Fe2+]0= 0) = 377

I73 = 363

IH+(H2O)4 / I([Fe2+]0= 0) = -797[Fe2+] + 1

IH+(H2O)3 = -76187 [Fe2+]0 + 98

IH+(H2O)3 = 98

I54 =(H2O)3

+ = 8

ВыводыВыводы

Таким образом, проведенные исследования указывают на возможность продуктивного использования вторично-ионной масс-спектрометрии в анализе содержания в водных растворах ионов железа. Метод позволяет диа-гностировать ионы железа в концентрациях, отвечающих их натурному содержанию в дожде-вой и облачной влаге. Для дискриминации с помощью этого метода валентных состояний ионов железа необходимы дальнейшие экспери-менты.

Работа выполнена при финансовой поддержке проекта-победителя 7-го Конкурса-экспертизы научных проектов молодых ученых РАН по фундаментальным и прикладным исследованиям и гранта Президента РФ поддержки научных школ (НШ-1174.2003.3).