庞桑桑

摘 要：随着经济社会的快速發展，科学技术不断进步，研究水平不断提高，先进技术方法在化学分析中的应用水平实现了很大程度的提升，为化学分析的精准度与效率提高提供了有力的技术支持。在这其中质谱分析法的研究程度与应用水平的提高十分明显，所发挥的作用也愈发突出，在测定相对分子量、确定化学式和鉴定结构方面是十分有力的工具及技术方法。本文主要分析阐述质谱分析法在化学分析中的应用的相关内容，以期为提高质谱分析法在化学分析中的应用水平提供帮助。

关键词：质谱分析法;化学分析;应用

质谱分析法的应用范围广泛，现阶段已在有机化学、石油化学、食品化学、临床医学、环境保护、生化研究等方面取得了丰硕的应用成果。通过质谱分析法，可以对物质离子进行分析，从而获取离子之间的相互关系等信息。

一、质谱分析法的概述

质谱分析法，即Mass Spectrometry，简称MS。早期的质谱分析法主要是被用来进行原子量的测定，随着光学理论与科技水平的提高，质谱分析法的应用范围逐渐扩大到测定无机与有机化合物领域。现阶段，在精密机械技术与电子信息技术的发展推动之下，质谱分析法应用的相关仪器性能不断提高，在化学分析中的应用水平得到了质的飞跃。

简单来说，质谱分析法是根据离子质荷比，也就是物质具有质量这一固有特性，在电场和磁场的作用下将运动的离子进行分离后再检测的技术方法，主要使用的技术仪器是质谱仪，质谱仪可以绘制离子谱，通过对离子谱峰的强度与化合物含量进行观察分析，再基于离子核素质量的各异性等特点，可以获取包括分子量、裂解规律、化学结构式等相关信息，从而实现对化学的分析。

化学分析时需要将试样放入质谱仪中以生成不同的荷质比离子，并在电场加速的作用下形成离子束。离子束会在质量分析器中在电场和磁场的作用下出现速度色散，通过电场后离子束慢离子偏转大，快离子偏转小，通过磁场后离子会出现相反的角速度矢量偏转，慢离子偏转大，快离子偏转小。当通过电场和磁场时所发生的偏转作用互相补偿时，轨道会出现相交。在通过磁场的过程中离子质量会发生分离，由此会使质荷比相同但速度各异的离子形成聚焦，从而出现不同质荷比的聚焦点，这些聚焦点再进行二次聚焦后就会形成质谱图，据此就可以确定离子的质量情况。

需要特别注意的是质谱分析法适用于进行定性分析而不是定量分析，这是因为质谱分析法在进行定量分析时需要进行分离纯化的复杂操作。

质谱图是质谱分析法在化学分析应用中离不开的重要工具，其所反映的内容是化合物分子在离子化后，质荷比与相对丰度共同构成的图谱。质谱图基峰为丰度最大的离子峰，基峰丰度规定为100，其他离子峰丰度都是其与基峰丰度之比。在表达上，质谱图具有直观、简洁的特点，但是在具体应用中，质谱图在质荷比、丰度等关键化学分析要素的表达上准确性及细致程度不足，这在进行谱图解析时会制造一定的困难。

二、质谱分析法在化学分析中的应用

质谱分析法在进行化学分析的过程中，具有样品用量极微的特点，也正是因为这一特点使得质谱分析法在化学分析当中扮演了及其重要的角色，成为了十分有效的工具。通过质谱分析法得到的化合物质谱图可以提供内容多样而丰富的信息，主要包括分子结构、分子量、分子式等内容，这些信息都可以通过质谱图直观获得。对于一些较为复杂的化学分析，在应用质谱分析法的基础上，还需要与核磁共振、光谱、色谱等分析方法进行结合。

（一）测定相对分子质量

所谓相对分子质量，即指化合物的分子离子质荷比。在进行质谱图的分析时，要首先在综合考虑样品源、样品化学性质等因素的基础上，对分子离子峰进行确认，只有在分子离子峰确认后才能对相对分子质量进行测定。如果在测定的过程中发现分子离子峰缺失或者不可确定，那需要尝试使用其他方法对分子离子峰进行确定。

（二）确定分子化学组成式

在质谱分析法发展的初期阶段，一般的EI质谱很难对分子化学组成式进行有效的确认。为此，人们希望通过分子离子峰中的同位素峰进行分子化学组成式的确认。C、H、O、N等有机化合物分子的组成元素基本上都具有同位素，也正是因为这些同位素的存在，才使得分子离子峰之外，还出现了同位素峰，分子离子峰的质量为M，而同位素峰的质量为M+1、M+2。

不同的分子元素组合形成了不同的化合物，不同的化合物具有不同的同位素丰度，通过贝农表可以将C，H，O，N等各种元素组成的化合物的质量M、M+1、M+2的强度值编制成丰度和质量表，通过在表中获得的化合物分子量和质量M、M+1、M+2的强度比，就可以对分子化学组成式进行确定。

比如，在某化合物分子量质量150和丰度100%已知的情况下，质量M+1和M+2的丰度分别是9.9%和0.88%。根据以上信息，通过贝农表可以查到质量M=150的化合物共有29个，满足已知数据条件的为C9H10O2，由此就可以对分子化学组成式进行确认，但是通过这种方法进行分子化学组成式的确认的前提是要准确测定同位素峰，而且这种方法比较适用于较小分子量。

现阶段，随着电子信息技术和计算机技术的发展，对于分子离子峰较强的化合物，只需要利用计算机检索功能就可以得到具有准确性的分子化学组成式查询结果，诸如上述通过质谱图检索和计算同位素峰的方法已经基本被取代。

随着质谱仪功能水平的提高，诸如傅立叶变换质谱仪、双聚焦质谱仪、飞行时间质谱仪等高分辨质谱仪都可以通过计算机快速、准确、高效、简单的计算出不同元素的数量，并给出分子化学组成式的元素组成。这是因为碳的原子量为12.000000，氢的原子量为10.07825，氧的原子量为15.994914，氮的原子量为14.003074，这些分子量的测定都极为精准。

（三）纯物质结构鉴定

质谱分析法在化学分析中应用的最成功领域是纯物质结构鉴定。

纯物质结构鉴定是将碎片离子、亚稳离子、分子离子的化学式、m/z相对峰高等信息在质谱图中进行确认，从而找出不同化合物的分裂规律以及碎片离子产生途径，以此得出分子的完整结构。通过纯物质结构鉴定确认结果后再与其他方法进行对照比对会使结果更加准确可靠。

除了纯物质结构鉴定的方法外，利用相同条件下获得的已知物质标准图谱来确认样品分子化学组成结构也是有效的方法之一。

结语：

现阶段，质谱分析法在化学分析中的应用水平不断提高，随着研究的不断深入，质谱分析法已经成为最具有发展前景的分析方法，应用范围不断扩大，在食品、环境、药物等方面的研究都取得了丰硕的应用成果。基于质谱分析法是可以直接获得化学分子式及分子量的科学研究技术，未来，质谱分析法在化学分析当中所发挥的作用将愈发重要，在材料科学、精密机械、真空技术等方面也将有广阔的应用空间。

参考文献：

[1]张启伟 郑琦.基于色谱法与质谱法分析唾液酸的衍生方法的研究进展[J].色谱，2019，（12）：1261-1267.

[2]周川华 马志刚 李菲 凌剑.分析化学实验成绩评定新方法的改革与实践[J].广州华工，2019，（21）：148-150.

[3]彭加兵 严安定 陈昆鹏 张治静 沙曼琪 崔斌.不同方法提取颖半夏挥发油化学成分的气相色谱-质谱联用法分析[J].中国药业，2019，（9）：25-27.

[4]何颖 罗欢.论化学分析方法选择与分析过程质量控制[J].科学与财富，2019，（31）：179.

[5]陈一 唐飞 李铁刚 贺玖明 再帕尔？阿不力孜 刘力涛 王晓浩.因子分析法在质谱成像数据分析中的应用[J].分析化学，2014，（8）：1099-1103.