البحث عن حالة تم فيها استخدام مطياف الكتلة، وهو أحد الأجهزة المعتمدة على التقنيات التحليلية، في تحليل العناصر، وتوضيح التركيب الكيميائي للجزيئات المختلفة، من خلال آلية عمل محددة. أحد الاستخدامات هو البحث عن حالة يتم فيها استخدام مطياف الكتلة، ويعمل مقياس الطيف عن طريق وضع العينة فيه، لتأينها بمجموعة من الطرق التي تشكل أيونات مشحونة، وكتلة تلك الشحنة. يحسب من حركة هذه الأيونات داخل المجالات الكهرومغناطيسية.
بحث في حالة تم فيها استخدام مطياف الكتلة مع تعريفه وآلية عمله ومكوناته
تعريف مطياف الكتلة
ابحث عن حالة تم فيها استخدام مطياف الكتلة
في عام 1920 م قدم العالم واطسون أول مطياف كتلة ومطور فكرة لأستاذه الدكتور طومسون، وهذا الجهاز يخضع للكثير من التطوير بعد ذلك، ليصبح أداة تحليلية تستخدم من خلال تقنيات محددة، للكشف عن مكونات أنواع المركبات، والمواد من خلال ما يتكون من الجزيئات، ومعرفة حالة شحنتها، مما يوفر تحليلاً دقيقاً للعينات التي لم تتوافر عنها معلومات مؤكدة سابقاً، أي أن لها دور فعال في العلم. استخدامات مثل تحديد المركبات غير المعروفة، وتحديد التركيب النظائري للعناصر، وتحديد بنية المركبات من خلال مراقبة الأجزاء.
آلية ومراحل عمل مطياف الكتلة
ابحث عن حالة تم فيها استخدام مطياف الكتلة
يعمل مطياف الكتلة من خلال تخليق الإشعاع المؤين المتولد من العينة قيد الدراسة، ومن خلال تلك الإشعاعات يبدأ فصل تلك الأيونات وتقسيمها بشحنة كل أيون، مع العلم أن طريقة التأين الإلكتروني هي أكثر الشائع في هذا الاستخدام سواء كان تأينًا إلكترونيًا يمر مقياس الطيف في عمله بالمراحل التالية
التأين
في تلك المرحلة تحدث عملية تعريض الجزيئات السائلة لعملية تسخين، وبالتالي الانتقال إلى الحالة الغازية التي يتحول منها الإلكترون ليطلق الأشعة على الأبخرة التي تتصاعد إلى أيونات، وتتم هذه الخطوة من خلال عملية منح تلك الإلكترونات المزيد من الجزيئات لإنتاج أيونات ذات شحنة سالبة أو التعرض لجزيء يفقد بعض إلكتروناته، والهدف منه إطلاق أيون له شحنة موجبة.
التسارع والانحراف
بعد الانتهاء من المرحلة الأولى، يدخل مقياس الطيف مرحلة التسارع، والتي تعتمد على مبدأ الجذب التدريجي والبسيط للأيونات الموجبة في اتجاه الصفائح، والتي لها شحنة سالبة من خلال أن تكون جزيئات الضوء في وزنها أسرع في العملية. من الجاذبية من تلك التي لها وزن ثقيل، والانحراف هي مادة متزامنة في بداية تغيير مسار الأيونات، والتي تعتمد على عملية الجذب المغناطيسي، مع العلم أن الكتلة هنا عنصر أساسي في الانحراف. عملية أو مداها، مما يؤدي إلى اختلاف في هذا الانحراف، اعتمادًا على السرعة داخل مطياف الكتلة.
مرحلة الكشف
الكشف هو المرحلة الأخيرة، من خلال وصول الأيونات إلى ما يعرف بوحدة الكشف، وهي جزء من مكونات مقياس الطيف، نقوم بفصلها بعد ذلك بحيث يقوم الكمبيوتر بعد ذلك باكتشاف المكونات، من خلال التمثيل الرسومي.
مما يتكون مطياف الكتلة
مما يتكون مطياف الكتلة
– مصدر الأيونات أو غرفة التأين التي تحدث فيها عملية إطلاق الغازات المتأينة للمواد قيد الدراسة.
– محلل أو محلل، توضع فيه الأيونات تحت مجهر خاص لدراستها، والبحث عن خواص المادة من خلال الشحنة التي تستهلكها.
– يكون الكاشف أو نظام الكشف مسئولاً عن عمل مطياف الكتلة وذلك بعمل الملاحظات وتسجيل جميع الأيونات التي تم تحليلها.
جانب الكمبيوتر مسؤول عن التفاصيل وشرح المكونات وتوفير بيانات عالية الدقة وإنشاء قاعدة بيانات للعنصر غير المعروف سابقًا.
ابحث عن حالة يتم فيها استخدام مطياف الكتلة في الحياة اليومية
كيف يعمل اختبار المنشطات
ابحث عن حالة يتم فيها استخدام مطياف الكتلة في الحياة اليومية
يلعب مقياس الطيف دورًا مهمًا جدًا في اكتشاف ما إذا كان اللاعبون يتناولون المنشطات مما يساعدهم على زيادة سعة العضلات بشكل غير قانوني، وهذا في البطولات والمباريات والبطولات المهمة، وأشهر هذه الإفصاحات كان ما حدث في كرة القدم الأمريكية الدوري للبيسبول، والذي شكل في ذلك الوقت فضيحة كبرى، حيث اكتشف الجهاز أن معظم اللاعبين في ذلك الوقت قد تناولوا العقار بالفعل.
تحديد العناصر والنظائر في الرياح الشمسية
يستخدم علماء الفلك مطياف الكتلة لتحديد أنواع ونظائر العناصر في الرياح الشمسية، ومن بينها اكتشف وجود الكربون 12 amu، والأكسجين 16 amu، والنيون 20 amu، والمغنيسيوم 24، والسيليكون 28، والحديد 56 وغيرها.
مطياف الكتلة والاستخدامات البيئية
يستخدم علماء البيئة مقياس الطيف لمعرفة واكتشاف الأسماك غير الصالحة التي تعرضت للتلوث عن طريق قياس كمية الجزيئات وأنواعها في الهواء الجوي ليس هذا فقط، ولكن أيضًا استخدامه لرصد التغيرات المناخية لاحقًا.
يستخدم في علم الأحياء
يعتمد قياس الطيف الكتلي في علم الأحياء على تحديد بنية الجزيء البيولوجي، والأمثلة المعقدة على ذلك هي الكربوهيدرات والبروتينات وبعض الأحماض الأمينية، ومن الأمثلة على هذا الاستخدام، استخدام علماء الفيروسات لمعرفة وفهم فيروس نقص المناعة البشرية.
الاستخدامات الطبية
يستخدم مطياف الكتلة في التخدير الجراحي، والهدف منه قياس معدلات التمثيل الغذائي في الخلية الحية، وتقدير ثاني أكسيد الكربون، والمخرجات مقارنة بحجم الأكسجين، بحيث يعرف طبيب التخدير ما إذا كان المريض يحصل على كمية كافية من الأكسجين أم لا.
الجيولوجيون ومقاييس الطيف الكتلي
الجيولوجيون ومقاييس الطيف الكتلي
يستخدم مطياف الكتلة في الجيولوجيا، في عملية تحديد آبار النفط، من خلال تحليل طيف الصخور، والبحث عما إذا كانت هناك آثار نفطية، قبل قيامهم بعمليات الحفر، ولا يجدون أي فائدة في هذا الحفر، و كما أن له دور مهم في قياس عمر الأحافير، وذلك بقياس الكربون -12 والكربون -14، وهما نظائر كربون، في أي عينة تدل على عمر تلك العينة.
أشهر التجارب العملية في مطياف الكتلة
تجربة عينة كلوريد الصوديوم في هذه التجربة، يتم وضع كلوريد الصوديوم في وحدة العينة.
ما يحدث هو أن كلوريد الصوديوم الشهير، باسم ملح الطعام، يبدأ بالتبخر إلى غاز مشحون بالكهرباء، ثم يتحول إلى صوديوم موجب الشحنة وذرات كلور سالبة الشحنة.
لاحظ أن كتلة كل نوع من الأيونات المركبة تتفاوت، مكونة أيونات الصوديوم وذراتها بكتلة 23، بينما الكلور وذراته لها كتلة 35
تأتي المرحلة الأخيرة مع ما يعرف بعملية التحليل الطيفي، في مقياس الطيف الكتلي لملح المائدة المركب.