质谱是什么？质谱法有哪些应用？
实验室k / 2019-08-05
质谱(mass spectrum)是按照带电粒子(即离子)的质量对电荷的比值大小依次排列形成的谱图。由于质量是物质的一种基本属性，因此，质量的测定显然是人们认识世界和改造世界的重要课题之一。研究物质质谱的科学称为质谱学(mass spectroscopy)。
从本质上讲，质谱不属于波谱范畴，是物理粒子的质量谱，因此没有波谱学中常见的透光率和波长等概念，但是在仪器结构原理中，有类似于光学中的聚焦、色散等所谓离子光学(ion optics)概念。例如复合光经棱镜分光后便可在聚焦平面上得到按波长长短顺序排列的波谱图，而质谱的形成过程，从表观上看与此相类似。当物质的分子在质谱仪器的离子源中以某种方式电离后，所形成的正离子在高压电场作用下加速飞行。此时含有不同质量的离子束，经过质量分析器(其作用类似棱镜分光)，即按质量与电荷比值的大小顺序依次排列，然后采用照相方式或电学方式记录，即可得到质谱图。
为了形象地说明质谱的形成，我们不妨作如下的设想，用一汽枪装上铅弹，对准一只玻璃瓶发射，结果瓶被击碎，我们按此碎片的大小将其排列起来(即如同质量与电荷之比的排列所得到的质谱图)。同时，我们也可探索这些碎片之间的相互联系，用碎片再拼构成原来的瓶子。在上述的设想中，可把玻璃瓶看成是有机化合物的分子，铅弹则代表撞击电子，这就是质谱形成过程的形象比喻。此外，根据碎片之间的相互联系再拼构成原来的玻璃瓶，这就成为利用质谱图所提供的信息来确定化合物分子结构的重要手段。
质谱法(mass spectrometry)在原子能、分析化学、有机化学、药物学、生物化学、毒物学、环境科学等许多领域中是必不可少的手段之一。质谱技术应用于药物学及有机化学的结构分析，是从五十年代后期开始，主要应用于下列几个方面：
1.有机化合物分子量的测定 利用高分辨率质谱可以准确测定分子量，并由此可以进一步得到化合物分子中C、H、O、N等元素的化学组成，从而定出分子式。
2.确定有机化合物的分子结构 根据简单的质量计算，特别是根据亚稳离子的计算，可得到分子离子与碎片离子或者碎片离子与碎片离子之间的相互联系，各种离子的元素组成，以及分子的裂解方式与结构的关系等的信息，从而为确定化合物的结构提供依据。
3.有机化合物的元素分析 质谱法在其他科学领域的应用也很广泛，如测定同位素。大家知道，一种化学元素可能有几个化学性质相同的同位素，然而使用通常的分析方法只能得到元素分析的结果。质谱法不但可得到各同位素的质量，而且还可以分析各同位素的相对含量。
此外，对于真空系统中残余气体的分析，如在核工业、电子工业及真空技术中的气体分析，质谱法是一有力的工具。在医学方面，可利用质谱法分析人体呼吸气体，为诊断疾病提供信息。
应用质谱法有许多特点：
(1)样品用量少：一般分析样品仅需试样1μg甚至更少(1×10(-9次方)g)，便可得到解析谱图所需的信息。这为中药提取物的分析带来了极大的方便。
(2)分析速度快：一般几分钟内即可完成对一个复杂有机化合物样品的分析。
(3)分析范围广：可对气体、液体、固体及半导体等进行分析；在质量范围方面，测定下限为1个原子质量单位，并可分辨相对质量差为几十万分之一的两种质量。
(4)灵敏度高，精密度好。
(5)仪器复杂，造价昂贵。
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