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Tutorial MenueAnalytische AnwendungsbeispieleLerneinheit 2 von 8

Analytik von Rüstungsaltlasten

Massenspektrometrie

Elektronenstoß-Massenspektrometer sind als GC-Detektoren in der Umweltanalytik (so auch in der Rüstungsaltlastenanalytik) weit verbreitet. Die Selektivität der Methode ist hoch, und moderne Geräte sind nicht nur robust sondern auch bedienerfreundlich. Dabei kann das Massenspektrometer unter Scan-Bedingungen betrieben werden und während des gesamten GC-Laufs (zyklisch) komplette Massenspektren aufnehmen. Möglich sind auch Messungen unter SIM-Bedingungen (selected ion monitoring), bei denen nur ein Ion (oder wenige Ionen) aufgezeichnet wird. Spektrenbibliotheken vereinfachen die Identifikation der Verbindungen, jedoch befinden sich in diesen Bibliotheken nicht alle Verbindungen, die bei der Rüstungsaltlastenanalytik eine Rolle spielen. Für einige Verbindungen sind auch keine Referenzsubstanzen verfügbar, so dass für die Identifizierung der Verbindung die Interpretation des EI-Massenspektrums nach wie vor von Bedeutung ist.

Elektronenstoßionisation (EI)

EI-Massenspektren liefern Informationen über die molare Masse und über strukturspezifische Fragmente der Verbindung. Die Interpretation der EI-Spektren von Nitroaromaten, die ja einen Großteil der Explosivstoffe und ihrer Metaboliten ausmachen, ist vergleichsweise einfach, da diese Verbindungen überwiegend durch direkte Bindungsbrüche zerfallen. Nitrobenzole und -toluole zeigen einen charakteristischen Verlust von NO- und/oder NO2 -Radikalen, was an den Massenzahldifferenzen von 30 bzw. 46 deutlich wird. Zusätzliche Informationen liefert bei den Nitrotoluolen im Falle einer ortho-Stellung der Nitro-Gruppe zur Methyl-Gruppe die Abspaltung eines OH-Radikals (Massenzahldifferenz 17), wobei das gebildete Fragment meist den Basispeak erzeugt.

Abb.1

Chemische Ionisation (CI)

Nitro-Verbindungen weisen eine hohe Elektronegativität auf. Damit sind diese Verbindungen gut für den Nachweis mit der Elektroneneinfang-Massenspektrometrie geeignet, bei der durch den Einfang langsamer Elektronen überwiegend die Molekülanionen gebildet werden.

Die Anwendung dieser schonenden Ionisationsmethode ist besonders von Vorteil bei der Untersuchung von Explosivstoffen wie RDX, Nitropenta oder Tetryl , die bei einer Ionisation mit Elektronenstoß keine stabilen Molekülionen (oder nur mit geringer Intensität) bilden. Bei diesen Verbindungen fehlen in den EI-Massenspektren intensive Fragmente im oberen Massenbereich, die wichtige Strukturinformationen liefern könnten.

Abb.2

Explosivstoffe (Auswahl)

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