Mass spectrometric production of heterogeneous metal clusters using Knudsen cell

Abstract

IzvodKnudsenova efuziona masena spektrometrija ili metoda visokotemperaturne masene spektrometrije decenijama unazad daje nova saznanja o zasićenoj pari teško isparljivih jedinjenja i predstavlja važnu metodu u otkriću mnogih novih molekula, radikala, jona i klastera čije se prisustvo u gasnoj fazi ranije nije moglo ni pretpostaviti. Od perioda prvih radova pa do danas, ova metoda je uspešno primenjena na velikom broju sistema kao što su rude, oksidi, keramike, staklasti materijali, boridi, karbidi, sulfidi nitrati, metali, fulereni i dr. Rezultati tih istraživanja doveli su do izdvajanja hemije klastera kao posebne grane u okviru hemije. U ovom radu dati su osnovni principi rada Knudsenove ćelije i način identifikacije stvorenih hemijskih vrsta u procesu isparavanja, što istovremeno omogućava određivanje njihove energije jonizacije. Iz zavisnosti intenziteta detektovanih jona i parcijalnog pritiska svake pojedine gasovite komponente, kao i promene parcijalnog pritiska sa temperaturom moguće je odrediti termodinamičke parametre sistema koji se ispituje. Detaljnije je opisana primena Knudsenove ćelije u oblasti malih homogenih i heterogenih klastera alkalnih metala. Predstavljeni su rezultati ispitivanja termodinamičkih parametara nekih od pomenutih klastera. Opisane su i mogućnosti nestandardnog načina korišćenja Knudsenove ćelije u procesu sinteze novih klastera. Ključne reči: Knudsenova efuziona ćelija, masena spektrometrija, klasteri. Knudsenova efuziona ćelija, konstruisana je 1904. godine od strane danskog fizičara Martina Knudsena, kao predlog tada nove metode za određivanje napona pare [1]. Ova reakciona komora karakteristična je po tome što na vrhu ima otvor, za efuziju pare, čija je površina mnogo puta manja od površine unutrašnjeg poprečnog preseka ćelije.Metoda se sastoji u sledećem, čvrsti uzorak unosi se u Knudsenovu ćeliju, koja se zagreva u "peći" na specifičnoj temperaturi i u određenom vremenskom intervalu. Na osnovu izmerenog gubitka mase uzorka ili merenjem fluksa mase koja izlazi iz ćelije određuje se napon pare. Pošto se uzorak nalazi na konstantnoj temperaturi, posle dovoljno vremena uspostavlja se termodinamička ravnoteža između kondenzovane i gasne faze tako da za proces isparavanja ćelija predstavlja zatvoren izotermni sistem. U navedenim uslovima može se primeniti Hertz-Knudsenova [2] jednačina koja daje zavisnost između napona pare unutar efuzione ćelije i količine supstance koja otparava. Metoda se pokazala kao efikasna za merenje pritisaka ispod 10 Pa, Prepiska: F.M. Veljković, Univerzitet u Beogradu, Institut za nuklearne nauke "Vinča", Laboratorija za fizičku hemiju, Mike Petrovića Alasa 12-14, p.pr. 522,