Элементарные процессы, происходящие при образовании лв* нов и возбужденных частиц в их реакциях с молекулами в ионном источнике масс-спектрометра, являются вместе с тем важными эле­ментарными реакциями радиационной химии, химии высоких темпе­ратур, химии электроразрядной плазмы и космохимии. Поэтому ме­тод масс-спектрометрии может применяться для непрерывного опре­деления состава жидкостей и газов в технологических системах, в том числе в химических реакциях, процессах получения полупроводнико­вых материалов и тонких пленок [36].

Разработана [37] система, позволяющая исходя из структуры и масс-спектра низкого разрешения органического соединения вы­явить его реакции фрагментации и перегруппировки. С этой целью все реакции в масс-спектрометре представляют как процессы перено­са электронов, а ионы рассматривают как структуры, связанные ва­лентными связями. Составлена таблица элементарных процессов: а - разрыв, индуктивный разрыв, реакция замещения, Н перегруппировка, элиминирование и др. После ионизации данной структуры (для всех возможных пар свободных электронов и л - орбиталей) рассматривают все возможные первичные ионы и их ре­акции, приводящие к образованию вторичных ионов. На основании сопоставления всех пиков в масс-спектре и совокупности возможных реакций оценивают доверительную вероятность протекания каждого процесса.

Большое применение находят масс-спектрометры с химиче­ской ионизацией, основанные на использовании ионов-реагентов и регистрации масс-спектра, происхождение которого обусловлено протеканием химических процессов с переносом протона или элек­трона, т. е. кислотно-основных или окислительно-восстановительных реакций. Эти реагенты, обладающие различными кислотностью или окислительным потенциалом, определяют интенсивность и направле­ние реакций химической ионизации, что способствует широкому ис­пользованию этого метода в качественном и количественном анализе и для исследования реакционной способности органических соедине­ний.

Разработаны две методики определения концентрации и строения промежуточных продуктов органических реакций с помо­щью масс-спектрометрии [38]. Первая методика основана на быстром разделении продуктов реакции методом ВЭЖХ и их детектировании с помощью МС с бомбардировкой быстрыми атомами. Эта методика позволяет детектировать продукты с временем жизни более 1 минуты. Вторая методика заключается в непосредственном вводе реакционной смеси в систему масс-спектрометра.

При анализе в статическом режиме с использованием системы прямого ввода пробы термическая десорбция образца может прово­диться с инертной или каталитически активной поверхности. Десорб­ция с инертного носителя в зависимости от термической устойчиво­сти анализируемого вещества приводит либо к его испарению (разрыв межмолекулярных связей), либо к разложению (разрыв внутримоле­кулярных связей). Приближение образца к зоне ионизации, сочетание высокого вакуума с относительно невысокой температурой (150-350 °С) позволяет сократить продолжительность пребывания ионов в зоне десорбции до 10'6 с и регистрировать масс-спектр крупных фрагмен­тов, образующихся в результате разложения образца [8]. При десорб­ции с активной поверхности хемосорбированные молекулы под дей­ствием температуры подвергаются химическим превращениям, и объ­ектами масс - спектрометрического анализа становятся продукты ре­акции и непрореагировавшие исходные соединения.

Совмещение в одном эксперименте каталитического превра­щения модельного соединения и анализа образующихся продуктов позволяет максимально приблизиться к моменту взаимодействия мо­лекул с поверхностью катализатора и, следовательно, существенно повысить информативность получаемых результатов. Этот принцип, называемый масс-спектрометрической термической десорбцией (МСТД), используется для оценки свойств катализаторов (на основе оксидов кремния, алюминия, цеолитов) путем исследования состава продуктов превращения модельного соединения, нанесенного на ка­тализатор. Метод МСТД позволяет определить такие функциональ­ные свойства катализатора^как крекирующая, гидрирующая, дегидри­рующая, изомеризующая, дегидроциклизующая, гидродесульфирую - щая способность, причем вследствие малого количества пробы (4-5 мг) возможно измерение свойств катализаторов в процессе их эксплуатации#, <

Система микрореактор - масс-спектрометр, реализуемая в ста­тических и динамических режимах, позволяет объединить адсорбци - онно-десорбционные процессы с масс-спектрометрией [39]. Способ введения образца в масс-спектрометр через микрореактор, работаю­щий в динамическом режиме, открывает перспективы для изучения неравновесных каталитических процессов благодаря возможности идентификации промежуточных продуктов реакции.

Ионно-молекулярные реакции являются основой не только химической ионизации, их роль также существенна в процессах эмис­сии ионов, протекающих при бомбардировке быстрыми атомами (ББА) объектов в конденсированной фазе. Масс-спектрометрия с ББА уникальна по чувствительности и информативности, применяется в биологии и медицине; для исследования кинетики реакций, в том числе ферментативных; в координационной химии позволяет опреде­лять структуру и устойчивость л-комплексов переходных металлов, оценивать термодинамические константы устойчивости комплексов щелочных металлов с краун-эфирами и т. д.