18-1질량분석계의 이온화 방식 가운데 E.I와 C.I가 어떻게 다른지… | 2018년 식품안전기사실기(필답형) 1회차 기출문제 상세 페이지

○ E.I(전자충격 이온화) : 높은 에너지(약 70 eV)의 전자를 시료 분자에 직접 충돌시켜 전자를 떼어 내는 직접·경성 이온화. 단편이온이 많이 생겨 구조 해석에 유리하다.

○ C.I(화학 이온화) : 시약기체를 먼저 이온화하고 그 이온이 시료 분자와 반응하게 하는 간접·연성 이온화. 단편화가 적어 분자량 확인에 유리하다.

[해설]

질량분석은 이온화 → 질량 대 전하비(m/z) 분리 → 검출 순서로 이루어지고, 장치도 이온화부·질량분석부·검출부로 나뉜다. 두 방식은 이 가운데 첫 단계를 어떻게 하느냐의 차이이며, 둘 다 시료를 기체 상태로 넣는다는 점은 같다.

· E.I는 필라멘트에서 나온 전자를 약 70 eV로 가속해 시료 분자에 부딪친다. 분자가 전자 하나를 잃고 분자이온(M^+·)이 되는데, 결합을 끊기에 남을 만큼 에너지가 커서 분자이온이 여러 단편이온으로 쪼개진다. 조각 무늬(fragmentation pattern)가 물질마다 재현성 있게 나오므로 표준 스펙트럼 라이브러리 검색이 가능하고, GC-MS에서 가장 널리 쓰인다. 대신 분자이온이 약하거나 아예 보이지 않아 분자량을 놓칠 수 있다.

· C.I는 이온화실에 메탄·이소부탄·암모니아 같은 시약기체를 많이 넣고 먼저 이온화시킨다. 만들어진 시약이온이 시료 분자와 이온-분자 반응(주로 양성자 전달)을 일으켜 (M+H)⁺ 같은 이온을 만든다. 전달되는 에너지가 작아 단편화가 거의 없고 분자이온 계열이 뚜렷해, 분자량을 확인하는 데 적합하다. 다만 조각 정보가 적어 구조 해석에는 불리하다.

정리하면 구조를 알고 싶으면 E.I, 분자량을 알고 싶으면 C.I이며, 실무에서는 두 방식을 함께 걸어 서로 보완한다.