化学电离(CI)是一种软电离技术，是分子和离子反应研究成果在分析化学中的直接应用。最早的电离技术是电子轰击电离(EI)。EI得到的产品有很多片段，很难分析。CI始于20世纪50年代，在分析化学领域具有巨大的发展潜力。
在CI工艺中，电子首先轰击试剂气以产生试剂离子。然后通过分子和离子反应途径通过试剂离子电离样品分子。20世纪70年代被认为是CI发展的里程碑。当时，研究人员解决了CI在真空环境中的工作的缺点，允许CI在大气条件下工作。大气化学电离提供来自电晕放电的能量，并且不需要真空环境，这大大增加了CI应用范围。目前，CI已广泛用于质谱技术。
化学电离原理
CI的原理是使用试剂离子x+与分析物分子A反应以实现分析物的电离：
在上述反应中，x+衍生自电离反应气体。一些常见的试剂气包括甲烷，氨，水和异丁烷。式中公式中的反应时间和速率常数（k）可以通过文献或测量获得。当试剂离子x+是H3.O+，公式（2）是：
试剂离子由离子源产生。常用的离子源主要包括辐射源，空心阴极放电电源和普通辉光放电电源。210.宝和241我是最常见的辐射源。电离过程开始于发出的α颗粒210.宝和241点。它具有较高的能量，能与试剂气体碰撞产生试剂离子和电子。如果生成的电子足够高，它们可能会与试剂气体碰撞，形成新的试剂离子和电子。在CI中使用H3.O+作为试剂离子，通常使用中空阴极放电电源，其可以产生99.5％的H.3.O+．
根据化学电离的条件，CI分为低压化学电离（<0.1Pa），中压化学电离（1-2000Pa）和大气压化学电离。对于不同类型的化学反应，CI分为正化学电离和负化学电离。阳性化学电离反应主要包括质子转移反应，电荷交换反应和电泳加成反应。负化学电离反应主要包括电子捕获反应和负离离子加成反应。
图1.化学电离原理
CI的优点和缺点
该色谱分离简单，可以得到准确的分析物分子量。用CI得到的产物片段少，产物主要为分析物的分子和离子。通过选择合适的试剂离子，可以很容易地提高离子色谱的选择性。例如，试剂H3.O+只与质子亲和力大于H的有机物反应3.O+．此外，CI具有灵敏度高、反应快(15s)的特点。然而，如果反应离子是不纯的，并且同时发生多种化学电离反应，质谱分析就变得困难。
CI应用程序示例
目前，CI广泛用作质谱系统中的离子源，以检测各种痕量物质。CI可用于检测大气中的痕量气体，蔬菜和水果中的农药残留，奶粉中的三聚氰胺，增塑剂和土壤中的除草剂。此外，CI还可用于材料识别，例如识别茶的质量。
在CI，H测量VOC3.O+一般用作离子试剂。H3.O+与空气中的大多数物质如O.2，n2，CO.2，等等．另一方面，质子转移反应大多是非解离的，因此产物离子是单一的，这使得分析结果简单。用H3.O+为试剂离子，如式(3)所示。最终产物用质子转移反应质谱法进行分解。
通过Ci测量三聚氰胺，n2用作试剂气体。在高电压的作用下，n2和H.2O经过复杂的物理化学反应生成试剂离子H3.O+．反应过程如式(3-6)所示。H3.O+与奶粉中的三聚氰胺反应，反应原理如式(2)所示。
通过测定茶叶表面的化学物质，可以鉴别出不同种类的茶叶。H3.O+在茶叶表面与丁醇、香叶醇、咖啡因等物质反应，反应产物在质谱仪上形成不同的质谱。同一物质在不同品种茶叶中的含量不同，因此CI检测形成的质谱也不同。质谱能在一定程度上反映茶叶的化学指纹特征。因此，CI在茶叶的快速鉴定和品质分析中具有重要的实际应用价值。
由于其强烈的选择性和高灵敏度，化学电离广泛用于质谱。化学电离质谱（CIMS）不仅能够在复杂样品中的物质串联质谱鉴定，而且还获得了用于化学计量分析的样品的化学指纹数据。CIMS的应用对促进食品，医药，环境保护，农业等行业的发展产生了积极影响。
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参考