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Espectrometría de masas: qué es y cómo funciona

Espectrometría de masas: qué es y cómo funciona

La espectrometría de masas (MS) es una técnica analítica de laboratorio para separar los componentes de una muestra por su masa y carga eléctrica. El instrumento utilizado en la EM se llama espectrómetro de masas. Produce un espectro de masas que traza la relación masa-carga (m / z) de los compuestos en una mezcla.

Cómo funciona un espectrómetro de masas

Las tres partes principales de un espectrómetro de masas son la fuente de iones, el analizador de masas y el detector.

Paso 1: ionización

La muestra inicial puede ser sólida, líquida o gaseosa. La muestra se vaporiza en un gas y luego se ioniza por la fuente de iones, generalmente perdiendo un electrón para convertirse en un catión. Incluso las especies que normalmente forman aniones o que generalmente no forman iones se convierten en cationes (por ejemplo, halógenos como el cloro y gases nobles como el argón). La cámara de ionización se mantiene en el vacío para que los iones que se producen puedan progresar a través del instrumento sin toparse con las moléculas del aire. La ionización proviene de electrones que se producen al calentar una bobina de metal hasta que libera electrones. Estos electrones chocan con las moléculas de muestra, eliminando uno o más electrones. Como se necesita más energía para eliminar más de un electrón, la mayoría de los cationes producidos en la cámara de ionización llevan una carga de +1. Una placa de metal con carga positiva empuja los iones de muestra a la siguiente parte de la máquina. (Nota: muchos espectrómetros funcionan en modo de iones negativos o positivos, por lo que es importante conocer la configuración para analizar los datos).

Paso 2: aceleración

En el analizador de masas, los iones se aceleran a través de una diferencia de potencial y se enfocan en un haz. El propósito de la aceleración es dar a todas las especies la misma energía cinética, como comenzar una carrera con todos los corredores en la misma línea.

Paso 3: desviación

El haz de iones pasa a través de un campo magnético que dobla la corriente cargada. Los componentes más livianos o con más carga iónica se desviarán en el campo más que los componentes más pesados ​​o menos cargados.

Hay varios tipos diferentes de analizadores de masas. Un analizador de tiempo de vuelo (TOF) acelera los iones al mismo potencial y luego determina cuánto tiempo se necesita para que golpeen el detector. Si todas las partículas comienzan con la misma carga, la velocidad depende de la masa, y los componentes más livianos llegan primero al detector. Otros tipos de detectores miden no solo cuánto tiempo le toma a una partícula alcanzar el detector, sino cuánto es desviada por un campo eléctrico y / o magnético, produciendo información además de solo masa.

Paso 4: detección

Un detector cuenta el número de iones en diferentes deflexiones. Los datos se trazan como un gráfico o espectro de diferentes masas. Los detectores funcionan registrando la carga o corriente inducida causada por un ion que golpea una superficie o pasa. Debido a que la señal es muy pequeña, se puede usar un multiplicador de electrones, una copa Faraday o un detector de iones a fotones. La señal se amplifica enormemente para producir un espectro.

Usos de espectrometría de masas

MS se utiliza para análisis químicos cualitativos y cuantitativos. Se puede usar para identificar los elementos e isótopos de una muestra, para determinar las masas de moléculas y como una herramienta para ayudar a identificar estructuras químicas. Puede medir la pureza de la muestra y la masa molar.

Pros y contras

Una gran ventaja de las especificaciones de masa sobre muchas otras técnicas es que es increíblemente sensible (partes por millón). Es una excelente herramienta para identificar componentes desconocidos en una muestra o confirmar su presencia. Las desventajas de la especificación de masa son que no es muy bueno para identificar hidrocarburos que producen iones similares y es incapaz de distinguir los isómeros ópticos y geométricos. Las desventajas se compensan combinando MS con otras técnicas, como la cromatografía de gases (GC-MS).