Términos

• ionización cualquier proceso que conduzca a la disociación de un átomo o molécula neutra en partículas cargadas (iones).
• plasmaA estado de la materia que consiste en gas parcialmente ionizado, generalmente a altas temperaturas.
• relación masa-carga la mejor manera de separar iones en un espectrómetro de masas. Este número se calcula dividiendo el peso de los iones por su carga.

la espectrometría de masas (MS) es una técnica poderosa que puede identificar una amplia variedad de compuestos químicos., Se utiliza para determinar la masa de una partícula, la composición elemental de una muestra y las estructuras químicas de moléculas más grandes.

los espectrómetros de masas separan compuestos basados en una propiedad conocida como la relación masa-carga: la masa del átomo dividida por su carga. Primero, la muestra es ionizada. La ionización es el proceso de convertir un átomo o molécula en un ion mediante la adición o eliminación de partículas cargadas como electrones o iones. Una vez que la muestra se ioniza, se pasa a través de alguna forma de campo eléctrico o magnético., La masa de una partícula se puede calcular en función de parámetros como el tiempo que tarda en viajar una cierta distancia o su ángulo de viaje.

La composición de los instrumentos de espectrometría de masas (MS)

los instrumentos MS constan de dos componentes principales:

• Una fuente de iones, que puede convertir moléculas de muestra en iones
• un analizador de masa, que clasifica los iones por masa mediante la aplicación de campos electromagnéticos

y detectando compuestos.,

compuestos ionizantes

la fuente de iones es la parte del espectrómetro de masas que ioniza el compuesto. Dependiendo de la información deseada del análisis de espectrometría de masas, se pueden utilizar diferentes técnicas de ionización. Por ejemplo, la fuente de iones más común para analizar elementos es el plasma acoplado inductivamente (ICP). En ICP, una «llama» de 10.000 grados C de gas de plasma se utiliza para atomizar moléculas de muestra y eliminar los electrones externos de esos átomos.,

el plasma generalmente se genera a partir de gas argón. El gas de Plasma es eléctricamente neutro en general, pero un número sustancial de sus átomos son ionizados por la alta temperatura.

El impacto de electrones (EI) es otro método para generar iones. En EI, la muestra se calienta hasta que se convierte en gas. Luego se pasa a través de un haz de electrones., Este haz de alta energía separa los electrones de las moléculas de la muestra, dejando atrás una especie radical cargada positivamente.

analizadores de masa

los analizadores de masa separan los iones de acuerdo con sus relaciones masa-Carga. Hay muchos tipos de analizadores de masa. Cada uno tiene sus fortalezas y debilidades, incluyendo:

• Con qué precisión pueden medir relaciones similares masa-Carga
• El rango de masas y concentraciones de muestra que pueden medir.,

por ejemplo, un analizador de tiempo de vuelo (TOF) utiliza un campo eléctrico para acelerar los iones a través del mismo potencial y luego mide el tiempo que tardan en llegar al detector. Dado que todas las partículas tienen la misma carga, sus velocidades dependen solo de sus masas, y los iones más ligeros llegarán primero al detector.

Otro tipo de detector es un cuadrupolo., Aquí, los iones se pasan a través de cuatro barras paralelas, que aplican un voltaje eléctrico variable. A medida que el campo cambia, los iones responden siguiendo caminos complejos. Dependiendo del voltaje aplicado, solo los iones de una cierta relación masa-Carga pasarán a través del analizador. Todos los demás iones se perderán por colisión con las barras.

usando un espectrómetro de masas para medir la masa

Aquí está cómo un espectrómetro de masas analizaría una muestra de cloruro de sodio (sal de mesa).

• en la fuente de iones, la muestra se vaporiza (se convierte en gas) y se ioniza en iones de sodio (Na+) y cloruro (Cl–).,
• Los átomos e iones de sodio tienen un solo isótopo y una masa de aproximadamente 23 amu.
• Los átomos e iones de cloruro vienen en dos isótopos, con masas de aproximadamente 35 amu (a una abundancia natural de aproximadamente 75 por ciento) y aproximadamente 37 amu (a una abundancia natural de aproximadamente 25 por ciento).
• la parte del analizador de masa del espectrómetro contiene campos eléctricos y magnéticos, que ejercen fuerzas sobre los iones que viajan a través de estos campos. El ángulo en el que el ion se mueve a través de los campos depende de su relación masa-carga: los iones más ligeros cambian de dirección más que los iones más pesados.,
• Las corrientes de iones ordenados pasan del analizador al detector, que registra la abundancia relativa de cada tipo de ion. Esta información se utiliza para determinar la composición química de la muestra original (es decir, que tanto el sodio como el cloro están presentes en la muestra), así como su composición isotópica (la relación de cloro-35 a cloro-37).