Ce este și cum funcționează spectrometria de masă

Spectrometria de masă (MS) este o tehnică de laborator analitică pentru a separa componentele unui eșantion de acestea masa si sarcina electrica. Instrumentul utilizat în SM se numește spectrometru de masă. Produce un spectru de masă care reprezintă raportul masă-sarcină (m / z) al compușilor dintr-un amestec.

Cele trei părți principale ale unui spectrometru de masă sunt ion sursa, analizatorul de masă și detectorul.

Pasul 1: Ionizare

Eșantionul inițial poate fi un solid, lichid sau gaz. Proba este vaporizată într-un gaz apoi ionizat de sursa de ioni, de obicei prin pierderea unui electron pentru a deveni cation. Chiar și speciile care formează în mod normal anioni sau care nu formează de obicei ioni sunt transformate în cationi (de exemplu, halogeni precum clorul și gaze nobile precum argonul). Camera de ionizare este păstrată în vid, astfel încât ionii care se produc pot progresa prin instrument fără a circula cu molecule din aer. Ionizarea este de la electroni care sunt produși prin încălzirea unei serpentine metalice până la eliberarea electronilor. Acești electroni se ciocnesc cu molecule de probă, eliminând unul sau mai mulți electroni. Deoarece este nevoie de mai multă energie pentru a elimina mai mult de un electron, majoritatea cationilor produși în camera de ionizare poartă o sarcină de +1. O placă metalică încărcată pozitiv împinge ionii probă către următoarea parte a mașinii. (Notă: Multe spectrometre funcționează fie în modul cu ioni negativi, fie în modul cu ioni pozitivi, de aceea este important să cunoaștem setarea pentru a analiza datele.)

Pasul 2: Accelerare

În analizorul de masă, ionii sunt apoi accelerați printr-o diferență de potențial și s-a concentrat într-un fascicul. Scopul accelerației este de a oferi tuturor speciilor aceeași energie cinetică, precum începerea unei curse cu toți alergătorii pe aceeași linie.

Pasul 3: deviere

Fasciculul ionic trece printr-un câmp magnetic care îndoaie fluxul încărcat. Componentele mai ușoare sau componentele cu o încărcătură mai ionică vor devia pe câmp mai mult decât componente mai grele sau mai puțin încărcate.

Există mai multe tipuri diferite de analizoare de masă. Un analizator de timp de zbor (TOF) accelerează ionii până la același potențial și apoi determină cât timp este necesar pentru ca aceștia să lovească detectorul. Dacă particulele încep cu aceeași încărcare, viteza depinde de masă, componentele mai ușoare ajungând mai întâi la detector. Alte tipuri de detectoare măsoară nu numai cât timp durează o particulă pentru a ajunge la detector, dar cât de mult este deviat de un câmp electric și / sau magnetic, obținând informații pe lângă doar masa.

Pasul 4: Detectare

Un detector numără numărul de ioni la diferite deviații. Datele sunt reprezentate sub forma unui grafic sau spectru diferite mase. Detectoarele funcționează prin înregistrarea sarcinii induse sau a curentului cauzat de un ion care lovește o suprafață sau trece pe lângă acesta. Deoarece semnalul este foarte mic, poate fi utilizat un multiplicator de electroni, cupa Faraday sau detector ion-la-foton. Semnalul este amplificat foarte mult pentru a produce un spectru.

SM este utilizat atât pentru analiza chimică calitativă cât și cantitativă. Poate fi utilizat pentru a identifica elementele și izotopii unui eșantion, pentru a determina masa moleculelor și ca instrument pentru a ajuta la identificarea structurilor chimice. Poate măsura puritatea eșantionului și masa molară.

Un mare avantaj al speciei de masă față de multe alte tehnici este că este incredibil de sensibil (părți pe milion). Este un instrument excelent pentru identificarea componentelor necunoscute într-un eșantion sau pentru confirmarea prezenței acestora. Dezavantajele specimenelor de masă sunt că nu este foarte bun să identifice hidrocarburile care produc ioni similari și că nu este capabil să distingă izomerii optici și geometrici. Dezavantajele sunt compensate prin combinarea SM cu alte tehnici, cum ar fi cromatografia de gaze (GC-MS).