Spectrometria de masă

Utilizarea spectrometriei de masă

Spectrometria de masă este o metodă de analiză foarte versatilă. Spectrele de masă obținute reprezintă un instrument important pentru determinarea compoziției și structurii moleculelor sau amestecurilor, în special în domeniul chimiei analitice.

Un spectrometru de masă este format dintr-o sursă de ioni, un analizor și un detector. Acesta permite măsurarea raportului masă-sarcină al ionilor. Dacă sarcina este cunoscută, se poate determina masa particulelor ionizate.

În funcție de complexitatea probelor de analizat, spectrometrele de masă pot fi construite în mod variabil, în combinație cu diferite metode de analiză, de exemplu cromatografia de gaze (GC) și cromatografia lichidă (LC). Spectrometria de masă este o metodă analitică foarte performantă pentru determinarea calitativă și cantitativă a analitilor gazoși.

Derularea spectrometriei de masă

Procesul de spectrometrie de masă este împărțit în patru faze: ionizare, separare, detectare și identificare.

Ionizare

În funcție de sursa de ioni, gazele, lichidele evaporabile sau chiar solidele sunt ionizate și analizate în faza gazoasă. Substanțele din probă sunt ionizate în sursa de ioni, de exemplu prin ionizare de câmp, fotoionizare, ionizare prin pulverizare sau ionizare cu electroni, și sunt apoi disponibile sub formă de atomi și fragmente încărcate.

Separare

Ionii sunt extrași din sursa de ioni printr-un câmp electric, accelerați și apoi transferați către analizor. Dacă ionii sunt menținuți într-o zonă definită printr-un câmp electromagnetic, este posibilă repetarea multiplă a excitației și selecției în funcție de masă. În acest caz, se vorbește despre o așa-numită capcană de ioni. Frecvența cu care ionii se mișcă în capcana de ioni depinde de raportul dintre masă și sarcină.

Detectare

Ionii pot fi detectați în diferite moduri. Prin modificarea câmpului, traiectoria ionilor cu un raport masă-sarcină definit poate fi destabilizată. Ionii părăsesc astfel capcana de ioni și sunt apoi detectați de detector. Deoarece modificarea câmpului este cunoscută, se poate determina raportul masă-sarcină al ionilor, iar masa și frecvența acestora pot fi citite pe baza poziției și intensității vârfurilor din spectrele de masă obținute. Pe lângă spectrometrele de masă cu capcană de ioni, există și spectrometre de masă cu timp de zbor, cu cuadrupol sau cu câmp sectorial.

Identificare

Moleculele care diferă între ele prin proprietățile fizice și chimice, dar care au aceeași formulă moleculară și, prin urmare, aceeași masă, sunt numite izomeri. Dacă se descompun acești izomeri, ei se descompun în molecule ionizate mai mici, fragmente sau atomi specifici moleculelor, care diferă prin masa și sarcina lor. În acest fel, este posibilă identificarea substanțelor pure și a amestecurilor.

Domenii de aplicare ale spectrometriei de masă

Spectrometria de masă (MS) este o metodă de analiză extrem de sensibilă, care este adesea utilizată în combinație cu alte metode (de exemplu, ICP-MS, GC-MS, IR-MS, CE-MS sau EI-MS). Spectrul foarte larg de aplicații variază de la controlul proceselor tehnice de producție în industrie, la cercetarea în diverse discipline științifice, până la analiza urmelor de metale grele sau determinarea moleculelor organice complexe – de exemplu, în analiza de mediu.