Espectrometría de Másas
APLICACIONES DE LA TÉCNICA
La detección de trastornos hereditarios de aminoácidos, ácidos grasos y biosíntesis orgánica
El análisis sistemático de drogas en orina, sangre y cabello
La evaluación de la pureza de los principios farmacéuticos activos
La evaluación de las impurezas durante el desarrollo de fármacos
El análisis de las secuencias aminoacídicas de proteínas y péptidos
Partes de un espectrofotómetro
Transductor o detector (TIPOS)
Multicanal:
Se basan en la utilización de una o dos capas de baterías de
micromultiplicadores, seguidas de un sistema de detección mas o menos sofisticado y eficiente, encargado de detectar simultáneamente todas las señales. Este tipo de detectores reúnen la ventaja de los antiguos sistemas de fotoplacas, de ser capaces de detectar simultáneamente una amplia zona espectral, lo que aumenta enormemente el tiempo de observación de cada ion, con la mayor sensibilidad, estabilidad, capacidad de amplificación, etc., de los modernos sistemas multiplicadores.
De conversión fotónica:
Este detector es uno de los más eficientes, sensibles y de más larga vida disponibles para detección puntual. Los iones procedentes del tubo de vuelo del espectrómetro de masas son desviados de su trayectoria mediante un potencial eléctrico. El voltaje aplicado es de signo contrario a la carga de los iones que se quieran detectar, para provocar su atracción y choque sobre el dínodo inicial.
Channeltron:
Este detector es uno de los más utilizados hoy en día en espectrometría de masas
para uso general. Es similar al multiplicador de electrones clásico, con la principal diferencia de que no tiene múltiples dínodos discretos, sino que está formado por un tubo de vidrio en forma de corneta, a veces terminado en forma de espiral o caracol, cuyo interior está recubierto por un óxido de plomo semiconductor de composición y características especiales.
Multiplicador de electrones secundarios:
Es un detector mucho más sensible que el de copa de Faraday, con una señal mínima detectable del orden de 10-18 A.
Requiere alta tensión y un mayor vacío para
operar, del orden de 10-6 mbar o mejor. Es un detector de vida limitada, pues se va desgastando con el uso, por lo que su ganancia va cambiando con el tiempo y requiere calibración frecuente. Es muy sensible a subidas de presión, pudiendo destruirse prácticamente si se produce una ruptura o accidente de vacío.
De copa de Faraday:
Consiste en un simple electrodo, normalmente en forma de copa o caja, que recibe el impacto de los iones a detectar. Los iones se neutralizan por transferencia de electrones, y la señal se mide como una corriente analógica igual o superior a la corriente iónica original, dependiendo de la forma del electrodo.
Es un detector de baja sensibilidad y gran sencillez. Puede trabajar a presiones relativamente
altas, del orden de 10-4 mbar, y posee una gran linealidad de respuesta. La mínima corriente detectable es del orden de 10-14 A.
Fuente de ionización:
Existen dos métodos para producir la ionización de la muestra
en estado gaseoso; la ionización por impacto o bombardeo electrónico, y la ionización química.
API:
La Ionización a Presión Atmosférica (API) es una técnica de ionización blanda que, al actuar a presión atmosférica, y no en alto vacío como es lo habitual en otras técnicas, consigue un altísimo rendimiento.
Ionización química:
En este método se utiliza como agente ionizante un ion que va a transferir su carga a la molécula de muestra por medio de una reacción bimolecular.
Ionización por bombardeo electrónico:
En este método, las moléculas de muestra
son ionizadas por medio de un haz de electrones de elevada energía.
Los electrones utilizados para la ionización, proceden de un filamento
incandescente que emite por efecto termo eléctrico y son acelerados por medio de una diferencia de potencial variable (entre 5 y 70 V) entre el filamento y la fuente de iones, con lo que los electrones adquieren energías.
Sistema de introducción de la muestra
Entrada mediante un cromatógrafo de gases:
En este sistema, de introducción de muestra se ha popularizado para el análisis por espectrometría de masas de mezclas de compuestos, ya que la introducción se realiza directamente en fase gaseosa y el cromatógrafo realiza la separación de los diversos componentes de la mezcla.
Entrada de forma indirecta:
En este sistema, la vaporización de la muestra se realiza en un recipiente
externo al equipo: un balón de vidrio o de metal esmaltado interiormente que se mantiene a temperatura elevada.
Desventajas:
No aplicable a líquidos de punto de ebullición superior de 200°C
Se restringe su aplicación a sólidos sublimales
Entrada por sonda directa:
En este procedimiento, se introduce la muestra directamente en la fuente de iones por medio de una varilla metálica, que lleva en la punta un capilar conteniendo la muestra.
Desventajas de su uso:
No puede usarse para análisis cuantitativo porque las muestras cristalinas no vaporizan de forma estable.
Es tan sensible que la muestra debe entrar pura para evitar obtener espectros de la impureza.
¿Cómo funciona un espectrómetro de masas?
El detector del instrumento registra los iones en proporción a su abundancia relativa y genera un espectro de masas de la molécula.
En la cámara de ionización de un espectrómetro
de masas, cada molécula se ioniza para formar un ion molecular, que tiene un electrón menos que la molécula original.
Un espectrómetro de masas funciona convirtiendo moléculas en iones y luego analizando la abundancia relativa de los iones generados.
¿Qué comparte con las técnicas de espectroscopía?
Gran sensitividad, ya que requiere solo entre unos cuantos miligramos a nonagramos de muestra para llevar a cabo el análisis, y su alta especificidad en identificar sustancias desconocidas o confirmar la presencia de determinados compuestos en alguna muestra.
Con Absorción atómica comparte la naturaleza de la obtención de la muestra, siendo ambas técnicas destructivas.
Analizador de masas y los tipos:
Para la separación de iones con diversas relaciones masa/carga son posibles varios
métodos. Idealmente, un analizador debería ser capaz de distinguir entre
diferencias muy pequeñas de masa. Además, los analizadores deberían permitir el paso del suficiente número de iones para dar lugar a corrientes de iones fácilmente
medibles.
De tiempo de vuelo:
En los instrumentos de tiempo de vuelo (TOF), los iones positivos se producen
periódicamente por bombardeo de la muestra con impulsos de electrones, de iones secundarios o de fotones generados por láser. Estos impulsos tienen normalmente una
frecuencia de 10 a 50 kHz y un tiempo de vida de 0,25 μs. Los iones producidos de esta
manera son acelerados por un impulso de campo eléctrico de 103 a 104 V que tiene la
misma frecuencia, pero retrasada, que el impulso de ionización.
De trampa de iones:
Una trampa de iones es un dispositivo en el que los cationes o aniones gaseosos pueden ser formados y confinados durante largos períodos de tiempo por la acción de campos eléctricos
y/o magnéticos.
Se han desarrollado varios tipos de trampas de iones que en general son cuadrupolos pero en el espacio que lo que hacen es manipular iones y permitir hacer masas/masas.
Filtro de masas de cuadrupolo:
Los espectrómetros de masa de cuadrupolo son normalmente más compactos,
menos caros y más robustos que los de sector magnético. También ofrecen la ventaja de emplear tiempos de barrido bajos (esto es, < 100 ms), lo que es particularmente útil para realizar barridos de picos cromatográficos a tiempo real. Los analizadores de
cuadrupolo son actualmente los de utilización más frecuente.
De sector magnético:
Los analizadores de sector magnético utilizan un imán permanente o un electroimán para
hacer que el haz de iones de la fuente se mueva en una trayectoria circular de 180, 90 o
60 grados.
¿Qué hace un espectrómetro de masas visto de forma sencilla?
Un espectrómetro de masas genera muchos iones,
que son acelerados en un campo electromagnético y separados en función de sus relaciones masa a carga .
¿En qué difiere de las técnicas espectroscópicas?
No
se utiliza Radiación Electromagnética, por tanto no puede
considerarse una técnica espectroscópicas.
¿Para qué sirve?
Técnica de análisis cualitativo de amplia utilización en
estructuras orgánicas.
