ESPECTROMETRÍA DE MASAS

Técnica para detectar iones y medir masas

Fundamentada en la separación de partículas moleculares o atómicas por su diferente masa

ETAPAS DE ESPECTOMETRÍA DE MASAS

IONIZACION DE LA MUESTRAS ACELERACION DE LOS IONES POR UN

CAMPO ELECTRICO DISPERSION DE LOS IONES SEGÚN

MASA/CARGA DETECCION DE LOS IONES Y

PRODUCCION DE LA CORRESPONDIENTE SEÑAL ELECTRICA

Inicia en la cámara de volatilización, donde se introduce la muestra, se evaporiza pasando a fase gaseosa.

Se introduce a la cámara del espectrómetro de masa, donde se produce la ionización de la muestra, las moléculas pasan a través de 1 campo eléctrico de alto voltaje (70 eV). Los electrones generados atraviesan la muestra y la ionizan

M + 1e - -------- M+* +2e

M+* --------- M1+ + m-M+* ----------M2 +* + m neutra

Las moléculas cargadas de cationes o cationes radicales atraviesan unos platos aceleradores e incrementan la energía cinética de las moléculas pasando a través de un campo magnético variable, que va a curvar su trayectoria y esto lo hace de acuerdo a su carga y la masa de los fragmentos y moléculas, los cuales chocan con un detector el cual va a contabilizar la posición donde se produce la colisión y el numero de colisiones que se producen de ese modo se obtiene la grafica

INSTRUMENTACIÓNSistema de entrada de muestras

Cámara de ionización

Acelerador

Analizadores

Detector

SISTEMA DE ENTRADA DE MUESTRASPermitir la introducción de una muestra representativa en la fuente de

iones con la mínima perdida de vacío.1 micromol o menos se convierte al estado gaseoso por calentamiento

(400°c) y pasa a camara de ionización

SISTEMAS INDIRECTOS DE ENTRADA. Muestra se volatiliza externamente , se introduce a la región

de ionización a baja presión.Sistema de vidrio para evitar perdidas por

adsorción

ENTRADA POR SONDA DIRECTA: líquidos y sólidos no volátiles se introducen a la región de ionización

mediante un soporte o sonda insertándolo a través de un cierre de vacío que controla la cantidad de

aire .

SISTEMAS DE ENTRADA CRÓMATOGRAFICOS Y DE ELECTROFERESIS CAPILAR. Entrada especial, se indica cuando esta acoplado un sistema de cromatografía de gases o líquidos

de alta eficacia o columnas de electroforesis capilar, para separación y determinación de los componentes de mezclas

complejas

CAMARA DE IONIZACIÓN Todas la fuentes trasforman los

componentes de 1 muestras en iones Se obtiene haz de iones + o – ( +) y se

aceleran al interior del analizador de masas o sistema separador a través del acelerador.

El aspecto de los espectros de masa para distintas especies moleculares, depende del método utilizado en la formación de iones.

Cámaras de IonizaciónFuentes de fase gaseosa

Impacto de Electrones

Fuentes de Ionización química

Fuentes de Ionización por campo

Fuentes de DesorciónFuentes de desorción por campo

Desorción/ionización por láser asistida por matriz

Ionización por electronebulización

Fuentes de bombardeo con átomos rápidos

Desorción por plasma

Espectrometría de iones secundarios

Ionización por termonebulización

FUENTE DE FASE GASEOSACompuestos térmicamente estables, puntos de ebullición menores de

500°C, peso molecular menor a 103 Da, aplicables a muestras no volátiles y térmicamente estable

Impacto de electrones.Muestra a temp.

Elevada para producir vapor molecular, luego

se ioniza bombardeando con un haz de electrones de

elevada energía

Fuentes de Ionización Química

Los átomos gaseosos de la muestra se ionizan

al colisionar con los iones producidos al

bombardear con electrones un exceso de gas reactivo. Se utilizan

iones - en aquellos analitos con átomos

muy electronegativos

Fuentes de Ionización por campo

Iones formados bajo influencia de un campo eléctrico elevado, se aplican elevados potenciales

a emisores especialmente construidos que adquiere forma

de un fino hilo de wolframio donde se forman dendritas de

carbono por pirolisis de benzonitrilo en un campo

elevado apareciendo centenares de microagujas de

carbono. El analito adquiere poca energia vibracional y

rotacional =poca fragmentación

FUENTES DE DESORCIÓN Para tratar muestras no volátiles o

termodinámicamente inestables

Suministran energía a la muestra sólida o líquida, provocando la formación directa de iones gaseosos obteniendo espectro muy simplificados

•Emisor con múltiples puntas, el electrodo se coloca sobre una sonda que puede retirarse y cubrirse con una disolución de la muestra, la ionización se produce tras proporcionar un potencial elevado a este electrodo

FUENTES DE DESORCIÓN POR CAMPO

•Se mezcla una disolución acuosa/alcoholica de la muestra con un exceso de una sustancia matriz que absorbe radiación, la resultante se evapora en una sonda metálica. La mezcla solida se expone a un haz de laser pulsante, provocando la sublimación del analito a iones que son introducido en un espectrómetro de tiempo de vuelo para análisis de masas

DESORCIÓN/INONIZACIÓN POR

LASER ASISTIDA POR UNA MATRIZ (MALDI)

•El deterioro produce fragmentos que viajan en direcciones opuestas, uno golpea la muestra anulando entre 1-10 iones analíticos, el otro golpea un detector y desencadena la marcha de adquisición de datos. Este métodos usa en moléculas largas de origen biológico

DESORCIÓN POR

PLASMA)

•Un haz ionizado primitivo es acelerado y enfocado hacia la superficie de la muestra y chisporrotea entrando dentro de la fase de gas, el 1% de este material entra en forma ionizada y es analizado.

ESPECTOMETRIA DE MASAS DE

IONES SATURADOS (SIMS)

•Se usa en elementos reflectantes, la muestra se deposita sobre una cinta mecánica, una corriente eléctrica calienta el metal a altas temperaturas. La cinta es revestida de grafito que reduce la desfragmentación

IONIZACIÓN DE TERMONEBULIZACIÓN (ST)

•Las muestras en estado condensado en una matriz de una disolución de glicerol, se ionizan por bombardeo con átomos de Xenón o argón de elevada energía, tanto iones positivos como negativos del analito son expulsados de la muestra por un proceso de desorción

FUENTES DE BOMBARDEO CON ÁTOMOS RÁPIDOS (FAB)

•Analiza biomoléculas de pesos superiores a 100.000 Daltons. La disolución de la muestra se bombardea a través de una aguja capilar de acero inoxidable un flujo de microlitros por minuto. La niebla de finas gotitas cargadas para a través de un capilar de desolvatación donde se produce la evaporación del disolvente, y de las moléculas del analito , donde adquieren la carga.

DISOLUCIÓN POR ELECTRONEBULIZACIÓN (ESI/MS)

SISTEMA ACELERADOR Las partículas ionizadas producto del

impulso de los electrones son obligados a atravesar una primera ranura aceleradora por una pequeña diferencia de potencial. Entre esta y la segunda ranura se encuentra una diferencia de potencial muy elevada que imprime a las partículas su velocidad final. La tercera ranura actúa como colimador del haz de particulas

ANALIZADORES DE MASA

ANALIZADORES DE MASA

Analizadores del sector

magnéticoEspectrómetros

de doble enfoque

Espectrómetro de masa

cuadrupolarAnalizadores de masa de tiempo

de vuelo

Analizadores de masa de trampa

de iones

Transformada de fourier

ANALIZADORES DE SECTOR MAGNETICO

•Utilizan un imán permanente o un electroimán para hacer que el haz de la fuente de iones se desplace en trayectoria circular de 180, 90 0 60°

ESPECTROS DE DOBLE ENFOQUE•Las aberraciones direccionales y las de energía de población de iones se minimizan simultáneamente.•Se utilizan combinaciones de campos magnéticos y electrostáticos cuidadosamente seleccionados

ESPECTROS DE MASA

CUADRUPOLAR

•Ofrecen la ventaja de emplear tiempos de barrido pequeños útiles para realizar barridos de picos cromatográficos en tiempo real.

ANALIZADORES DE MASAS DE TIEMPO DE VUELO (TOF)

• Se producen iones positivos por bombardeo con impulso de electrones, de iones secundarios o de fotones generados por laser. Los iones son acelerados en un tubo analizador libre de campo mediante un campo eléctrico pulsante, la separación de iones se produce durante su recorrido hacia el detector, situado al final del tubo.

TRASFORMADA DE FOURIER (FT)

• Proporcionan mejores relaciones señal/ruido, velocidades mayores y sensibilidad y resoluciones mas elevadas.

• Es una trampa de iones los cuales circulan en orbitas bien definidas durante largos periodos, se construyen cavidades aprovechando el fenómeno de resonancia iónica ciclotrónica

DETECTORES Los iones que provienen del acelerador

llegan al detector el cual esta constituido por un cátodo emisor que emite electrones los cuales son acelerados hacia un dinodo que emite varios electrones al recibir el impacto de cada electrón. El proceso se repite varias veces se obtiene una cascada de electrones que llega al colector logrando una corriente amplificada y se lleva a un sistema registrador

OBTENCIÓN Y ANALISIS DE UN ESPECTRO DE MASAS

Bombardeo electrónico en la cámara de ionización, las moléculas se rompen en fragmentos y cuando sucede bajo las mismas condiciones, resultara el mismo tipo y numero de fragmento y constituir la fragmentación patrón. La intensidad relativa de los distintos picos , permite deducir la proporción de cada componente. El pico del espectograma con valor mas elevado de m/e corresponde a la molécula ionizada sin fragmentar y se llama masa patrón, la cual permite determinar con rapidez y precisión la masa molecular.El pico mayor del espectrograma de masa se llama pico base, generalmente la altura de este pico se toma como valor cien. La intensidad de los demás picos se expresan en porcentajes de la intensidad del pico base

APLICACIONES

Elucidación de la estructura de moléculas orgánicas y biológicas.

Determinación del peso molecular de péptidos, proteínas y oligonucleicos.

Identificación de los compuestos de cromatogramas en capa fina y papel.

Determinación de secuencias de aminoácidos en muestras de polipéptidos y proteínas.

Detección e identificación de especies separadas por cromatrografía y electroforesis capilar.

Identificación de drogas de abuso y sus metabolitos en sangre, orina y saliva.

Control de gases en enfermos respiratorios durante los procesos quirúrgicos.

Pruebas para confirmar la presencia de drogas en sangre de caballos de carreras y en atletas olímpicos.

Datación de ejemplares en arqueología. Análisis de partículas en aerosoles. Determinación de residuos de pesticidas en

alimentos. Control de compuestos orgánicos volátiles en

el agua de suministro