Este artículo es una Guía completa sobre la Espectrometría de Masas Single Quad. Qué es la Espectrometría de Masas, una breve introducción con sus fundamentos, ventajas de la misma, cuales fueron sus inicios y componentes de un Espectrómetro de Masas.
Espectrometría de Masas. Single Quad
Definición Espectrometría de Masas
La Espectrometría de Masas es la técnica analítica con la que se estudian compuestos de naturaleza diversa: Orgánica, inorgánica o diversa, determinando la distribución de las moléculas de una sustancia en función de su masas.
El proceso de la Espectrometría de Masas se basa en cuatro etapas:
- Ionización de la muestra.
- Aceleración de los iones por un campo eléctrico.
- Dispersión de los iones según su masa/carga.
- Detección de los iones y producción de la correspondiente señal eléctrica.
Introducción a la Espectrometría de Masas. Single Quad
El Espectrómetro de Masas es el equipo de laboratorio que analiza con gran precisión la composición para obtener información de la masa molecular del compuesto analizado, separando los núcleos atómicos en función de su relación entre masa y carga, a la vez que información estructural del mismo, detectar su presencia y cuantificar su concentración.
Imagen: Universidad Politécnica de Madrid
Para conseguir la Espectrometría de masas, es necesario ionizar las moléculas, utilizando una separación cromatográfica (UPLC, GC) y consiguiendo los iones formados en fase gaseosa, proceso que tiene lugar en la fuente de ionización.
Los iones generados se aceleran hacia un analizador y se separan en función de su relación masa/carga (m/z).
Los iones que llegan al detector producen una señal eléctrica, que se procesa y envía a un ordenador.
La Espectrometría de Masas es una técnica muy utilizada para el análisis de semiconductores, biosensores, cadenas poliméricas complejas, desarrollo de productos farmacéuticos, análisis forense, control de sustancias nutritivas, contaminación medioambiental y diagnóstico precoces de enfermedades como la malaria o distintos tipos de cánceres.
Ventajas de la Espectrometría de Masas frente a las técnicas espectofotométricas
- Límites de detección más sensibles frente a los métodos ópticos.
- Espectros más sencillos, únicos y con frecuencia fácilmente interpretables.
- Capacidad para medir relaciones isotópicas atómicas.
- Permite tener resultados satisfactorios en poco tiempo.
- Trabajar con todo tipo de moléculas, ya sean grandes o pequeñas.
Además, con la Espectrometría de masas podemos proporcionar información sobre:
- La composición elemental de las muestras.
- La composición de las moléculas inorgánicas, orgánicas y biológicas.
- La composición cualitativa y cuantitativa de mezclas complejas.
- La estructura y composición de superficies sólidas.
- Las relaciones isotópicas de átomos en las muestras.
Inicios de la Espectrometría de Masas. Single Quad
En 1886, el físico alemán Eugen Goldstein comprobó como los rayos de descarga en gases a baja presión viajaban lejos del ánodo opuestos a la dirección de los rayos catódicos cargados negativamente. Eugen llamó a estos rayos de ánodo con carga positiva Kanalstrahlen.
El Premio Nobel de la Física Wilhelm Wien descubrió que fuertes campos eléctricos o magnéticos desviaban estos rayos y en 1899 construyó un dispositivo que separaba los rayos positivos en función de su relación carga-masa.
En 1912, el científico J. J. Thompson que estaba interesado en medir la relación masa-carga del electrón, mejoró el trabajo de Wien y consiguió crear el primer Espectrómetro de Masas.
A partir de ahí se empezaron a utilizar en los laboratorios de química para separar iones atómicos y moleculares en función del cociente masa/carga. Aún así, no se pudo utilizar para analizar macromoléculas hasta la década de los 80, cuando el profesor J.B Fenn utilizó el método de ionización por electropulverización de una solución acuosa de proteínas. De esta manera se consiguió producir pequeñas gotas de una muestra que se reducen de tamaño al evaporarse el agua que las transporta, mientras que los iones de proteínas permancen en forma de suspensión libre.
Actualmente la Espectrometría de Masas atómicas es una herramienta muy útil para identificar los elementos presentes en una muestra y determinar rápidamente las concentraciones de las materias que la componen.
Componentes de un Espectrómetro de Masas
Los tres componentes fundamentales de un Espectrómetro de Masas son:
- Fuente de ionización
- Analizador de masa
- Detector
Fuente de ionización
La fuente de iones es el elemento del Espectrómetro que ioniza el material por analizar. Los campos magnéticos se encargan de transportar los iones al analizador.
Las técnicas de ionización son esenciales para poder saber que muestras se pueden analizar por Espectrometría de Masas.
Analizador de masa
El analizador de masa utiliza un campo eléctrico o magnético para afectar la velocidad de las partículas que cargan la materia.
A causa del campo magnético o eléctrico, la trayectoria de los iones se ve desviada en función de su masa y carga. De esta manera, el analizador dirige las partículas al detector.
Existen diferentes métodos para filtrar los iones con respecto a su relación masa/carga. El método más usado es el llamado Cuadrupolo.
Los Espectrómetros de Masa actuales disponen de hasta 3 cuadrupolos en serie.
Detector
El último elemento del Espectrómetro de Masas es el detector, el cual registra la carga inducida cuando un ion pasa cerca o golpea una superficie.
En un instrumento de exploración, durante la trayectoria de la misma, se produce una señal en el detector que producirá un espectro de masa.
Instrumentación Espectrometría de Masas. Single Quad
Espectroscopia de Plasma con detección de Masas (ICP-MS)
Cromatografía de Líquidos acoplada a Masas (LC-MS)
Cromatografía de Gases acoplada a Masas (GC-MS)
Conclusión
