Espectrometríade Masas

Q. Georgina Duarte LisciFacultad de Química

UNAM

Investigador (es) Año Contribución

J.J. Thompson 1912 Primer espectrómetro de masas

Dempster 1918 Electro-ionización y enfoque magnético

Stephens 1946 Analizador de Tiempo de Vuelo (TOF)

Nier-Johnson 1952 Instrumentos de doble enfoque

Paul, Steinwedel, Raether, Reinhard y von Zahn

1953-58

Analizador cuadrupolar

Wiley y McLaren1955 Diseño avanzado del analizador de tiempo

de vuelo (TOF)

Gohlke y McLafferty

1956 Cromatografía de Gases/Espectrometría de Masas

Beynon 1956 Espectrometría de Masas de alta resolución

Munson y Field 1966 Ionización Química

INTRODUCCIÓNCronología de la EM

INTRODUCCIÓNCronología de la EM

Investigador (es) Año Contribución

Dole, Mack, Hines, M. Ferguson y Alice 1968

Ionización por Electro-spray (ESI)

McLafferty1973

Cromatografía de Líquidos/Espectrometría de Masas

Barber, Bordoli, Sedgwick, Tyler, Surman y Vickerman 1981

Bombardeo de átomos rápidos (FAB)

Blakely y Vestal1983

Ionización porTermo-spray

Yamashita, Fenn, Aleksandrov, Gall, Krasnov, Nikolaev, Pavlenko, Shkurov, Dokl, Baram y Garacher

1984Aplicación de la ionización por Electro-spray (ESI) en macromoléculas

Joseph JohnThompson, 1912

Ventajas de la Espectrometría de MasasCapacidad de Identificación

Identificación inequívoca de casi cualquier tipo de substancia, desde átomos hasta moléculas complejas de peso molecular elevado

Análisis cualitativo y cuantitativo

Identificación de una substancia en presencia de otras similares

Alta sensibilidad

Técnica universal y específica

Información isotópicaInformación estructural, energías de enlaces, cinética,

fisicoquímica, etc.

Técnica rápida (análisis en línea en tiempos reales, control deprocesos enzimáticos, metabólicos, etc)

¿Por qué es importante la Espectrometría de Masas?

Porque es una técnica analítica poderosa utilizada para:

Identificar compuestos químicosCuantificar compuestos químicosProveer información válida en áreas como la

química, física, astronomía, geología, biología, criminalística, etc.

Algunas aplicaciones específicasde la Espectrometría de Masas:

Detectar e identificar el uso de fármacos de abuso en atletas (antidoping)

Monitorear los gases de la respiración en pacientes durante cirugía

Determinar la composición de materiales provenientes del espacio exterior

Determinar adulteración en la miel de abeja

Localizar depósitos petroleros (midiendo precursores del petróleo en rocas)

Monitorear fermentaciones en línea (industria biotecnológica)

Detectar contaminantes orgánicos en aire, agua, suelo y alimentos

Determinar algunos tipos de envenenamiento(criminalística)

Algunas aplicaciones específicasde la Espectrometría de Masas:

INTRODUCCIÓNEM Diagrama General

Sistemade entrada

Cámarade

Ionización AnalizadorDetector

Sistemade Cómputo

S i s t e m a d e A l t o V a c í o

CÁMARA DE IONIZACIÓNIonización Electrónica

+ - + Hacia el Analizador

Magneto

Magneto

+++ +++

++----

Target

Filamento

Repeledor

CÁMARA DE IONIZACIÓNIonización Electrónica Las moléculas de la muestra son ionizadas

por un haz de electrones (70 eV) Los iones son expulsados de la cámara y

dirigidos al analizador Se producen iones positivos y negativos:90%10%

M + e-

M + e-

M+. + 2 e-

M-.

Espectro Electromagnético

70 eV

Ionización Electrónica

Excitación electrónica (similar a la teoría de UV) en orden decreciente se ionizan preferentemente los electrones:

n > > n

R-O-R..

R-O-R+.

R-CH CH-R:: R-CH CH-R+.:R-CH 2 CH 2-R: R-CH 2 CH 2-R+.

70 eV de energía Produce el Ion Molecular y una gran cantidad de iones

con diferentes estados de energía Aquellos iones con gran cantidad de energía interna

(vibracional, rotacional y electrónica) liberan esta energía por medio de la fragmentación

Los iones con baja energía permanecen intactos (Ion Molecular)

Es la técnica de ionización más común Es la técnica de ionización de la que se obtiene más

información Todas las bibliotecas comerciales disponibles están

basadas en los espectros obtenidos por esta ionización Es la ionización que más se utiliza con el sistema CG-EM

Ionización Electrónica

¿CÓMO SE GENERA UN ESPECTRO DE MASAS POR IE?

Analizador Detector

Cámara de Ionización

Espectro de Masas m/z

%

Filamento

Ionización ElectrónicaMetanol (CH3OH, P.M. 32)

33

32

31

30

29

17

15

12C16O1H

13C