1: INTRODUCCIÓN

La espectrometría de masas es una técnica poderosa para identificar incógnitas, estudiar la estructura molecular y sondear los principios fundamentales de la química. Las aplicaciones de la espectrometría de masas incluyen identificar y cuantificar pesticidas en muestras de agua, identificar esteroides en atletas, determinar metales en ppq (Partes por cuadrilio) niveles en muestras de agua, carbono-14 fechar la Sábana Santa de Turín usando solo 40 mg de muestra (1), buscando vida en Marte, determinar la masa de un átomo de ²⁸ Si con una precisión de 70 ppt (2), y estudiar el efecto del ángulo de colisión molecular sobre los mecanismos de reacción.

La espectrometría de masas es esencialmente una técnica para encontrar la masa pesando moléculas. Obviamente, esto no se hace con una balanza o báscula convencional. En cambio, la espectrometría de masas se basa en el movimiento de una partícula cargada, llamada ion, en un campo eléctrico o magnético. La relación masa/carga m/z ^* del ion afecta este movimiento y en realidad es la relación masa-carga la que se determina por el experimento. Dado que se conoce la carga de un electrón, la relación masa/carga es una medida de la masa de un ion. La investigación típica de espectrometría de masas se centra en la formación de iones en fase gaseosa, la química de los iones y las aplicaciones de la espectrometría de masas.

Este artículo cubre los fundamentos de la instrumentación de espectrometría de masas e introduce la interpretación de los espectros de masas. Es sólo una introducción y se anima a los lectores interesados a consultar libros y artículos de revistas más especializados para obtener detalles adicionales. Los artículos y libros a los que se hace referencia en este trabajo deben estar disponibles en la mayoría de las bibliotecas universitarias y universitarias.

La figura\(\PageIndex{1}\) es un diagrama de bloques que muestra las partes básicas de un espectrómetro de masas. La entrada transfiere la muestra al vacío del espectrómetro de masas. En la región fuente, las moléculas de muestra neutras se ionizan y luego se aceleran hacia el analizador de masas. El analizador de masas es el corazón del espectrómetro de masas. Esta sección separa los iones, ya sea en el espacio o en el tiempo, según su relación masa/carga. Después de separar los iones, se detectan y la señal se transfiere a un sistema de datos para su análisis. Todos los espectrómetros de masas también cuentan con un sistema de vacío para mantener la baja presión, que también se llama alto vacío, requerida para su funcionamiento. El alto vacío minimiza las reacciones ión-molécula, la dispersión y la neutralización de los iones. En algunos experimentos, la presión en la región fuente o una parte del espectrómetro de masas se incrementa intencionalmente para estudiar estas reacciones ión-molécula. Bajo operación normal, sin embargo, cualquier colisión interferirá con el análisis.

^* La relación masa/carga, m/z, se utiliza para describir los iones observados en espectrometría de masas. Por convención, m es el valor numérico para la masa del ion y z es el valor numérico para la carga del ion. Para estos valores se utilizan la masa atómica unificada (u) y las unidades de carga elementales e. La masa atómica unificada se define como\(1 / 12\) la masa de un átomo de ¹² C. Nota: el amu ya no es un término aceptado porque hay definiciones contradictorias. Otra unidad, el dalton, se utiliza frecuentemente para polímeros, péptidos y otras moléculas grandes.

La unidad de carga elemental se define como z es un número entero igual al número de electrones perdidos (o ganados para iones negativos). Para muchos experimentos se pierde un electrón durante la ionización, por lo que z es +1 y el valor m/z es equivalente a la masa molecular relativa del ion. Debido a que la masa atómica unificada y el número de carga son números puros, la relación masa-carga es un número y no tiene ninguna unidad. Para los cálculos del comportamiento físico de los iones suele ser necesario utilizar la masa real (unidades SI de kilogramo) y la carga (unidades SI de culombio).