Espectroscopía de masas
La espectroscopía de masas, también llamada espectrometría de masas, es una técnica utilizada con el objetivo de identificar los componentes de un compuesto desconocido, para analizar la proporción de distintos los elementos en un compuesto y para realizar un análisis isotópico de un compuesto en particular.
La técnica consiste básicamente en la ionización de los distintos elementos que se hallan en el compuesto a estudiar, y luego su dispersión, aplicando un campo magnético a estos iones. Los iones con menor masa migrarán más que los que tienen mayor masa, ya que la fuerza magnética ejercida sobre ellos (suponiendo que todos tienen la misma carga) será igual sobre todos los iones.
Mediante esta técnica, se puede conocer la composición de un compuesto desconocido a partir de una muy pequeña cantidad de muestra, del orden de tan solo algunos picomoles.
La característica común para todas las variantes de la espectroscopía de masas, es la ionización de la muestra, mediante la transferencia de algún tipo de energía para “devastar” la muestra, es decir, para que los iones se fragmenten. El patrón de esta fragmentación y los iones que han quedado sin fragmentar es lo que conforma el espectro de masas. Cada compuesto es único, y cada uno de los compuestos se ionizará y fragmentará de una determinada manera, y en este principio se basa la espectrometría de masas para identificar cada analito.
En esta técnica podemos diferenciar cuatro pasos básicos:
– Ionización del compuesto a analizar.
– Aceleración de dichos iones mediante un campo eléctrico.
– Dispersión de los mismos según la relación masa/carga, mediante un campo magnético.
– Detección de estos iones y producción de una señal eléctrica.
– Impresión de los resultados en un espectrograma de fácil interpretación.
La espectroscopía de masas es una técnica muy versátil y se utiliza en una amplia gama de campos científicos y técnicos. En la química, se utiliza para identificar compuestos desconocidos, determinar la estructura de moléculas y estudiar las reacciones químicas. En la biología, se utiliza para identificar y cuantificar proteínas y otros biomoléculas, y para estudiar su estructura y función. En la geología y la arqueología, se utiliza para datar rocas y artefactos y para estudiar su composición química. En la medicina, se utiliza para diagnosticar enfermedades y para estudiar los procesos metabólicos del cuerpo.
El instrumento con el cual se lleva a cabo esta técnica, es denominado espectrómetro de masas y tienes tres partes bien diferenciadas: la fuente de iones, el analizador y el detector.
En la fuente de iones, la muestra que debe ser analizada se fragmenta en iones, mediante distintas técnicas en los distintos espectrómetros: puede ser ionización por bombardeo con electrones o ionización molecular (técnicas usadas para gases y vapores), ionización por electrospray o por láser matriz-asistido, para muestras de líquidos y sólidos biológicos, entre otras técnicas posibles.
Una vez obtenidos los iones, éstos son conducidos mediante campos eléctricos y magnéticos hacia el analizador.
En el analizador, los iones obtenidos son acelerados y su trayectoria es desviada mediante campos eléctricos y magnéticos. Cada partícula se desviará una cierta distancia, dependiendo de su relación masa/carga.
El detector es el encargado de registrar el patrón de desviación de los iones. Cada patrón corresponde a un elemento o compuesto químico determinado, y de esta manera se pueden identificar estos compuestos, con una precisión tal que permite distinguir un isótopo de otro.
La cantidad de iones que salen del analizador es pequeña, de manera que la señal debe ser multiplicada para poder ser detectada y procesada. Los detectores de espectrometría de masas son muy sensibles y pueden detectar incluso una única partícula de un determinado ion. Esto hace que la espectroscopía de masas sea una técnica muy poderosa y precisa para el análisis de muestras.