Espectrometría de Masas
La espectrometría de masas identifica y cuantifica moléculas y elementos ionizándolos y midiendo las relaciones masa-carga de los iones resultantes.
Definition
La espectrometría de masas es una técnica analítica que convierte los analitos en iones en fase gaseosa y los separa y detecta según su relación masa-carga, produciendo espectros utilizados para la identificación, la elucidación estructural y la cuantificación.
Scope
Esta área abarca los principios y la instrumentación de la espectrometría de masas como método analítico: la producción de iones en fase gaseosa, su separación por relación masa-carga en varios analizadores, su detección y la interpretación de los espectros resultantes. Trata tanto la espectrometría de masas molecular como elemental, la fragmentación, la medición de masa exacta y el acoplamiento de espectrómetros de masas a técnicas de separación. Los métodos de emisión y absorción atómica utilizados para los elementos se cubren por separado en espectroscopia analítica.
Sub-topics
Core questions
- ¿Cómo se convierten los analitos en iones en fase gaseosa adecuados para el análisis de masas?
- ¿Cómo logran los diferentes analizadores de masas su poder de resolución y rango de masas?
- ¿Cómo apoyan los patrones de fragmentación y la masa exacta la identificación?
- ¿Cómo se hace cuantitativa la espectrometría de masas y cómo se acopla a las separaciones?
Key theories
- Separación por relación masa-carga
- Una vez que los analitos son ionizados, su movimiento en campos eléctricos o magnéticos depende de su relación masa-carga; la medición de esta relación para cada ion produce un espectro de masas cuyas posiciones de pico identifican especies y cuyas intensidades, debidamente calibradas, las cuantifican.
- Ionización suave de biomoléculas
- La ionización por electrospray y la desorción/ionización láser asistida por matriz transfieren moléculas grandes e intactas y frágiles a la fase gaseosa como iones con poca fragmentación, extendiendo la espectrometría de masas de pequeñas moléculas volátiles a proteínas y otros biopolímeros.
Mechanisms
Un analito se ioniza —por impacto electrónico, electrospray, desorción láser o un plasma— para formar especies cargadas en fase gaseosa. Un analizador de masas separa luego estos iones por relación masa-carga utilizando campos eléctricos y magnéticos, tiempo de vuelo o atrapamiento de iones, y un detector registra la abundancia de iones en cada relación. El espectro resultante proporciona masas moleculares o elementales, patrones isotópicos y, mediante fragmentación controlada, información estructural; las áreas de pico calibradas permiten la cuantificación.
Clinical relevance
La espectrometría de masas sustenta la proteómica y la metabolómica, el cribado neonatal clínico y la monitorización terapéutica de fármacos, el análisis de contaminantes ambientales y alimentarios, la toxicología forense y el análisis de trazas elementales mediante espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente, valorada por su sensibilidad, especificidad y amplitud.
History
La espectrometría de masas se originó con los experimentos de rayos positivos de J. J. Thomson y el espectrógrafo de masas de Francis Aston, que revelaron los isótopos a principios del siglo XX. Los instrumentos de mediados de siglo sirvieron para la elucidación de estructuras orgánicas, y el desarrollo de métodos de ionización suave —electrospray por John Fenn y desorción láser avanzada por Koichi Tanaka— en la década de 1980, reconocidos con el Premio Nobel, abrió la espectrometría de masas a las grandes biomoléculas.
Key figures
- J. J. Thomson
- Francis Aston
- John Fenn
- Koichi Tanaka
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Seminal works
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Frequently asked questions
- ¿Qué mide realmente un espectrómetro de masas?
- Mide la relación masa-carga de los iones producidos a partir de una muestra y cuántos iones se presentan en cada relación, lo que proporciona un espectro utilizado para determinar masas moleculares o elementales, patrones isotópicos y estructura.
- ¿Por qué la ionización suave fue un avance?
- Los métodos de ionización anteriores fragmentaban o no podían vaporizar moléculas grandes; el electrospray y la desorción láser asistida por matriz producen suavemente iones intactos de proteínas y otros biopolímeros, extendiendo la espectrometría de masas a la biología y la medicina.