Spectrométrie de masse
La spectrométrie de masse identifie et quantifie les molécules et les éléments en les ionisant et en mesurant les rapports masse/charge des ions résultants.
Definition
La spectrométrie de masse est une technique analytique qui convertit les analytes en ions en phase gazeuse et les sépare et les détecte en fonction de leur rapport masse/charge, produisant des spectres utilisés pour l'identification, l'élucidation structurale et la quantification.
Scope
Ce domaine couvre les principes et l'instrumentation de la spectrométrie de masse en tant que méthode analytique : la production d'ions en phase gazeuse, leur séparation par rapport masse/charge dans divers analyseurs, leur détection et l'interprétation des spectres résultants. Il traite de la spectrométrie de masse moléculaire et élémentaire, de la fragmentation, de la mesure de masse exacte et du couplage des spectromètres de masse aux techniques de séparation. Les méthodes d'émission et d'absorption atomiques utilisées pour les éléments sont traitées séparément sous la spectroscopie analytique.
Sub-topics
Core questions
- Comment les analytes sont-ils convertis en ions en phase gazeuse adaptés à l'analyse de masse ?
- Comment les différents analyseurs de masse atteignent-ils leur pouvoir de résolution et leur gamme de masse ?
- Comment les profils de fragmentation et la masse exacte contribuent-ils à l'identification ?
- Comment la spectrométrie de masse est-elle rendue quantitative, et comment est-elle couplée aux séparations ?
Key theories
- Séparation par rapport masse/charge
- Une fois les analytes ionisés, leur mouvement dans des champs électriques ou magnétiques dépend de leur rapport masse/charge ; la mesure de ce rapport pour chaque ion produit un spectre de masse dont les positions des pics identifient les espèces et dont les intensités, convenablement calibrées, les quantifient.
- Ionisation douce des biomolécules
- L'électrospray et l'ionisation par désorption laser assistée par matrice transfèrent des molécules intactes, grandes et fragiles, en phase gazeuse sous forme d'ions avec peu de fragmentation, étendant ainsi la spectrométrie de masse des petites molécules volatiles aux protéines et autres biopolymères.
Mechanisms
Un analyte est ionisé — par impact électronique, électrospray, désorption laser ou plasma — pour former des espèces chargées en phase gazeuse. Un analyseur de masse sépare ensuite ces ions par rapport masse/charge en utilisant des champs électriques et magnétiques, le temps de vol ou le piégeage d'ions, et un détecteur enregistre l'abondance des ions à chaque rapport. Le spectre résultant fournit les masses moléculaires ou élémentaires, les profils isotopiques et, par fragmentation contrôlée, des informations structurales ; les aires de pic calibrées permettent la quantification.
Clinical relevance
La spectrométrie de masse est à la base de la protéomique et de la métabolomique, du dépistage néonatal clinique et du suivi thérapeutique des médicaments, de l'analyse des contaminants environnementaux et alimentaires, de la toxicologie médico-légale et de l'analyse élémentaire des traces par spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif, appréciée pour sa sensibilité, sa spécificité et son étendue.
History
La spectrométrie de masse a ses origines dans les expériences de rayons positifs de J. J. Thomson et le spectrographe de masse de Francis Aston, qui ont révélé les isotopes au début du XXe siècle. Les instruments du milieu du siècle ont servi à l'élucidation de la structure organique, et le développement de méthodes d'ionisation douce — l'électrospray par John Fenn et la désorption laser avancée par Koichi Tanaka — dans les années 1980, reconnues par le prix Nobel, a ouvert la spectrométrie de masse aux grandes biomolécules.
Key figures
- J. J. Thomson
- Francis Aston
- John Fenn
- Koichi Tanaka
Related topics
Seminal works
- gross2017
- deHoffmann2007
- skoog2017
Frequently asked questions
- Que mesure réellement un spectromètre de masse ?
- Il mesure le rapport masse/charge des ions produits à partir d'un échantillon et le nombre d'ions présents à chaque rapport, fournissant un spectre utilisé pour déterminer les masses moléculaires ou élémentaires, les profils isotopiques et la structure.
- Pourquoi l'ionisation douce a-t-elle été une avancée majeure ?
- Les méthodes d'ionisation antérieures fragmentaient ou ne pouvaient pas vaporiser les grandes molécules ; l'électrospray et la désorption laser assistée par matrice produisent en douceur des ions intacts de protéines et d'autres biopolymères, étendant la spectrométrie de masse à la biologie et à la médecine.