Apuntes para todos los estudiantes y cursos

Sensibilidad trampa de iones en modo sim y scan

I:


La espectrometría de masas, es una técnica de análisis cualitativo y cuantitativo, de amplia utilización para la determinación de estructuras orgánicas, no es propiamente un método espectroscópico, no puede ser considerada como una técnica espectroscópica. Otra diferencia clásica es que los procesos que se originan son puramente físicos, no destructivos, de forma que la muestra utilizada para la obtención del espectro no se modifica químicamente y se puede volver a recuperar; por contra, en la espectrometría de masas, durante la obtención del espectro tienen lugar procesos químicos, con lo que la muestra utilizada se destruye y no puede recuperarse, no es un inconveniente grave, ya que la cantidad de muestra necesaria para la obtención de un espectro de masas, es pequeñísima.

Fundamentos:

La espectrometría de masas está basada en la obtención de iones a partir de moléculas orgánicas en fase gaseosa; una vez obtenidos estos iones, se separan de acuerdo con su masa y su carga, y finalmente se detectan por medio de un dispositivo adecuado. Un espectro de masas será una información bidimensional con la abundancia de iones relación masa/carga. La información ofrecida por un espectro de masas es, de alguna forma, comparable a la obtenida mediante una gran cantidad de reacciones de las utilizadas para la determinación de estructuras por vía química, por lo que la espectrometría de masas puede ofrecer una enorme cantidad de información sobre un compuesto determinado.

Funciones

1.-


capaz de vaporizar substancias de volatilidades muy diferentes.

2.-

capaz de originar iones a partir de las moléculas neutras en fase gaseosa.

3.-

capaz de separarlos en función de su relación masa/carga.

4.-

capaz de detectar los iones formados y registrar la información adecuadamente.
Partes

1.-


Sistema de introducción de muestras.

2.-

Fuente de iones.

3.-

Analizador, para la separación de iones.

4.-

Sistema detector y registrador. El principal factor limitante en la espectrometría de masas, es la posibilidad de vaporización de la muestra. 

Métodos: 1.- Introducci indirecta:

 la vaporización de la muestra se realiza en un recipiente externo al espectrómetro; un balón de vidrio o de metal esmaltado interiormente que se mantiene a temperatura elevada. Introducción es aplicable para el análisis de gases, líquidos de punto de ebullición inferior a 200ºC o sólidos sublimables.  Una vez vaporizado el producto en el balón, a una presión de 10-2 mm de Hghacia la fuente de iones, que se mantiene a un elevado vacío  se permite salir el vapor 2.- Introducción directa:
se introduce la muestra directamente en la fuente de iones por medio de una varilla metálica, que lleva en la punta un capilar La muestra se calienta en el capilar, La varilla se introduce en la fuente de iones por medio de un sistema de válvulas para evitar alterar el vacío que se mantiene en el interior del aparato. Directamente a través de la varilla.

3.- Introducción a partir de un cromatógrafo:

se ha popularizado para el análisis por espectrometría de masas de mezclas de compuestos, ya que la introducción se realiza directamente en fase gaseosa y el cromatógrafo realiza la separación de los diversos componentes de la mezcla.

Fte. Iones:


1.- Ionización por impacto electrónico:

las moléculas de muestra son ionizadas por medio de un haz de electrones de elevada energía. Los electrones utilizados para la ionización,vienen de un filamento incandescente que emite por efecto termoeléctrico y son acelerados por medio de una diferencia de potencial variable. Para enfocar los electrones dentro de una trayectoria determinada, usa un campo magnético.

2.- Método de Ionización Química:

agente ionizante un ión que va a transferir su carga a la molécula de muestra por medio de una reacción bimolecular. Se introduce metano en la fuente de iones.

Analizadores:  1.- Analizador Magnético

los iones llevan una cierta velocidad que les ha sido suministrada por el campo eléctrico, se dispone un campo magnético perpendicular al movimiento de éstos. El analizador, con una rendija de salida con el fin de aislar los iones trayectorias sean las indicadas para que sean dirigidos hacia el detector. Inconvenientes debido a la histéresis magnética.

2.- Analizador cuadrupolar

 no utiliza campos magnéticos para la dispersión,realizar barridos con gran rapidez. No rendijas para el enfoque del haz con lo que la sensibilidad del equipo aumenta bastante. En los espectros obtenidos pueden realizarse interpolaciones de masa con facilidad. Poder de resolución, relativamente pequeño.

3.-


Analizador de trampa de iones

utilización de una zona de confinamiento electromagnética generada por medio de dos señales de radiofrecuencia. Sensibilidad bastante más elevada 4.- Analizador de tiempo de vuelo.
Los iones generados en la fuente son acelerados por medio de un pulso de potencial eléctrico, lo que proporciona a todos los iones del paquete una misma energía. Problema, el tiempo que tardan los iones en alcanzar el detector en un analizador típico, unos pocos microsegundos, exige unos sistemas de detección extremadamente rápidos. Ventajas: su tiempo de análisis es corto – no existen limitaciones en la masa de los iones que pueden ser separados.

Detectores: 1.-

Caja de Faraday

. 2.-

Multiplicador de electrones.

3.-

Placa fotográfica Sistemas de vacío:
Para que los procesos que tienen lugar en el interior del espectrómetro. Debe existir en el interior del espectrómetro un ambiente de alto vacío (del orden de 10-5 torr). Bombas difusoras y turbomoleculares.

Cromatografía DE GASES/ Espectrometría DE MASAS:

Las técnicas de cromatografía, limitación, de no identifican los compuestos que han sido separados. El acoplamiento entre un cromatógrafo de gases y un espectrómetro de masas es, la técnica combinada de más amplia utilización ya que reúne la enorme capacidad de separación que ofrece el cromatógrafo con la sensibilidad y capacidad de aportar información estructural del espectrómetro. Problema: la cromatografía, trabaja a una presión ligeramente superior a la atmosférica, mientras que la otra trabaja bajo alto vacío. Estos inconvenientes se solucionan normalmente utilizando como gas portador helio o hidrógeno Interpretación DE RESULTADOS: 
La espectrometría de masas es una técnica muy poderosa tanto si se utiliza para la identificación de compuestos desconocidos como para cuantificar compuestos conocidos. Los ordenadores se encuentran dos tipos de bibliotecas: unas de tipo general, y otras más pequeñas pero específicas Interpretación DEL ESPECTRO: 
Los espectros de masas proporcionan mucha información sobre la estructura de los compuestos analizados. La información que ofrece el espectro de masas proviene de las reacciones químicas que experimentan las moléculas de la muestra en estado excitado; en consecuencia, la interpretación de un espectro de masas requerirá de un conocimiento de las reacciones que pueden originarse en el espectrómetro, así como de los iones que estas reacciones pueden generar.

Tipos de iones carácterísticos

1.-



El ión molecular:

iones moleculares presentarán la misma masa que la molécula neutra.

2.-


Iones isotópicos:

todos los compuestos serán mezclas de diversas composiciones isotópicas. A partir de los picos isotópicos, se puede determinar la composición elemental de un compuesto en una primera aproximación.

3.-


Iones de carga múltiple:

En la fuente de iones, puede darse como proceso primario la formación de iones de doble carga, dependiendo su abundancia del tipo de molécula introducida. todos los iones de carga múltiple originarán en el espectro alguna señal a mitad de masa.

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