Was ist quantitative Massenspektrometrie?
Quantitative Massenspektrometrie ist eine Methode zur Bestimmung der Molekülmasse einer Verbindung und ihrer Herstellung. Bei der Massenspektrometrie wird eine Probe extremen Wärme- und Elektrizitätsbedingungen ausgesetzt, wodurch sie in geladene Molekülfragmente zerfällt. Die Zusammensetzung und Häufigkeit dieser Fragmente wird analysiert, um die Masse und die Zusammensetzung zu ermitteln.
Es gibt viele Arten der quantitativen Massenspektrometrie, aber bei jeder Methode werden die gleichen Verfahren angewendet. Eine Probe wird zuerst erhitzt, um einen Dampf zu bilden, dann ionisiert und unter Verwendung eines elektrischen Feldes beschleunigt. Die Ionen haben jeweils eine positive Ladung, und diese geladenen Teilchen werden abgelenkt, indem sie durch ein Magnetfeld geleitet werden. Leichtere Ionen werden durch ein Magnetfeld stärker abgelenkt als schwerere Ionen, wodurch die Stärke der Feldkanäle Ionen unterschiedlicher Masse in die Detektionsvorrichtung variiert.
Die Analyse von Methan, dem einfachsten Kohlenwasserstoff - oder einer Verbindung aus Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) - zeigt das Vorhandensein von Fragmenten mit Atommassen von 1, 12, 13, 14, 15 und 16 Atommasseneinheiten (amu) ). Methan hat die Formel CH 4 , und eine Probenanalyse von Methan zeigt das Vorhandensein von H + , C + , CH + , CH 2 + , CH 3 + und CH 4 + . Die Häufigkeit dieser Fragmente wird ebenfalls gemessen, wobei die höchste bei 16 amu liegt, was der Masse des nicht fragmentierten Ions entspricht. Dies liegt daran, dass es extrem viel Energie erfordert, um die Wasserstoffatome vom zentralen Kohlenstoff abzutrennen, was bedeutet, dass das am häufigsten vorkommende Ion das energetisch günstigste sein wird.
Es gibt eine sehr geringe Häufigkeit eines Fragments mit einem Gewicht von 17 amu im Massenspektrum für Methan. Diese Anzeige beruht auf dem Vorhandensein eines Isotops von Kohlenstoff oder Wasserstoff. Isotope sind Elemente, die die gleichen chemischen Eigenschaften, aber ein unterschiedliches Atomgewicht haben, da sie eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen in ihren Kernen aufweisen. Der Kohlenstoff-12-Kern enthält sechs Neutronen und sechs Protonen, das viel seltenere Isotop Kohlenstoff-13 enthält sieben Protonen. In ähnlicher Weise wird eine kleine Menge des vorhandenen Wasserstoffs Wasserstoff-2 sein, auch Deuterium genannt, das einen Kern aus einem Proton und einem Neutron hat.
Neben der Analyse der Zusammensetzung organischer Verbindungen und der relativen Häufigkeit von Isotopen in einer Probe wird auch die Zusammensetzung biologischer Moleküle wie Proteine mithilfe der quantitativen Massenspektrometrie untersucht. Proteine bestehen aus einer Kette oder Sequenz von Aminosäuren, und Massenspektrometrie kann verwendet werden, um die Sequenz zu bestimmen, in der diese Aminosäurereste auftreten. Die Molekülmasse eines Proteins kann auch unter Verwendung quantitativer Massenspektrometrie ermittelt werden.