¿Qué es la espectrometría de masa cuantitativa?

La espectrometría de masa cuantitativa es un método para determinar tanto la masa molecular de un compuesto como a partir de lo que está hecho. La espectrometría de masas funciona al exponer una muestra a condiciones extremas de calor y electricidad, lo que hace que se rompa en fragmentos moleculares cargados. La composición y abundancia de estos fragmentos se analiza para revelar la masa y la composición.

Existen muchos tipos de espectrometría de masas cuantitativa, pero cada método emplea el mismo conjunto de procesos. Primero se calienta una muestra para formar un vapor, luego se ioniza y se acelera utilizando un campo eléctrico. Cada uno de los iones tiene una sola carga positiva, y estas partículas cargadas se desvían pasándolas a través de un campo magnético. Los iones más ligeros se desvían más por un campo magnético que los iones más pesados, por lo que variar la intensidad del campo canaliza iones de diferente masa en el aparato de detección.

El análisis del metano, el hidrocarburo más simple, o compuesto compuesto de hidrógeno (H) y carbono (C), revela la presencia de fragmentos que tienen masas atómicas de 1, 12, 13, 14, 15 y 16 unidades de masa atómica (amu ) El metano tiene la fórmula CH ₄ , y el análisis de muestra de metano revela la presencia, respectivamente, de H ⁺ , C ⁺ , CH ⁺ , CH ₂ ⁺ , CH ₃ ⁺ y CH ₄ ⁺ . También se mide la abundancia de estos fragmentos, siendo el más alto a 16 amu, que corresponde con la masa del ion no fragmentado. Esto se debe a que se necesita una cantidad extrema de energía para eliminar los hidrógenos del carbono central, lo que significa que el ion más abundante será el más energéticamente favorable.

Hay una abundancia muy pequeña de un fragmento que pesa 17 amu en el espectro de masas para metano. Esta lectura se debe a la presencia de un isótopo de carbono o hidrógeno. Los isótopos son elementos que tienen las mismas propiedades químicas pero diferentes pesos atómicos porque tienen diferentes números de neutrones en sus núcleos. El núcleo de carbono-12 contiene seis neutrones y seis protones, pero el isótopo mucho más raro carbono-13 contiene siete protones. Del mismo modo, una pequeña cantidad del hidrógeno presente será hidrógeno-2, también llamado deuterio, que tiene un núcleo de un protón y un neutrón.

Además de analizar la composición de compuestos orgánicos y la abundancia relativa de isótopos en una muestra, la espectrometría de masas cuantitativa también se utiliza para dilucidar la composición de moléculas biológicas como las proteínas. Las proteínas están formadas por una cadena o secuencia de aminoácidos, y la espectrometría de masas se puede utilizar para determinar la secuencia en la que se producen estos residuos de aminoácidos. La masa molecular de una proteína también se puede encontrar usando espectrometría de masa cuantitativa.