Che cos'è la spettrometria di massa quantitativa?

La spettrometria di massa quantitativa è un metodo per determinare sia la massa molecolare di un composto sia da ciò che viene prodotta. La spettrometria di massa funziona esponendo un campione a condizioni estreme di calore ed elettricità, provocando la sua rottura in frammenti molecolari carichi. La composizione e l'abbondanza di questi frammenti vengono analizzati per rivelare la massa e la composizione.

Esistono molti tipi di spettrometria di massa quantitativa, ma ogni metodo utilizza lo stesso insieme di processi. Un campione viene prima riscaldato per formare un vapore, quindi ionizzato e accelerato usando un campo elettrico. Ciascuno degli ioni ha una singola carica positiva e queste particelle cariche vengono deviate facendole passare attraverso un campo magnetico. Gli ioni più leggeri vengono deviati più da un campo magnetico rispetto agli ioni più pesanti, variando così la forza degli ioni di canali di canale di diversa massa nell'apparato di rilevazione.

L'analisi del metano, l'idrocarburo più semplice - o composto composto da idrogeno (H) e carbonio (C) - rivela la presenza di frammenti che hanno masse atomiche di 1, 12, 13, 14, 15 e 16 unità di massa atomica (amu ). Il metano ha la formula CH ₄ e l'analisi del campione di metano rivela, rispettivamente, la presenza di H ⁺ , C ⁺ , CH ⁺ , CH ₂ ⁺ , CH ₃ ⁺ e CH ₄ ⁺ . Viene anche misurata l'abbondanza di questi frammenti, con il valore più alto a 16 amu, che corrisponde alla massa dello ione non frammentato. Questo perché è necessaria una quantità estrema di energia per rimuovere gli idrogeni dal carbonio centrale, il che significa che lo ione più abbondante sarà il più energicamente favorevole.

Vi è una piccolissima abbondanza di un frammento che pesa 17 amu nello spettro di massa per il metano. Questa lettura è dovuta alla presenza di un isotopo di carbonio o idrogeno. Gli isotopi sono elementi che hanno le stesse proprietà chimiche ma pesi atomici diversi perché hanno un numero diverso di neutroni nei loro nuclei. Il nucleo di carbonio-12 contiene sei neutroni e sei protoni, ma l'isotopo carbonio-13 molto più raro contiene sette protoni. Allo stesso modo, una piccola quantità dell'idrogeno presente sarà l'idrogeno-2, chiamato anche deuterio, che ha un nucleo di un protone e un neutrone.

Oltre ad analizzare la composizione di composti organici e le abbondanze relative di isotopi in un campione, la spettrometria di massa quantitativa viene anche utilizzata per chiarire la composizione di molecole biologiche come le proteine. Le proteine ​​sono costituite da una catena o sequenza di aminoacidi e la spettrometria di massa può essere utilizzata per determinare la sequenza in cui si verificano questi residui di aminoacidi. La massa molecolare di una proteina può anche essere trovata usando la spettrometria di massa quantitativa.