Wat is kwantitatieve massaspectrometrie?

Kwantitatieve massaspectrometrie is een methode om zowel de moleculaire massa van een verbinding te bepalen als waaruit deze wordt gemaakt. Massaspectrometrie werkt door een monster bloot te stellen aan extreme hitte- en elektriciteitsomstandigheden, waardoor het in geladen moleculaire fragmenten breekt. De samenstelling en overvloed van deze fragmenten wordt geanalyseerd om de massa en de samenstelling te onthullen.

Er zijn veel soorten kwantitatieve massaspectrometrie, maar elke methode maakt gebruik van dezelfde set processen. Een monster wordt eerst verwarmd om een ​​damp te vormen, vervolgens geïoniseerd en versneld met behulp van een elektrisch veld. De ionen hebben elk een enkele positieve lading en deze geladen deeltjes worden afgebogen door ze door een magnetisch veld te voeren. Lichtere ionen worden meer afgebogen door een magnetisch veld dan zwaardere ionen, waardoor de sterkte van de veldkanalen ionen van verschillende massa in het detectie-apparaat varieert.

De analyse van methaan, de eenvoudigste koolwaterstof - of verbinding bestaande uit waterstof (H) en koolstof (C) - onthult de aanwezigheid van fragmenten met een atomaire massa van 1, 12, 13, 14, 15 en 16 atomaire massa-eenheden (amu ). Methaan heeft de formule CH4 en monsteranalyse van methaan onthult respectievelijk de aanwezigheid van H ⁺ , C ⁺ , CH ⁺ , CH2 ⁺ , CH3 ⁺ en CH4 ⁺ . De overvloed van deze fragmenten wordt ook gemeten, met de hoogste zijnde 16 amu, wat overeenkomt met de massa van het ongefragmenteerde ion. Dit komt omdat er een extreme hoeveelheid energie voor nodig is om de waterstoffen uit de centrale koolstof te verwijderen, wat betekent dat het meest voorkomende ion het meest energetisch gunstige zal zijn.

Er is een zeer kleine overvloed van een fragment van 17 amu op het massaspectrum voor methaan. Deze waarde komt door de aanwezigheid van een isotoop van koolstof of waterstof. Isotopen zijn elementen die dezelfde chemische eigenschappen hebben, maar een ander atoom weegt omdat ze een verschillend aantal neutronen in hun kernen hebben. De koolstof-12-kern bevat zes neutronen en zes protonen, maar de veel zeldzamere isotoop koolstof-13 bevat zeven protonen. Evenzo zal een kleine hoeveelheid van de aanwezige waterstof waterstof-2 zijn, ook wel deuterium genoemd, dat een kern van één proton en één neutron heeft.

Naast het analyseren van de samenstelling van organische verbindingen en de relatieve hoeveelheden isotopen in een monster, wordt ook kwantitatieve massaspectrometrie gebruikt om de samenstelling van biologische moleculen zoals eiwitten op te helderen. Eiwitten bestaan ​​uit een keten of sequentie van aminozuren en massaspectrometrie kan worden gebruikt om de volgorde te bepalen waarin deze aminozuurresiduen voorkomen. De moleculaire massa van een eiwit kan ook worden gevonden met behulp van kwantitatieve massaspectrometrie.