Hva er kvantitativ massespektrometri?

Kvantitativ massespektrometri er en metode for å bestemme både molekylmassen til en forbindelse og ut fra hva den er laget. Massespektrometri fungerer ved å utsette en prøve for ekstreme forhold med varme og elektrisitet, og får den til å bryte inn i ladede molekylære fragmenter. Sammensetningen og overflod av disse fragmentene blir analysert for å avdekke massen og sammensetningen.

Det er mange typer kvantitativ massespektrometri, men hver metode benytter samme sett med prosesser. En prøve blir først oppvarmet for å danne en damp, deretter ionisert og akselerert ved bruk av et elektrisk felt. Ionene har hver en positiv ladning, og disse ladede partikler avbøyes ved å føre dem gjennom et magnetfelt. Lettere ioner avbøyes mer av et magnetfelt enn tyngre ioner, så varierer styrken til feltkanalene ioner med ulik masse til deteksjonsapparatet.

Analysen av metan, det enkleste hydrokarbonet - eller forbindelsen som består av hydrogen (H) og karbon (C) - avslører tilstedeværelsen av fragmenter som har atommasser på 1, 12, 13, 14, 15 og 16 atommasseenheter (amu) ). Metan har formelen CH4, og prøveanalyse av metan avslører tilstedeværelsen av H ⁺ , C ⁺ , CH ⁺ , CH2 ⁺ , CH3 ⁺ og CH4 ⁺ . Forekomsten av disse fragmentene blir også målt, med den høyeste på 16 amu, noe som tilsvarer massen til det ikke-fragmenterte ionet. Dette er fordi det tar en ekstrem mengde energi å fjerne vevstoffene fra det sentrale karbonet, noe som betyr at det mest rikholdige ionet kommer til å være det mest energisk gunstige.

Det er en veldig liten overflod av et fragment som veier 17 amu på massespekteret for metan. Denne avlesningen skyldes tilstedeværelsen av en isotop av enten karbon eller hydrogen. Isotoper er elementer som har de samme kjemiske egenskapene, men forskjellige atomveier fordi de har forskjellige antall nøytroner i kjernene. Karbon-12 kjernen inneholder seks nøytroner og seks protoner, men den mye sjeldnere isotopen karbon-13 inneholder syv protoner. Tilsvarende vil en liten mengde tilstedeværende hydrogen være hydrogen-2, også kalt deuterium, som har en kjerne av ett proton og ett nøytron.

I tillegg til å analysere sammensetningen av organiske forbindelser og de relative forekomstene av isotoper i en prøve, brukes også kvantitativ massespektrometri for å belyse sammensetningen av biologiske molekyler som proteiner. Proteiner består av en kjede eller sekvens av aminosyrer, og massespektrometri kan brukes til å bestemme sekvensen hvor disse aminosyrerestene forekommer. Molekylmassen til et protein kan også bli funnet ved bruk av kvantitativ massespektrometri.