Co to jest ilościowa spektrometria masowa?

Ilościowa spektrometria masowa jest metodą określania zarówno masy cząsteczkowej związku, jak i jego wytworzenia. Spektrometria mas działa poprzez wystawienie próbki na ekstremalne warunki ciepła i elektryczności, powodując jej rozpad na naładowane fragmenty molekularne. Skład i liczebność tych fragmentów jest analizowana w celu ujawnienia masy i składu.

Istnieje wiele rodzajów ilościowej spektrometrii mas, ale każda metoda wykorzystuje ten sam zestaw procesów. Próbka jest najpierw podgrzewana z wytworzeniem pary, a następnie jonizowana i przyspieszana za pomocą pola elektrycznego. Każdy z jonów ma pojedynczy ładunek dodatni, a te naładowane cząstki są odchylane przez przepuszczenie ich przez pole magnetyczne. Jony lżejsze są bardziej odchylane przez pole magnetyczne niż jony cięższe, dlatego zmiana siły pola kieruje jony o różnej masie do aparatu wykrywającego.

Analiza metanu, najprostszego węglowodoru - lub związku złożonego z wodoru (H) i węgla (C) - ujawnia obecność fragmentów o masach atomowych 1, 12, 13, 14, 15 i 16 jednostek masy atomowej (amu ). Metan ma wzór CH4, a analiza próbki metanu ujawnia odpowiednio obecność H ⁺ , C ⁺ , CH ⁺ , CH2 ⁺ , CH3 ⁺ i CH4 ⁺ . Mierzona jest również liczebność tych fragmentów, przy czym najwyższa wynosi 16 amu, co odpowiada masie niefragmentowanego jonu. Wynika to z faktu, że usunięcie wodoru z centralnego węgla wymaga ogromnej ilości energii, co oznacza, że ​​najliczniejszy jon będzie najbardziej korzystny energetycznie.

W widmie masowym metanu występuje bardzo mała obfitość fragmentu ważącego 17 amu. Odczyt ten wynika z obecności izotopu węgla lub wodoru. Izotopy to pierwiastki, które mają te same właściwości chemiczne, ale różne masy atomowe, ponieważ mają różną liczbę neutronów w swoich jądrach. Jądro węgla-12 zawiera sześć neutronów i sześć protonów, ale znacznie rzadszy izotop węgla-13 zawiera siedem protonów. Podobnie, niewielką ilością obecnego wodoru będzie wodór-2, zwany także deuterem, który ma jądro jednego protonu i jednego neutronu.

Oprócz analizy składu związków organicznych i względnej liczebności izotopów w próbce, ilościowa spektrometria masowa służy również do wyjaśnienia składu cząsteczek biologicznych, takich jak białka. Białka składają się z łańcucha lub sekwencji aminokwasów, a spektrometrii masowej można użyć do określenia sekwencji, w której występują te reszty aminokwasowe. Masę cząsteczkową białka można również znaleźć za pomocą ilościowej spektrometrii masowej.