O que é um espectrômetro de massa de gás?
Um espectrômetro de massa de gás é um instrumento analítico usado para determinar a concentração de elementos em amostras conhecidas e como uma ferramenta para deduzir a composição de amostras desconhecidas. Ele funciona detectando a deflexão de íons carregados derivados do átomo ou molécula em um campo magnético. Na análise inorgânica, cada átomo elementar produz um espectro característico. Átomos menos maciços são desviados mais, assim como átomos com uma carga maior. Vários aprimoramentos nessa configuração básica tornam o espectrômetro de massa de gás útil em análises orgânicas e na determinação elementar.
Nos espectrômetros de massa de gás básico usados para análise elementar, uma amostra líquida é primeiro preparada extraindo ou isolando o elemento de interesse da amostra original. O líquido é então vaporizado e ionizado por bombardeio com uma corrente de elétrons que retira um ou mais elétrons do átomo. O íon agora carregado positivamente passa através de um campo magnético em ângulo reto, que exerce uma força lateral no íon. O grau de deflexão é diretamente proporcional à taxa de carga / massa dos íons.
Embora o princípio do espectrômetro de massa de gás seja facilmente entendido, o instrumento é uma cuidadosa combinação de componentes. A amostra vaporizada é introduzida em uma câmara de ionização evacuada. É necessário um vácuo, ou o íon recém-criado logo colidirá com uma molécula de ar. Na câmara de ionização, uma bobina de metal aquecida eletricamente irradia elétrons para os lados, arrancando elétrons dos átomos formando íons, que são então coletados em uma armadilha de elétrons. A câmara de ionização é operada a 10.000 volts positivos.
Os íons positivos são acelerados para fora da câmara de ionização por uma placa repelente de íons mantida a uma tensão positiva ligeiramente mais alta. O fluxo de partículas altamente energizadas é concentrado em um feixe apertado e depois passa por um campo magnético induzido por um eletroímã. Dependendo da relação massa / carga, os íons serão desviados para uma extensão menor ou maior. A carga no eletroímã pode ser variada para colocar em foco a corrente de íons de interesse na placa de detecção. O detector compara a corrente elétrica produzida por cada fluxo de íons para determinar a abundância relativa.
Cada elemento tem um espectro característico. Um espectro é um gráfico da abundância relativa de cada relação carga / massa. Cada linha do gráfico está relacionada à concentração relativa dos íons produzidos ao derrubar o primeiro elétron, seguido pelo segundo elétron, o terceiro e assim por diante. Ao comparar um espectro com espectros de massa elementar em referências, o elemento que produz o espectro pode ser determinado.
O uso do espectrômetro de massa de gás na análise orgânica é um pouco mais complicado. Os compostos orgânicos criarão uma grande variedade de fragmentos ionizados na câmara de ionização. Os espectros de massa de compostos orgânicos simples são muito mais complexos e frequentemente sujeitos a mais interpretações. O espectrômetro de massa de gás pode ser usado para confirmar a identidade de um composto orgânico, se o espectro estiver muito limpo, mas geralmente são necessários resultados correlatos de outras técnicas.
Em um espectrômetro de massa para cromatografia em fase gasosa (GC / MS), uma mistura de compostos é primeiro separada por cromatografia em fase gasosa e depois alimentada a um espectrômetro de massa a gás. Na parte de cromatografia em fase gasosa deste instrumento de combinação, as moléculas vaporizadas se separam por sua capacidade de se difundir através de um gás transportador. Variando o tipo, a temperatura e a vazão do gás transportador, diferentes misturas podem ser separadas para obter amostras limpas e separadas de cada composto. A otimização é necessária para determinar o cromatógrafo a gás correto e as configurações subsequentes do espectrômetro de massa. Uma vez que a fonte da amostra é caracterizada, como em uma fábrica ou uma fonte natural, como um poço de petróleo, esses instrumentos produzem resultados econômicos e confiáveis.