Что такое количественная масс-спектрометрия?

Количественная масс-спектрометрия - это метод определения молекулярной массы соединения и того, из чего оно сделано. Масс-спектрометрия работает, подвергая образец воздействию экстремальных условий тепла и электричества, в результате чего он распадается на заряженные молекулярные фрагменты. Состав и обилие этих фрагментов анализируется для выявления массы и состава.

Существует много видов количественной масс-спектрометрии, но каждый метод использует один и тот же набор процессов. Образец сначала нагревается с образованием пара, затем ионизируется и ускоряется с помощью электрического поля. Каждый из ионов имеет один положительный заряд, и эти заряженные частицы отклоняются, пропуская их через магнитное поле. Более легкие ионы отклоняются в большей степени магнитным полем, чем более тяжелые ионы, поэтому изменяющаяся сила поля направляет в устройство обнаружения ионы различной массы.

Анализ метана, простейшего углеводорода или соединения, состоящего из водорода (H) и углерода (C), показывает наличие фрагментов с атомными массами 1, 12, 13, 14, 15 и 16 атомных единиц массы (amu ). Метан имеет формулу СН ₄ , и анализ пробы метана показывает наличие соответственно Н ⁺ , С ⁺ , СН ⁺ , СН ²⁺ , СН ₃ ⁺ и СН ₄ ⁺ . Количество этих фрагментов также измеряется, причем максимальное значение составляет 16 ампер, что соответствует массе нефрагментированного иона. Это потому, что требуется очень много энергии, чтобы отделить водород от центрального углерода, а это означает, что наиболее распространенный ион будет наиболее энергетически выгодным.

В масс-спектре метана очень мало обломков весом 17 ампер. Это чтение из-за присутствия изотопа углерода или водорода. Изотопы - это элементы, которые имеют одинаковые химические свойства, но разные атомные веса, потому что в их ядрах содержится разное количество нейтронов. Ядро углерода-12 содержит шесть нейтронов и шесть протонов, но гораздо реже изотоп углерода-13 содержит семь протонов. Точно так же небольшое количество присутствующего водорода будет водородом-2, также называемым дейтерием, который имеет ядро ​​из одного протона и одного нейтрона.

Помимо анализа состава органических соединений и относительного содержания изотопов в пробе, количественная масс-спектрометрия также используется для выяснения состава биологических молекул, таких как белки. Белки состоят из цепи или последовательности аминокислот, и масс-спектрометрия может быть использована для определения последовательности, в которой встречаются эти аминокислотные остатки. Молекулярная масса белка также может быть найдена с помощью количественной масс-спектрометрии.