Vad är kvantitativ masspektrometri?

Kvantitativ masspektrometri är en metod för att bestämma både molekylmassan för en förening och utifrån vad den är gjord. Masspektrometri fungerar genom att utsätta ett prov för extrema förhållanden med värme och elektricitet, vilket gör att det bryts till laddade molekylfragment. Sammansättningen och överflödet av dessa fragment analyseras för att avslöja massan och kompositionen.

Det finns många typer av kvantitativ masspektrometri, men varje metod använder samma uppsättning processer. Ett prov upphettas först för att bilda en ånga, joniseras och accelereras sedan med ett elektriskt fält. Jonerna har vardera en enda positiv laddning, och dessa laddade partiklar avböjs genom att leda dem genom ett magnetfält. Lättare joner avböjs mer av ett magnetfält än tyngre joner, varigenom styrkan hos fältkanalerna joner med olika massor varierar i detekteringsapparaten.

Analysen av metan, det enklaste kolvätet - eller förening som består av väte (H) och kol (C) - avslöjar närvaron av fragment som har atommassor på 1, 12, 13, 14, 15 och 16 ). Metan har formeln CH4, och provanalys av metan avslöjar närvaron av H ⁺ , C ⁺ , CH ⁺ , CH2 ⁺ , CH3 ⁺ och CH4 ⁺ . Överflödet av dessa fragment mäts också, varvid den högsta är vid 16 amu, vilket motsvarar massan av den ofragmenterade jonen. Detta beror på att det kräver en extrem mängd energi för att avlägsna vätgaserna från det centrala kolet, vilket innebär att den rikligaste jonen kommer att bli den mest energiskt fördelaktiga.

Det finns ett mycket litet överflöd av ett fragment som väger 17 amu på masspektrumet för metan. Denna avläsning beror på närvaron av en isotop av antingen kol eller väte. Isotoper är element som har samma kemiska egenskaper men olika atomväger eftersom de har olika antal neutroner i sina kärnor. Kol-12-kärnan innehåller sex neutroner och sex protoner, men den mycket sällsynta isotopkol-13 innehåller sju protoner. På liknande sätt kommer en liten mängd närvarande väte att vara väte-2, även kallad deuterium, som har en kärna av en proton och en neutron.

Förutom att analysera sammansättningen av organiska föreningar och de relativa mängderna av isotoper i ett prov, används kvantitativ masspektrometri också för att belysa sammansättningen av biologiska molekyler såsom proteiner. Proteiner består av en kedja eller sekvens av aminosyror, och masspektrometri kan användas för att bestämma sekvensen i vilken dessa aminosyrarester förekommer. Molekylmassan hos ett protein kan också hittas med användning av kvantitativ masspektrometri.