Espectrómetro de masas

Haz de iones por electrospray en un espectrómetro de masa.

La espectrometría de masas es una técnica de análisis que permite determinar la distribución de las moléculas de una sustancia en función de su masa. El espectrómetro de masas es un dispositivo que permite analizar con gran precisión la composición de diferentes elementos químicos e isótopos atómicos, separando los núcleos atómicos en función de su relación carga- masa (z/m). Puede utilizarse para identificar los diferentes elementos químicos que forman un compuesto, o para determinar el contenido isotópico de diferentes elementos en un mismo compuesto. Con frecuencia se encuentra como detector de un cromatógrafo de gases, en una técnica híbrida conocida por sus iniciales en inglés, GC-MS.

El espectrómetro de masas mide razones carga/masa de iones, calentando un haz de material del compuesto a analizar hasta vaporizarlo e ionizar los diferentes átomos. El haz de iones produce un patrón específico en el detector, que permite analizar el compuesto. En la industria es altamente utilizada en el análisis elemental de semiconductores, biosensores, cadenas poliméricas complejas, fármacos, productos de síntesis química, análisis forense, contaminación medioambiental, perfumes y todo tipo de analitos que sean susceptibles de pasar a fase vapor e ionizarse sin descomponerse.

Historia

Réplica de uno de los primeros espectrómetros de masas

En 1886, Eugen Goldstein observó rayos de descarga en gases a baja presión que viajaban lejos del ánodo y a través de canales en un cátodo perforado, opuestos a la dirección de los rayos catódicos cargados negativamente (que viajan desde el cátodo al ánodo). Goldstein llamó a estos rayos de ánodo con carga positiva Kanalstrahlen ( rayos canales). Wilhelm Wien descubrió que fuertes campos eléctricos o magnéticos desviaban esos rayos canales, y en 1899 construyó un dispositivo con campos eléctricos y magnéticos paralelos que separaba los rayos positivos en función de su relación carga-masa (Q/m). Wien descubrió que la relación de carga a masa dependía de la naturaleza del gas en el tubo de descarga. El científico inglés J. J. Thomson, que estaba interesado en medir la relación masa-carga del electrón, mejoró más tarde el trabajo de Wien reduciendo la presión para crear el primer instrumento similar a un espectrómetro de masas.

Algunas de las técnicas modernas de espectrometría de masas fueron ideadas por Arthur Jeffrey Dempster y F. W. Aston en 1918 y 1919, respectivamente. En 1989, se otorgó la mitad del Premio Nobel de Física a Hans Dehmelt y Wolfgang Paul por el desarrollo de la técnica de trampa de iones en los años 1950 y 1960. En 2002, se otorgó el Premio Nobel de Química a John Bennett Fenn por el desarrollo de la ionización por electrospray (electrospray ionizatio, ESI), y a Koichi Tanaka por el desarrollo de la desorción láser suave (soft laser desorptio, SLD) y su aplicación a la ionización de macromoléculas biológicas, especialmente proteínas.[1]

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