spektrometria mas

spektrometria mas,

chem. technika służąca do badania struktury i identyfikacji związków chemicznych oraz oznaczeń ilościowych (pierwiastków, związków chemicznych) na podstawie analizy wartości stosunku masy do ładunku (m/z) wiązki jonów wprowadzonych do spektrometru mas;

wysoka zdolność rozdzielcza pozwala na rozróżnienie sygnałów m/z pochodzących od cząstek o bardzo zbliżonych względnych masach cząsteczkowych (np. CO⁺ — 27,9949 i N₂⁺ — 28,0061).

Początkowo s.m. była stosowana wyłącznie do wyznaczania składu izotopowego pierwiastków (różne wartości m, taki sam ładunek z); dzięki tej metodzie odkryto wiele nieznanych izotopów oraz wyznaczono skład izotopowy wszystkich pierwiastków chem.; zastosowania s.m. w chemii rozwinęły się w 2. poł. XX w. Badanie struktury i identyfikacja nieznanego związku org. o skomplikowanej budowie może wymagać nieznacznie destrukcyjnej jonizacji cząsteczki albo rozpadu cząsteczki przebiegającego w sposób charakterystyczny dla jej struktury. W pierwszym przypadku — jonizacja np. polem elektr. — następuje oderwanie elektronu od gazowej cząsteczki i tworzy się tzw. jon cząsteczkowy (molekularny) o masie odpowiadającej masie cząsteczkowej badanego związku. Jonizacja strumieniem elektronów o energii np. 70 eV (lub większej) powoduje fragmentację cząsteczki na jony, które są rozdzielane (wg wartości m/ z) i analizowane w spektrometrze mas, a w wyniku otrzymuje się widmo rozkładu wartości m/z, tzw. widmo mas analizowanego związku. Widmo takie pozwala na wydedukowanie struktury i obecności grup funkcyjnych w cząsteczce związku lub na identyfikację przez porównanie widma (otrzymanego w standardowych warunkach) z katalogami widm. Istotna jest możliwość otrzymania widma mas dla bardzo małych ilości badanej substancji. W przypadku mieszanin związków konieczne jest ich rozdzielanie, np. metodami ekstrakcyjnymi lub chromatograf.; korzystnym rozwiązaniem są techniki sprzężone, w których próbka do spektrometru mas jest wprowadzana bezpośrednio z chromatografu gazowego lub cieczowego. Taką aparaturę stosuje się np. do identyfikacji i ilościowego oznaczania śladowych ilości związków org., np. pestycydów w materiałach biol., żywności, wodzie, glebie. S.m. jest bardzo ważnym narzędziem badania leków i biopolimerów; odgrywa istotną rolę w sekwencjonowaniu peptydów i białek; w przypadku badania takich cząsteczek stosuje się specjalne sposoby jonizacji. Ważnym zastosowaniem s.m. w analizie chem. jest oznaczanie śladowych ilości pierwiastków, np. w badaniach związanych z ochroną środowiska lub w badaniu specjacji (). Stosując jako źródło jonizacji plazmę indukcyjnie sprzężoną, można oznaczać większość pierwiastków (metali i niemetali) na poziomie stężeń poniżej 1 ng/ml, z bardzo dobrą selektywnością. S.m. jest również stosowana do badania składu i charakteru warstw powierzchniowych ciał stałych, procesów adsorpcji, korozji (np. w mikroelektronice).