INTRODUCCIN La Espectrometra de Masas es una poderosa tcnica microanaltica usada para identificar compuestos desconocidos, para cuantificar compuestos conocidos, y para elucidar la estructura y propiedades qumicas de molculas. La deteccin de compuestos puede ser llevada a cabo con cantidades realmente pequeas (algunos pmoles) de muestra y obtener informacin caracterstica como el peso y algunas veces la estructura del analito. Esta tcnica no involucra la interaccin con la luz (energa) como otras espectroscopias pero algunas veces es llamada Espectroscopa. En principio, el espectro de masas de cada compuesto es nico y puede ser usado como se huella qumica para caracterizar el analito. LOS INICIOS Corra el ao 1912 cuando el cientfico J. J. Thomson (Premio Nobel en 1906) empujado por su afn de descubrir los secretos ms profundos de la qumica, se las ingeni para crear el primer espectrmetro de masa y obtener de l los primeros espectros de elementos como O2, N2, CO y COCl2. Pero el mrito no fue solo de l, ya que la espectrometra de masas comenz a ver la luz en el ao 1886 cuando Goldstein descubri los iones positivos, sigui cogiendo forma con W. Wien que consigu analizarlos por defleccin magntica en 1898 y que dio un paso definitivo cuando W. Kaufmam consgui analizar los rayos catdicos usando campos elctricos y magnticos paralelos en 1901. Todos estos avances permitieron a la privilegiada mente de J. J. Thomson idear el primer espectrmetro de masas (Skoog, Hiller, Nieman, 2000, 182). Esta tcnica nos permite determinar prcticamente todos los elementos del sistema peridico. Ofrece numerosas ventajas frente a las tcnicas espectofotomtricas ya que:

_ Los lmites de deteccin que son, para muchos elementos, tres rdenes de magnitud ms sensibles frente a los mtodos pticos. _ Espectros notablemente ms sencillos, generalmente nicos y con frecuencia fcilmente interpretables. _ Capacidad para medir relaciones isotpicas atmicas.

En cambio, tambin tienen una serie de desventajas que no podemos obviar como: _ El coste del instrumento es de dos a tres veces el de los instrumentos pticos atmicos. _ La deriva del instrumento puede ser del orden del 5 o 10%/hora. _ Contiene unas determinadas interferencias.

Con la espectrometra de masas somos capaces de proporcionar informacin acerca de: _ La composicin elemental de las muestras: de esta se encarga la espectrometra de masas atmico. _ De la composicin de las molculas inorgnicas, orgnicas y biolgicas. _ De la composicin cualitativa y cuantitativa de mezclas complejas. _ De la estructura y composicin de superficies slidas. _ De las relaciones isotpicas de tomos en las muestras.

FUNDAMENTOS TERICO- TCNICOS DE E.M. Hoy en da, esta tcnica contina teniendo los mismos fundamentos que en su origen, aunque el espectrmetro de hoy en da poco tenga que ver con su predecesor. La espectrometra de masas se fundamenta en la separacin de partculas moleculares o atmicas por su diferente masa. El proceso de la espectrometra de masas comprende bsicamente cuatro etapas:

_ Ionizacin de la muestra. _ Aceleracin de los iones por un campo elctrico.

_ Dispersin de los iones segn su masa/carga. _ Deteccin de los iones y produccin de la correspondiente seal elctrica.

Fig.1: Esquematizacin del paso de una muestra por los principales componentes de un instrumento de espectroscopia de masas.

Ionizacin de la muestra La ionizacin de la muestra se consigue por bombardeo mediante electrones (e-) segn el proceso: M + e- M+ + 2e- Aceleracin de los iones por un campo elctrico Convertimos una fraccin significativa de los tomos formados en la etapa 1 en un flujo de iones, generalmente positivos y de carga nica. Cuando las partculas aceleradas se someten a la accin de un campo magntico (H) describen una trayectoria circular de radio r alrededor de este campo, desarrollando una fuerza centrfuga mv2/r, la cual es igual a la fuerza de atraccin del campo Dispersin de los iones segn su relacin masa/carga Basndonos en lo anterior podemos calcular la relacin m/e que suele ser la masa del in. La utilidad analtica de un espectrmetro de masas depende de la resolucin del instrumento, o capacidad del mismo para separar dos partculas de diferente masa. Deteccin de los iones y produccin de la correspondiente seal elctrica El ordenador al que est conectado el aparato recoge las distintas seales y las reproduce en forma de espectrograma, formato de fcil interpretacin.

Bsicamente un espectrmetro de masas costa esencialmente de las siguientes partes: _ Sistema de entrada de muestras. _ Cmara de ionizacin. _ Acelerador. _ Analizadores. _ Detector.

El aspecto de los espectros de masas para distintas especies moleculares, depende en gran medida del mtodo utilizado para la formacin de los iones. Estos mtodos los podemos dividir en dos categoras: Fuentes de fase gaseosa: en estas primero se volatiliza la muestra y luego se ioniza.

Fuentes de desorcin: es estas la muestra en estado slido o lquido, se transforman directamente en iones gaseosos. Las fuentes para producir iones tambin se pueden clasificar en

TIPO NOMBRE AGENTE IONIZANTE Impacto de electrones (EI) electrones energticos Fase Ionizacin qumica (CI) iones gaseosos reactivos Gaseosa Ionizacin por campo (FI) electrodo de elevado potencial Desorcin por campo (FD) electrodo de elevado potencial Ionizacin por electronebulizacin (ESI) campo elctrico elevado Desorcin/ionizacin asistida por una matriz

(MALDI) haz de lser

Desorcin Desorcin por plasma (PD) fragmentos de fisin del 252Cf Bombardeo con tomos rpidos (FAB) haz de tomos energticos Espectrometra de masas de iones

secundarios (SIMS) haz de iones energticos

Ionizacin por termonebulizacin (TS) elevada temperatura

OBTENCIN Y ANLISIS DE UN ESPECTROGRAMA DE MASAS Como consecuencia del bombardeo electrnico en la cmara de ionizacin, las molculas se rompen en una serie de fragmentos, siempre que una misma molcula se rompa en las mismas condiciones nos dar el mismo tipo y nmero de fragmentos y constituyen la fragmentacin patrn. Gracias a esto se pueden determinar que es la muestra por comparacin y por otra parte, la intensidad relativa de los distintos picos, permite deducir la proporcin en que cada componente se encuentra en la muestra. El pico del espectrograma que aparece con valor ms elevado de m/e corresponde a la molcula ionizada sin fragmentar y recibe el nombre de masa patrn. Esta masa patrn nos permite determinar con rapidez y precisin la masa molecular, siempre que se opere con una tensin de ionizacin no excesivamente elevada, la cual producira la fragmentacin total de la molcula (Rouessac, Rouessac, 2003, 312) El pico mayor del espectrograma de masa se llama pico base. Normalmente la altura de este pico se toma como valor cien. Las intensidades de los dems picos se expresan en porcentajes de la intensidad del pico base.

APLICACIONES DE E.M. Las aplicaciones son tan numerosas y abarcan tantos campos que resulta complicado citarlas todas, a continuacin veremos las ms caractersticas:

_ Elucidacin de la estructura de molculas orgnicas y biolgicas. _ Determinacin del peso molecular de pptidos, protenas y oligonucleicos. _ Identificacin de los compuestos de cromatogramas en capa fina y papel. _ Determinacin de secuencias de aminocidos en muestras de polipptidos y protenas. _ Deteccin e identificacin de especies separadas por cromatrografa y electroforesis capilar. _ Identificacin de drogas de abuso y sus metabolitos en sangre, orina y saliva. _ Control de gases en enfermos respiratorios durante los procesos quirrgicos. _ Pruebas para confirmar la presencia de drogas en sangre de caballos de carreras y en atletas olmpicos. _ Datacin de ejemplares en arqueologa. _ Anlisis de partculas en aerosoles. _ Determinacin de residuos de pesticidas en alimentos. _ Control de compuestos orgnicos voltiles en el agua de suministro

Y muchas ms.

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