MS

Kelompok 8

Ihya Sulthonuddin

Shofwatunnisa

Putri Amanda2015

kimia.fst.uinjkt

Outline

Pengertian MS Skema Analisis MS Instrumen MS Metode Ionisasi Prinsip MS Spektrum MS

Mass Spectrometry MSSpektroskopi massa adalah suatu metode untuk mendapatkan berat

molekul dengan cara mencari perbandingan massa terhadap muatan

dari ion yang muatannya diketahui dengan mengukur jari-jari orbit

melingkarnya dalam medan magnetik seragam.

Spektrometer massa adalah suatu instrument yang dapat menyeleksi

molekul-molekul bermuatan berdasarkan massa atau beratnya, yang

menghasilkan berkas ion dari suatu zat uji atau sampel, memilah ion

tersebut menjadi spektrum yang sesuai dengan perbandingan massa

terhadap muatan dan merekam kelimpahan relatif tiap jenis ion yang

ada.

Skema Analisis MS

Keterangan :

1. Analisi Data

2. Detektor

3. Sistem Vacum

4. Analisis Massa

5. Sumber Ion

Sumber Ion

Ion dihasilkan dari penembakan sampel oleh elektron berenergi tinggi,

satu dari proses yang disebabkan oleh penembakan elektron tersebut

adalah ionisasi dari molekul yang berupa uap dengan kehilangan satu

elektron dan terbentuk ion molekul bermuatan positif.

.+

Terdapat beberapa metode ionisasi. Diantaranya :

Electron Impact (EI)

Chemical Ionisation (CI)

Electron Impact (EI)

Chemical Ionisation (CI)

Analisis Massa

Susunan alat yang berguna untuk memisahkan ionion dengan

perbandingan massa terhadap muatan yang berbedabeda. Penganalisis

massa harus dapat membedakan selisih massa yang kecil serta dapat

menghasilkan arus ion yang tinggi

Terdapat beberapa jenis penganalisis :

Quadrupole Mass Analysers Time of Flight (TOF) Mass Analysers Ion Trap Mass Analysers Magnetic Sector Mass Analysers

Quadrupole Mass analysers

Pemisahan ion dilakukan dengan menggunakan tegangan (medan listrik)

terkendali yang diterapkan pada batang penganalisis massa yang meneruskan

medan elektrostatik ke dalam perangkat analisis.

Time of Flight (TOF) Mass Analysers

Prinsip dasar analisis massa menggunakan perbedaan waktu analisa massa

relatif lebih mudah dibandingkan dengan banyak perangkat analisis massa

lainnya

Ion Trap Mass analysers

Ion Trap Mass Analysers bekerja atas dasar penyimpanan ion dalam

"perangkap. Ion akan diberikan lintasan dengan medan elektrostatik yang

menyebabkan ion untuk keluar perangkap.

Magnetic Sector Mass Analysers

Prinsipnya menggunakan medan magnet untuk memilih ion dengan

mengarahkan (pembelokan) sinar ion dari hasil yang diinginkan terhadap

detektor.

Detektor

Setelah ion telah melewati penganalisis massa maka ion

akan bergerak untuk dideteksi dan diubah menjadi sinyal

yang dapat digunakan oleh detektor.

Detektor meghitung nomor ion dengan massa yang spesifik.

Sistem detektor ion terbagi menjadi dua :

Point detectors Array detectors

Point detectors

Array detectors

Berurutan

Bersamaan

Metode Ionisasi

1. Electron Impact (EI)

2. Electrospary Ionisation (ESI)

3. Chemical Ionisation (CI)

1. Electron Impact (EI)

Tumbukan dengan elektron menyebabkan fragmentasi

molekulmolekul yang membentuk sejumlah ion ion

positif dari berbagai massa

M + e [M]+. + 2e

Ion molekul ( molecular ion)

Metode ini banyak digunakan untuk sampel yang volatil dan stabil pada

temperatur tinggi. Secara umum, spektroskopi massa dengan metode

tumbukan elektron yang menghasilkan ion positif (kation) lebih disukai

dibandingkan yang menghasilkan ion negatif (anion). Selain itu, literatur

dengan pola-pola fragmentasi ion positif sebagai referensi telah banyak

dipublikasikan.

2. Electrospray Ionisation (ESI)Suatu larutan disemprotkan melalui pipa berdiameter sangat kecil kedalam ruang vakum

dengan medan listrik bergradient beberapa ratus hingga ribuan volt per centimeter,

menghasilkan ion gas dari solut. ESI merupakan tehnik MS yang mampu menghasilkan

fraksi besar dari fragmen-fragmen molekul organik atau analit biologis. Karena MS

mengukur rasio massa terhadap muatan ion, metode ini memberikan keuntungan dalam

menganalisa massa yang sangat tinggi tanpa perlu instrument analisis massa yang

khusus.

Sebagai contoh, suatu ion dengan massa 120.000 dalton membawa 60 muatan positif

muncul pada 2000 massa per muatan. Metode ini telah digunakan untuk mengukur massa

ion dari molekul hingga 200.000 dalton, seperti protein.

3. Chemical Ionization (CI)

3. Chemical Ionization (CI)Ion yang akan dianalisa diproduksi melalui transfer suatu partikel (H+, H-, dan lebih

berat) hasil pengionan suatu reaktan berupa gas yang lebih berat ke dalam sampel.

Umumnya reaktan yang digunakan adalah gas metana pada tekanan 0,2-2,0 torr

(27-270 pascal). Mula-mula metana (CH4) diionkan melalui proses tumbukan

elektron menghasilkan ion CH4+. Selanjutnya ion tersebut bereaksi dengan molekul

netral metana yang lain menghasilkan asam Bronsted yang kuat untuk bereaksi

dengan molekul sampel melalui transfer proton.

CH4 + e- CH4

+ + 2 e-

CH4+ + CH4 CH5

+ + CH3

CH3+ + CH4 C2H5

+ + H2

CH5+ + A-B-C HABC+ + CH4

C2H5+ + A-B-C HABC+ + C2H4

Bagaimana SpektofotometerMassa Bekerja?Yuk bayangkan....

Apabila ada sebuh benda bergerak lurus dan diberikan gayaluar ke arah samping, maka benda tersebut akan membelokkarena gaya dari luar

Apabila benda tersebut adalah bola meriam yang bergeraklurus kemudian dibelokkan dengan selang penyemprot airlalu dibandingkan dengan bola tenis dengan tekanan yangsama pada bola meriam, apa yang terjadi?

Semakin kecil pembelokan yang terjadi, semakin beratmassa bola tersebut

Prinsip Dasar MS Suatu senyawa uji dalam bentuk gas ditembaki oleh elektron

berenergi tinggi

Energi yang diserap oleh senyawa uji akan menyebabkan ionisasi,

terlepasnya elektron dari senyawa sehingga membentuk ion molekul

Pelepasan elektron dari senyawa uji itu menyebabkan ion molekul

tidak stabil sehingga pecah menjadi fragmen-fragmen

Tahapan pada Spektroskopi Massa

Ionisasi

Percepatan

Pembelokan

Pendeteksian

Atom di-ionisasi dengan mengambil salah satu elektron dari atom tersebut agar terbentuk ion positif

Ionisasi

Ion-ion tersebut dipercepat agar semuanya mempunyai energi kinetik yang samaPercepatan

Ion-ion dibelokkan dengan medan magnet, dimana pembelokan ini bergantung pada besar massa ion. Semakin ringan, semakin mudah dibelokkan.

Pembelokan

Ketika sebah ion menubruk logam, maka ion tersebut akan dinetralisasi oleh elektron yang pindah dari logam ke ion.

Hal ini menimbulkan ruang antar elektron

Aliran elektron di dalam kabel itu dideteksi sebagai arus listrik yang bisa diperkauat dan dicatat

Semakin banyak ion yang datang, semakin besar arus listrik yang timbul

Pendeteksian

Sampel diuapkan

di bawah vakum

dan di-ionkan

menggunakan

berkas elektron.

Ion sampel

dipercepat

menggunakan

medan listrik

memasuki tabung

penganalisis dan

dilalukan dalam

medan magnet.

Dalam kekuatan medan

magnet yang diberikan,

hanya ion-ion positif dan

radikal positif akan

difokuskan ke detector,

sedang ion-ion yang lain

(radikal netral) akan

dibelokkan ke dinding

tabung.

Ion dengan m/z lebih besar

akan mencapai detektor lebih

dulu diikuti m/z yang lebih

kecil.

Arus listrik yang diterima

detektor akan diperkuat dan

spektrum massa dari sampel

akan direkam.

Mekanisme

Spektrometer Massa Resolusi Tinggi

Fragmentasi

Ion molekul, ion fragmen dan ion radikal fragmen dipisahkan

menggunakan medan magnet sesuai dengan perbandingan massa

/muatannya (m/z), dan menghasilkan arus listrik (arus ion) pada

kolektor/detektor.

Fragmen dengan m/z yang besar akan turun terlebih dahulu diikuti

fragmen dengan m/z yang lebih kecil.

Partikel netral (yang tak bermuatan) yang dihasilkan dalam

fragmentasi tidak terdeteksi secara langsung dalam spektrometer massa.

Kebanyakan kation yang dihasilkan dalam spectrometer massa

mempunyai muatan = 1 (z = 1)

sehingga m/z secara langsung menunjukkan massa dari kation

tersebut

SPEKTRUM MASSASpektrum massa adalah suatu plot antara kelimpahan relatif vs m/z.

Kelimpahan fragmen tergantung pada kesetimbangan antara kecepatan

pembentukan dan dekomposisinya. Fragmen yang melimpah terbentuk dengan

mudah dan mempunyai tendensi yang rendah untuk terfragmentasi lebih lanjut,

atau relatif stabil.

Fragmen yang paling melimpah dinyatakan mempunyai kelimpahan relatif

(relative abundance = RA) 100% dan disebut dengan base peak. Kelimpahan

fragmen-fragmen yang lain dinyatakan relatif terhadap base peak.

Puncak ion molekuler alkana rantai terbuka selalu muncul tetapi intensitasnya

semakin rendah seiring dengan bertambahnya panjang rantai.

Fragmentasi Heksana

Hexan (m/z = 86 sebagai

induk) memiliki fragmen

pada m/z = 71, 57, 43, 29

Butana CH3CH2CH2CH3

m/z

43

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

58

29

[CH3CH2CH2]+

[CH3CH2CH2]+

[C4H10]+.

C4H10 [C4H10]+. + e

m/z 58

[C4H10]+. [CH3CH2CH2]

+ + .CH3m/z 43

[C4H10]+. [CH3CH2]

+ + .CH2CH3m/z 29

Spektrum Massa Molybdenum Seperti yang bisa lihat dari

diagram diatas, ion yang paling

banyak adalah ion yang

mempunyai perbandingan m/z 98.

Ion-ion lainnya mempunyai

perbandingan m/z 92, 94, 95, 96,

97 dan 100.

Ini berarti molybdenummempunyai 7 macam isotop,

maka berarti massa dari ketujuh

isotop tersebut adalah 92, 94, 95,

96, 97, 98 dan 100.

Spektrum Massa Asam Benzoat

Spektrum Massa Metil Benzoat