En este post se explica qué es un espectrómetro de masas y para qué sirve. Así pues, encontrarás cuáles son las diferentes partes de un espectrómetro de masas, cómo funciona este dispositivo electrónico y cuál es la fórmula de su principio de funcionamiento.
Índice
¿Qué es un espectrómetro de masas?
Un espectrómetro de masas es un dispositivo que sirve para separar los iones de una muestra que tienen diferente relación masa/carga.
El funcionamiento de un espectrómetro de masas se basa en el efecto de un campo magnético que permite separar los iones según su relación masa/carga. Más abajo veremos cómo es el funcionamiento de un espectrómetro de masas.
El espectrómetro de masas destaca por la gran precisión con la que permite determinar la composición de una sustancia.
La técnica de análisis en la que se basa el funcionamiento de un espectrómetro de masas se llama espectrometría de masas, la cual estudia la composición de una sustancia.
Partes de un espectrómetro de masas
En general, un espectrómetro de masas está compuesto por cuatro partes distintas:
- Sistema de introducción de muestras: es la parte del espectrómetro de masas por la que se introduce la muestra a analizar.
- Fuente de ionización: en esta parte es donde se produce la ionización de la muestra, es decir, se transforma la muestra en diferentes iones con distintas cargas eléctricas.
- Analizador de masas: esta parte es la más importante del espectrómetro de masas, aquí se separan los diferentes iones en función de su relación masa/carga (m/q). Para separar los iones se utiliza un campo magnético que afecta a la trayectoria de cada ión según su relación masa/carga, más abajo veremos cómo es este procedimiento.
- Detector: es el elemento final del espectrómetro de masas, se encarga de registrar la cantidad de iones que llegan y cuál es su relación masa/carga.
Cómo funciona un espectrómetro de masas
El funcionamiento de un espectrómetro de masas se basa en el campo magnético que hay en el interior del analizador de masas. Gracias al efecto del campo magnético, se pueden separar los iones de la mezcla según la relación entre su masa y su carga.
No obstante, antes de que los iones sean sometidos al campo magnético, primero se debe ionizar la muestra en la fuente de ionización. De manera que se transforma las moléculas de la muestra en iones cargados.
Posteriormente, los iones producidos en la fuente de ionización se aceleran y se focalizan para formar un haz de iones. Esto suele hacerse mediante un campo eléctrico.
Luego, el haz de iones entra en el analizador de masas, en el cual actúa un campo magnético que ejerce un fuerza magnética que depende de la relación masa/carga (m/z) del ion. Por lo tanto, según la relación masa/carga del ion actuará una fuerza magnética mayor o menor y, en consecuencia, la trayectoria de cada ion variará de manera diferente dependiendo de su relación masa/carga.
De esta forma, al tener distintas trayectorias, los iones llegan en un lugar diferente del detector y se puede registrar la cantidad de iones que llegan con cada medida de la relación masa/carga.
Por último, el detector produce una señal eléctrica que se convierte en datos digitales para poder procesarse y luego analizarse.
Fórmula de un espectrómetro de masas
El radio de curvatura de la trayectoria que siguen los iones en un espectrómetro de masas es igual a su relación entre masa y carga (m/z) por su velocidad dividido por la intensidad del campo magnético.
De modo que la fórmula de un espectrómetro de masas es r=m·v/z·B.
Donde:
es el radio de curvatura del ion.
es la masa del ion.
es la velocidad con la que el ion entra en el campo magnético.
es la carga del ion.
es el valor del campo magnético.
Por tanto, el radio de curvatura de los iones variará en función de su relación masa/carga (m/z) y, en consecuencia, llegarán a un lugar diferente del detector. De esta forma se puede medir la cantidad de iones de cada relación masa/carga.
Esta fórmula puede deducirse de la fórmula de la fuerza de Lorentz.
Aplicaciones del espectrómetro de masas
El espectrómetro de masas tiene una amplia gama de aplicaciones, algunas de las más comunes son las siguientes:
- Una de las aplicaciones más importantes del espectrómetro de masas es la identificación de compuestos químicos en muestras desconocidas, ya que permite determinar la composición elemental y la estructura molecular de los compuestos presentes en una muestra, lo que es crucial en la investigación química y farmacéutica.
- En biología y bioquímica, el espectrómetro de masas se utiliza para analizar metabolitos en muestras biológicas, como sangre, orina y tejidos. Esto ayuda a comprender los procesos metabólicos y a identificar biomarcadores de enfermedades.
- El espectrómetro de masas también se utiliza para determinar la composición isotópica de elementos en muestras. Esto es útil en geología, arqueología y ciencias ambientales para rastrear la procedencia de muestras y entender procesos naturales como la formación de minerales.
