Cómo clasifica y pesa las moléculas un espectrómetro de masas

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Por Arthur Winter

La espectrometría de masas (también llamada espectrometría de masas) proporciona información valiosa sobre la estructura de los compuestos moleculares. Los químicos orgánicos pueden usar un espectrómetro de masas para ionizar (o’aplastar’) un compuesto molecular en forma gaseosa, clasificar los fragmentos y luego identificar los fragmentos de la molécula basándose en su peso molecular.

Para preparar las moléculas para la clasificación y el pesaje, primero se inyecta una muestra que contiene un compuesto desconocido en el espectrómetro de masas a través de una entrada (véase la primera figura), y luego se vaporiza calentándola al vacío. La muestra vaporizada es entonces empujada por un gas inerte al «triturador» donde la muestra es golpeada y rota en pedacitos.

Las partes básicas de un espectrómetro de masas.

Después de que las moléculas se rompen (convirtiéndose así en cationes radicales), algunas de ellas permanecen tal cual y se mueven a través del espectrómetro hasta el pesador. Aquellas piezas que permanecen enteras dan un pico en el espectro de masa llamado pico de iones moleculares, o pico M+. Este pico de iones moleculares le dice el peso molecular de la molécula, porque la pérdida de un electrón no cambia realmente el peso de la molécula (es como un remolque de tractor perdiendo una tuerca). El pico de iones moleculares es la pieza más importante que pesa el espectrómetro de masas, porque conocer el peso molecular de la molécula desconocida es una información muy valiosa cuando se trata de determinar su estructura.

Algunos de los cationes radicales permanecen intactos y conducen al pico de iones moleculares, pero otros se descomponen espontáneamente en bits más pequeños. Más comúnmente, los cationes radicales se rompen en dos partes, una parte que es un radical neutral y otra que es un catión con carga positiva, como se muestra en la siguiente figura. Sólo la especie catiónica cargada es «vista» y pesada por el espectrómetro de masas. Los radicales neutrales son descartados y pasan desapercibidos.

La disociación de cationes radicales.

Una vez que las piezas han sido cargadas por la trituradora, se envían a través de la báscula. Esta balanza, sin embargo, no es como la báscula que recoge el polvo en el baño. En cambio, debido a que los fragmentos están cargados, pueden ser pesados acelerándolos a través de los polos de un imán. Cuando las partículas cargadas se mueven a través de un campo magnético, son desviadas (desviadas) por el campo magnético; todos los fragmentos no cargados no son desviados por el imán y simplemente corren hacia las paredes del espectrómetro, para no ser vistos nunca más. Por lo tanto, sólo las partículas cargadas pueden golpear el detector.


El interior de un espectrómetro de masas.

El peso de un fragmento determina cuánto será desviado por el imán. Los fragmentos ligeros son desviados mucho por el imán, mientras que los fragmentos más pesados son desviados menos. Con una baja intensidad de campo magnético, las partículas pequeñas serán dobladas la cantidad correcta por el espectrómetro para golpear el detector, mientras que todos los demás fragmentos se estrellarán y quemarán en las paredes del espectrómetro. Con una mayor intensidad de campo magnético, las partículas más grandes curvan la cantidad correcta para golpear el detector. Variando la intensidad del campo magnético (que es proporcional al peso del fragmento), se pueden determinar los pesos de los fragmentos.

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