Principios de análisis instrumental

cap1tutoONCE ·_ L a espectrometria de masas es una herra– mienta multifacética y muy utilizada para identificar los elementos presentes en mues– tras de materia y determinar sus concentraciones. Casi todos los elementos de la tabla periódica se pueden determina r mediante la espectrometría de masas. La espectrometría de masas ofrece nume– rosas ventajas frente a los métodos espectromé– tricos ópticos atómicos que ya se estudiaron con profundidad. Entre dichas ventajas están : 1) los límites de detección que , para muchos elemen– tos, son tres órdenes de magnitud mejores que en los métodos ópticos; 2) espectros notablemente sencillos que casi siempre son únicos y a menudo se interpretan con facilidad y 3) capacidad para medir relaciones isotópicas atómicas. Entre las desventajas están 1) el costo del instrumento es de dos a tres veces mayor comparado con los in strumentos ópticos atómicos, 2) la deriva del instrumento puede ser de 5 a 10% por hora y 3) ciertos tipos de interferencia que se estudian má s adelante. rfvr1 En todo el capítulo, este logotipo indica la _L...!..J __ oportunidad de autoaprendizaje en línea en www.tinyurl.comfskoogpia 7*; le enlaza con clases interactivas, simulaciones y ejercicios. "Este material se encuentra disponible en inglés. llA ALGUNOS ASPECTOS GENERALES DE LA ESPECTROMETRIA DE MASAS Un análisis por espectrome tría de masas 1 consta de las etapas siguientes: 1) atomización, 2) conversión de una fracción signi – ficativa de los átomos formados en la etapa 1 en un flujo de iones (casi siempre positivos de un a sola carga), 3) separación de los iones formados en la segunda etapa con base en su relación masa/ carga (miz ), donde m es el número de masa del ion en unidades de masa atómica y z es el número de cargas fundamentales que posee, 2 y 4) el conteo del número de iones de cada tipo o med i– ción de la corriente iónica producida cuando los iones forma dos a partir de la muestra inciden en transductor adecuado. Como la mayoría de los iones formados en la etapa 2 tienen una sola carga, (z = + 1), miz por lo regular es el número de masa del ion. Las etapas 1 y 2 involucran las mismas técnicas que se explica ron en la sección SC para la espectroscopia óptica atómica. Las etapas 3 y 4 se llevan a cabo en un espectrómetro de masas. Por lo regular, los datos que se obtienen con la espectrometría de masas se pre– sentan en forma de una gráfica de intensidad relativa contra miz. 11A.1 Masas atómicas en la espectrometria de masas De inicio, vale la pena señalar que las masas atómicas qu e se utilizan en la bibliografía de espectrometría de masas, y en este capítulo, difieren de las que se manejan en la mayoría de las otras subdisciplinas de la química analítica, porque los espectrómetros de masas distinguen la masa de los isótopos y otros instrumen– tos analíticos generalmente no lo hacen. Por tanto, se revisan de manera breve algunos términos relacionados con las masas ató– micas (y moleculares) . 1 Para una explicación general de la espectrometría de masas refiérase a S. Becker, Inorganic Mass Spectrometry, Chichester, UK: Wiley, 2007; ]. R. A. De Laeter, Appli– cations of lnorganic Mass Spectrometry, Hoboken, Nj: Wiley- Interscience, 200 1; C. M. A. Barshick, D. C. A. Ducbvorth, y D. H. A. Smith, Inorganic lvlass Spectrometry: Fun – damentals and Applications, New York: Dekker, 2000. Para una discusión general de la espectrometría de masas véase j. H. Gross, Mass Spectrometry: A Textbook, 2a. ed., Ber– lin: Springer-Verlag, 2011; C. Dass, Fundamentals ofContempomry Mass Spectrometry, Hoboken, Nj: Wiley, 2007; E. A. de Hoffmann y V A. Stroobant, Mass Spectrometry: Principies and Applicalions, 3a. ed., Hoboken, Nj: Wiley, 2007; j. T. Watson y O. D. Sparkman, lnt..-oduction lo Mass Spectrometry, 4a. ed., Chichester, UK: Wiley, 2007. ' Estrictamente, el número de masa m no tiene unidades, al igual que z, el número de cargas fundamentales en un ion. La cantidad z, que es un entero, equivale a q!e, donde q es la carga en el ion y e es la carga en el electrón, ambas medidas en las mismas unidades (por ejemplo, coulombs). Para una revisión sobre las definiciones y térm inos de la espectrometría de masas, véase K. K. Murray, el al., Pure Appl. Chem., 2013,85, 1515, DO!: 10.135 1/ PAC-REC-06-04-06. 248