Principios de análisis instrumental

506 Capítulo 20 Espectrometría de masas molecular «< espectrómetro. Por lo regular, el suministro de la muestra se hace calentándola y enfriándola en la sonda. La entrada por sonda directa es utilizada para las fuentes de lE e IQ. Las entradas de sonda directas permitieron registrar espec– tros de masa de compuestos relativamente no volátiles. También se usaron cuando las cantidades de muestra eran limitadas ya que se desperdiciaba mucho menos muestra que con la entrada indi– recta. Las desventajas incluyen la posibilidad de ventilación a la atmósfera y el riesgo de contaminar la fuente de iones si se intro– ducen grandes cantidades de compuestos no volátiles. Aunque las entradas de sonda directa alguna vez fueron accesorios estándar en los espectrómetros de masas comerciales, ya no están disponi– bles para la mayoría de los sistemas. Sistemas de entrada cromatográficos y otros Los espectrómetros de masas suelen estar acoplados a sistemas de cromatografía de gases o de líquidos de alta resolución o a unidades de electroforesis capilar que permiten separar y determinar los com– ponentes de mezclas complejas. El acoplamiento de una columna cromatográfica o de electroforesis capilar a un espectrómetro de masas requiere utilizar sistemas de entrada especiales, algunos de los cuales se describen en las secciones 27B.4, 28C.6 y 30B.4. Se han descrito muchos tipos adicionales de entradas. 16 Entre las más importantes están las entradas de membrana de polímero y de presión atmosférica (véase la sección anterior). 20C.3 Analizadores de masas Para separar iones con diferente relación masas-carga hay varios dispositivos. Lo ideal es que el analizador sea capaz de distinguir entre diferencias mínimas de masas. Además, éstos deberían per– mitir el paso del número de iones suficiente para producir corrien– tes iónicas fáciles de medir. Estas dos propiedades no son del todo compatibles y siempre se debe llegar a una concesión con el diseño. Resolución de los espectrómetros de masas La capacidad de un espectrómetro de masas para distinguir entre masas se expresa por lo regular en términos de su resolución R, que se define como m R = – t:..m (20.3) donde t:..m es la diferencia de masas entre dos picos adyacentes que se diferencian claramente y m es la masa nominal del primer pico (a veces se utiliza en su lugar la masa media de los dos picos). Se considera que dos picos están separados si la altura del valle entre ellos no es mayor de una determinada fracción de su altura (a menudo 10%). Entonces, un espectrómetro con una resolución de 4000 podrá distinguir picos que aparezcan a valores de miz de 400.0 y 400.1, o bien, 40.00 y 40.01. La resolución que se requiere de un espectrómetro de masas depende en gran medida de su aplicación. Por ejemplo, para diferenciar entre iones de la misma masa nominal, como C 2 H 4 +, CH 2 N+, N 2 + y CO+ todos ellos con 28 Da de masa nominal, pero con masas exactas de 28.0313, 28.0187, 28.0061 y 27.9949 Da, respectivamente, se necesita un instrumento con una resolución 16 Para la descripción de otros tipos de entrada, véase). T. Watson y O. D. Sparkman, lntroduction to Mass Spectrometry, cap. 4, Chichester, UK: Wiley, 2007. de varios miles. Por otro lado, los iones de baja masa molecular que difieren en una unidad de masas o más, por ejemplo, NH 3 + (m= 17) y CH 4 + (m = 16), pueden diferenciarse con un instru– mento que tenga una resolución inferior a 50. Los espectrómetros comerciales disponibles tienen resoluciones que van desde alrede– dor de 500 a 500 000. En el ejemplo 20.3 se calcula la resolución necesaria para separar las dos especies. · EJEMPLO 20.3 ¿Qué resolución se requiere para separar los iones C 2 H 4 + y CH 2 N+, con masas de 28.0313 y 28.0187, respectivamente? Solución En este caso, t:..m = 28.0313 - 28.0187 = 0.0126 El promedio de las dos masas es (28.0313 + 28.0187)/2 28.0250. Al sustituir en la ecuación 20.3 se obtiene R = m/ t.. m = 28.0250/0.0126 = 2.22 X 10 3 Analizadores de sector magnético Los analizadores de sector magnético utilizan un imán perma– nente o un electroimán para hacer que el haz procedente de la fuente de iones se desplace con una trayectoria circular de 180°, 90° o 60°. La figura 20.13 ilustra un instrumento de sector de 90 grados en el que los iones, formados por impacto de electrones, son acelerados a través de la rendija B hacia el tubo analizador metálico que se mantiene a una presión interna de alrededor de 10 - 5 Pa. Puede llevarse a cabo un barrido de los iones de dife– rentes masas a través de la rendija de salida variando la fuerza del campo del imán o el potencial de aceleración entre las rendijas A y B. Los iones que pasan a través de la rendija de salida se recogen Muestra gaseosa -.. Fuente de filamentos Cámara de ioni zación Imán Camino de iones más pesados Ánodo Camino de iones más analizador de metales Salida al amplificador r grabador FIGURA 20.13 Esquema de un espectrómetro de sector magnético.