Formación de Multímeros y Análisis de Masas

Formación de Multímeros

- Algunas moléculas pueden agregarse en solución dando nM+H+.

- La mayor energía del proceso de ionización por APcI/APpI suele disgregar/evitar la formación de agregaciones en la fuente.

ICP-MS:

Determinación cualitativa y cuantitativa de más del 70% de los elementos del Sistema Periódico con LODs de 1ppt-10ppb.

1. Las muestras líquidas o en disolución se introducen mediante un nebulizador (aerosol). Para muestras sólidas se utiliza la ablación láser.
2. El plasma se consigue sometiendo al gas a un campo magnético oscilante inducido por una corriente de radiofrecuencias aplicada en una bobina.
3. La antorcha del ICP trabaja a temperaturas de hasta 10.000o K y a presión atmosférica actuando como atomizador e ionizador.
4. Los iones positivos (+1) de los metales se introducen mediante una interfase de vacío diferencial, siendo acelerados y enfocados por la óptica hacia el analizador.

Los espectros de masas atómicos constan de un pico principal para cada isótopo de un elemento.

Interferencias en MS Atómica:

1. Presencia de iones con doble carga.
2. Pueden existir iones isobáricos, iones de diferentes elementos cuyos isótopos tienen la misma masa: - 87Rb+ (28%) y 87Sr+ (7%), pero 85Rb+ (72%) y 88Sr+ (83%) - 40Ca+ (97%) y 40Ar+, pero 44Ca+ (2%).
3. Iones poliatómicos del plasma, matriz o atmósfera.
4. Formación de óxidos e hidróxidos de elementos (U+ y el UO+).
5. Iones moleculares de los ácidos de la digestión (51ClO+ con el 51V+).
6. Disolventes orgánicos pueden saturar la antorcha del plasma (Baja sensibilidad del Ca).

Ionización por Desorción con Descarga Luminiscente

Se aplica a muestras que no se analizan fácilmente por ICP Fuente de ionización de bombardeo con iones que además de atomizar las muestras, produce una nube de iones positivos del analito a partir de muestras sólidas.

ANALIZADORES DE MASAS

Características más importantes del MS:

• Poder de Resolución (posibilidad de masas exactas)
• Sensibilidad
• Intervalo de masas
• Velocidad de adquisición de espectros

ANALIZADOR DE CUADRUPOLO (Q)

Las barras opuestas se conectan eléctricamente a una fuente variable de corriente continua (DC), un par se une al polo(+) y el otro par se une al polo(-). Además, se aplica a cada par de barras potenciales de corriente alterna (AC) de radiofrecuencias desfasados 180º.

La separación de los iones de diferente m/z se basa en la diferente oscilación que experimentan los iones en el interior del túnel como consecuencia del campo eléctrico generado (superposición de DC + AC).

Sólo los iones con m/z seleccionada llegan al detector, siendo filtrados los de mayor y menor m/z seleccionada.

MODOS DE TRABAJO DE UN CUADRUPOLO

• Registrando un solo ion (nº limitado de iones): Monitorización selectiva de iones (modo SIM)
• Registrando un intervalo de iones (modo SCAN)

CARACTERÍSTICAS DE UN CUADRUPOLO

1. Bajo Poder de Resolución: medida de Masas Nominales
2. Resolución constante frente a la “m/z” (FWHM ≈ 0,6 Da)
3. Muy baja sensibilidad en modo SCAN, pero elevada en modo SIM
4. Elevadas velocidades de barrido (2-10 espectros/sg)
5. Intervalo de m/z: (3) 5 – (2000) 4000 m/z Q

ANALIZADOR DE TRAMPA DE IONES (IT)

Los iones producidos en la fuente quedan atrapados en la cavidad de la trampa iónica mediante un campo eléctrico de RF cuadrupolar que hace que los iones circulen en trayectorias estables dentro de la cavidad hasta que son expulsados en orden secuencial de m/z.

FUNCIONAMIENTO:

1. Atrapado de los iones
   • Acumulación de iones en la Trampa: Los iones de diferentes m/z producidos por la fuente de iones son introducidos en la trampa.
   • Estabilización de iones en la Trampa: Se interrumpe la entrada de iones, mientras se estabilizan los confinados en la trampa. (La cavidad está llena de He que reduce la energía y frena a los iones quedando estos confinados en el centro de la cavidad).
2. Expulsión y detección secuencial de los Iones estabilizados: Iones son expulsados de la trampa por aplicación de una rampa de voltaje RF. (Iones son detectados secuencialmente)

CARACTERÍSTICAS DE LA TRAMPA DE IONES

1. Bajo poder de Resolución: medida de Masa Nominal
2. Resolución constante frente a la m/z: FWHM ≈ 0,6
3. Elevada sensibilidad en SCAN
4. Elevada velocidad en la obtención de espectros (10 scan/s)
5. Intervalo de m/z: 50–2000 ó 200-4000 m/z IT
6. Limitado «espacio de carga»
7. Limitado Intervalo de linealidad en la respuesta
8. Pérdida de Resolución y Error en la medida de m/z
9. Una carga de iones apropiada permitirá obtener buena resolución y aceptable exactitud de masa

MODOS DE TRABAJO EN TRAMPA DE IONES

Registrando un intervalo de iones (modo SCAN) // NUNCA EN MODO SIM

EXPERIMENTOS MS^2 EN TRAMPA DE IONES:

1. Atrapado de los iones
   • Acumulación de iones en la Trampa: Los iones de diferentes m/z producidos por la fuente de iones son introducidos en la trampa.
   • Estabilización de iones en la Trampa: Se interrumpe la entrada de iones, mientras se estabilizan los confinados en la trampa. (La cavidad está llena de He que reduce la energía y frena a los iones quedando estos confinados en el centro de la cavidad).
2. Selección del ión precursor: Expulsión de masas por debajo y por encima del ión precursor.
3. Generación de los iones producto
   • Fragmentación del ión precursor: Disociación Inducida por Energía Resonante de los iones Precursores para formar iones producto.
   • Estabilización de los iones producto: Se estabilizan los iones producto confinados en la trampa. (La cavidad está llena de He que reduce la energía y frena a los iones quedando estos confinados en el centro de la cavidad).
4. Expulsión y detección secuencial de los iones Hijo producidos: Iones son expulsados de la trampa por una rampa de voltaje RF (Iones son detectados secuencialmente).

VENTAJAS DEL EXPERIMENTO MS^N:

• Facilita la Elucidación Estructural
• Mejora la sensibilidad

ANALIZADOR DE SECTOR MAGNÉTICO (B)

Un analizador de sector magnético separa los iones gaseosos acelerados en un campo eléctrico haciéndoles describir trayectorias de diferente curvatura y detectándolos al final de una determinada curvatura.

Para un valor dado de B y de V, sólo los iones de un valor determinado de “m/z” seguirán una curvatura R y se enfocarán en un punto al final.

Si modificamos el campo magnético para tener un curva distinta el voltaje varía la sensibilidad, por eso se cambia el cambia el campo magnético.

Analizadores Magnéticos de Enfoque Simple Tienen una limitación ⇒ Bajo Poder de Resolución ≈ 1000 (Resolución ≈ 0.1 Da para m/z 100 ; Resolución ≈ 1 Da para m/z 1000)

ANALIZADOR DE SECTOR ELECTROSTÁTICO (E)

Filtros de energía: filtra la energía cinética del ión, los que tienen menor energía chocan y se pierden. -> ANALIZADOR DE TRIPLE SECTOR (EBE)

MODOS DE TRABAJO CON SECTOR MAGNÉTICO:

• Registrando un solo ion -> Monitorización selectiva de iones (modo SIM)
• Registrando un intervalo de iones (modo SCAN)

ANALIZADOR CON SECTOR MAGNÉTICO (EBE)

• Elevado y cte Poder de Resolución (Rs ≥ 105): Masas Exactas
• Alta Sensibilidad en SIM y SCAN
• Gran Intervalo de m/z (1-200.000 m/z)
• No muy rápidas velocidades de barrido
• ¡ Coste muy elevado y gran tamaño !
• Ancho de pico contante -> por eso miden masas exactas.
• Voltaje de miles de voltios -> Transmisión buena -> Buena sensibilidad

ANALIZADOR DE TIEMPO DE VUELO (TOF)

La separación de los iones de diferente m/z se basa en tiempo invertido por cada ion en recorrer a un alto vacío el tubo de vuelo cuando adquieren la misma energía cinética.

1-2 m x 10-20 kV ⇒ Espectros en μs/ms

La Resolución Iónica se obtiene a partir ∆t (PULSO) -> Los iones deben salir al mismo tiempo (pulsos de nsg)

Fuente de iones, aceleración óptica, un pulso de potencial con un alto vacío, los iones cogen energía cinética que hará que vaya más rápido (los iones más pequeños irán mas rápido que los mas grandes) Depende de m/z. Pulso instantáneo -> orden de nanogramos

PODER DE RESOLUCIÓN EN UN TOF:

• Longitud del tubo de vuelo: L ↑ - Rs ↑
• Amplitud del pulso: ∆t ↓ - Rs ↑
• Mejoras en la electrónica asociada: Rs ↑
• Menor dispersión de EC : Rs ↑

“Espejo Iónico” (reflectrón) Los iones que entran en el reflectrón se ralentizan, se paran, y se reflejan hacia la salida, de manera que cuanto mayor es su energía cinética, más penetran dentro de él antes de girar.

MODOS DE TRABAJO CON TOF

• Registrando un intervalo de iones (modo SCAN)
• NUNCA EN MODO SIM