ESPECTROMETRÍA DEESPECTROMETRÍA DE MASASS S

ESPECTROMETRÍA DE MASASESPECTROMETRÍA DE MASASLa espectrometría de masas (EM) es una técnica experimental que permite la medición de iones d i d d lé lderivados de moléculas.

La espectrometría de masas, como cualquier otra técnica espectroscópica, tiene que ver con la i t ió d l í l t iinteracción de la energía con la materia.

En el caso particular de la EM la energía que se emplea son electrones y el resultado de la i t ió l i i ió d l lé linteracción es la ionización de la molécula.

ESPECTROMETRÍA DE MASASESPECTROMETRÍA DE MASASEl potencial de ionización de la mayoría de los compuestos:10 y los 20 eV,

Si se somete una molécula a un haz de electrones a 70 eV se promoverá la ionización deelectrones a 70 eV, se promoverá la ionización de la molécula y se transferirá una gran cantidad de energía a los electrones que se produzcan. La

fenergía transferida en este proceso de ionización es tal que los iones formados son incapaces de estabilizarla y estallanestabilizarla y estallan.

PRINCIPIOPRINCIPIOEl principio bajo el cual opera la EM fue establecido por J. J. Thomson en 1913:

“Un haz de iones es desviado de su trayectoriaUn haz de iones es desviado de su trayectoria por la presencia de campos eléctricos y/o magnéticos El grado de desviación que sufren esmagnéticos. El grado de desviación que sufren es una función directa en el valor de la relación masa a carga (m/z) que estos posean ”masa a carga (m/z) que estos posean.

La EM utiliza el movimiento de iones en campos eléctricos y magnéticos para p y g pclasificarlos de acuerdo a su relación masa -carga. De esta manera la espectrometría g pde masas es una técnica analítica por medio de la cual las sustancias químicas se qidentifican separando los iones gaseosos en campos eléctricos y magnéticos. e ca pos e éct cos y ag ét cos

COMPONENTES INSTRUMENTALESINSTRUMENTALES

Ionización de la muestra. Aceleración de los iones por un campoAceleración de los iones por un campo eléctrico. Dispersión de los iones según su masa/carga. gDetección de los iones y producción de la correspondiente señal eléctricacorrespondiente señal eléctrica.

INSTRUMENTACIÓNINSTRUMENTACIÓN

INTERPRETACIÓN DE ESPECTROS

ION MOLECULARION MOLECULARDebe ser el ión con mayor masa de los que aparecen enDebe ser el ión con mayor masa de los que aparecen en el espectro.

Debe contener todos los elementos presentes en sus fragmentos.

Debe corresponder al ión con el potencial de ionización más bajomás bajo.

Su relación m/z debe ser par cuando no poseeSu relación m/z debe ser par cuando no posee Nitrógeno o posee un número par de el; por la misma razón debe ser impar cuando posee un número impar d át d Nit ó (REGLA DEL NITRÓGENO)de átomos de Nitrógeno (REGLA DEL NITRÓGENO).

ION MOLECULARION MOLECULARLas diferencias de masa entre dicho ión molecular y los fragmentos que aparecen en el espectro deben ser químicamente lógicas.

Su abundancia relativa depende en gran medida de la naturaleza química del producto, así existe una serie que q p , qrelaciona, de una manera cualitativa y aproximada, la intensidad de dicho ión con el grupo principal presente en la molécula y de mayor a menor sería:

Compuestos aromáticos > olefinas conjugadas > compuestos alicíclicos > sulfuros > hidrocarburos lineales > mercaptanos >alicíclicos sulfuros hidrocarburos lineales mercaptanos cetonas > aminas > esteres > éteres > ácidos carboxílicos > hidrocarburos ramificados > alcoholes

ISOTOPOS NATURALESSO O OS U S

ABUNDANCIA RELATIVA DE LOS

ELEMENTO A % A+1 % A+2 % TIPO

ISÓTOPOS DE ALGUNOS ELEMENTOSELEMENTO A % A+1 % A+2 % TIPO

H 1 100 2 0.015 A

C 12 100 13 1.1 A+1C 12 100 13 1.1 A 1

N 14 100 15 0.37 A+1

O 16 100 17 0.04 18 0.20 A+2

F 19 100 A

Si 28 100 29 5.1 30 3.4 A+2

P 31 100 A

S 32 100 33 0.80 34 4.4 A+2

Cl 35 100 37 32.5 A+2

Br 79 100 81 98.0 A+2

I 127 100 A

M-X PÉRDIDA DEM X PÉRDIDA DE-1 H-2 2H3 3H-3 3H

Pérdidas de 4H o 5H rara vez ocurren-15 -CH3-16 O, CH4, NH2-17 OH-18 H2O18 H2O-19 F-20 HF

M-26 fragmento de anillo aromático debido a C2H2

ESPECTRO DE MASAS

La apariencia del espectro de masas da información de la estabilidad del compuesto

RESUMEN INTERPRETACIÓN DE UN ESPECTRO DE MASAS

Un espectro de masas es el registro de la masa de los iones producidos por una p pmolécula y la abundancia con la que se presentan.presentan.

( )El ión molecular (M+) del espectro de masas es el ión que aparece a masa más alta, representa la masa molecular del compuesto menos un electrón.

RESUMEN INTERPRETACIÓN DE UN ESPECTRO DE MASAS

La primera pérdida después del ión molecular d b é did ló idebe ser una pérdida lógica.

La masa molecular de un compuesto obtenida por espectrometría de masas representa lapor espectrometría de masas representa la suma de los pesos atómicos de los isótopos más abundantesmás abundantes.

RESUMEN INTERPRETACIÓN DE UN ESPECTRO DE MASAS

El cloro tiene dos variedades isotópicas 35Cl pcon una abundancia aproximada del 75% y 37Cl con abundancia aproximada del 25%, porCl con abundancia aproximada del 25%, por lo tanto, en el espectro de masas se evidencia la presencia de cloro cuando el ión molecularla presencia de cloro cuando el ión molecular está acompañado de un ión dos unidades de masa mayor y con una abundancia de lamasa mayor y con una abundancia de la tercera parte del ión molecular.

RESUMEN INTERPRETACIÓN DE UN ESPECTRO DE MASAS

El bromo tiene dos variedades isotópicas 79Br con una abundancia aproximada del 50% ycon una abundancia aproximada del 50% y 81Br con abundancia aproximada del 50%, por lo tanto en el espectro de masas se evidencialo tanto, en el espectro de masas se evidencia la presencia de bromo cuando el ión

l l tá ñ d d ió dmolecular está acompañado de un ión dos unidades de masa mayor con una abundancia casi igual del ión molecular.

RESUMEN INTERPRETACIÓN DE UN ESPECTRO DE MASAS

Un compuesto que presente en su espectro de masas el ión molecular con masa impar tendrá pun número impar de átomos de nitrógeno en su estructura.su estructura.

fEl ión que se forma con mayor abundancia es el pico base del espectro