Identificación química en campo mediante espectrómetro de masas portátil

BOLETIN OBSERVACION TECNOLOGICA 43

en profundidad Identificación química en campo mediante espectrómetro de masas portátil Angélica Acuña Benito. OT NBQ Palabras clave: NBQ, CWAs, BWAs, TICs, identificación, espectros de absorción, huella química. Metas Tecnológicas relacionadas: MT 4.1.1.; MT 4.2.1. Introducción La espectrometría de masas es una técnica de análisis cualitativo univer-sal y específica, altamente sensible y que permite la identificación inequí-voca de una sustancia. Esto, junto con tiempos de respuesta cortos, la han convertido en la “técnica por ex-celencia” para análisis químicos. Esta técnica permite cuantificar compues-tos conocidos, determinar el peso molecular y elucidar la estructura y propiedades químicas de molécu-las, por si sola o en combinación con otras técnicas de espectrofotometría. La detección de compuestos pue-de ser llevada a cabo con cantida-des de muestra realmente peque-ñas (micromoles o incluso menos). Las principales ventajas de esta técnica con respecto a técnicas espectrofotométricas son las si-guientes: • Los límites de detección son tres órdenes de magnitud más sensi-bles frente a los métodos ópticos. • Los espectros son significativa-mente más sencillos, generalmen-te únicos, por lo que pueden ser usados como “huellas químicas” para caracterizar al analito y con frecuencia fácilmente interpreta-bles. Por otro lado, la técnica es muy rápida; el espectro se obtiene en décimas de segundo. • La espectrometría de masas pro-porciona gran cantidad de infor-mación, acerca de: ○○La composición elemental de las muestras. ○○La composición de todo tipo de moléculas. ○○La composición cualitativa y cuan-titativa de mezclas complejas. ○○La estructura y composición de superficies sólidas. ○○El contenido isotópico de dife-rentes elementos en un mismo compuesto. Sin embargo, está técnicas también presenta una serie de desventajas significativas, como son: • El coste del instrumento (de 60.000 a 500.000 euros, incluso superior), que es del orden de dos a tres ve-ces el precio de equipos basados en otra técnicas analíticas. • La muestra debe estar en fase va-por, lo que implica que la sustancia a analizar sea volátil y termoestable. • Es una técnica destructiva. • Es necesario un alto vacío (10-6 torr). • Dificultad operativa, requiere de personal especializado y entrena-do. • Dificultad de analizar sustancias de alto peso molecular. Principios básicos y componentes El principio de la técnica está basado en la obtención de iones a partir de mo-léculas orgánicas en fase gaseosa. Una vez obtenidos estos iones, se separan de acuerdo con su masa y su carga y finalmente se detectan por medio de un dispositivo adecuado. Los procesos que tienen lugar en un espectrómetro de masas son de naturaleza química. Por tanto, la presencia y abundancia en el espectro de determinados tipos de iones, identificables a partir de su masa, será función de la estructura quí-mica de cada compuesto. El espectrómetro de masas debe ser capaz de vaporizar sustancias de vola-tilidades muy diferentes, que después son ionizadas a partir de las molécu-las neutras en fase gaseosa. Una vez generados los iones, el espectróme-tro debe ser capaz de separarlos en función de su relación masa/carga, de detectar los iones formados y registrar la información adecuadamente. El trabajar con iones en fase gaseosa supone una serie de ventajas, como que permite el control del movimiento de los iones en campos electromag-néticos de una manera más precisa, además de que se incrementa la sen-sibilidad del espectrómetro de masas. Sin embargo, existe dificultad en la generación de iones en fase gaseosa, además de la complejidad y el coste de este tipo instrumentos. Esto supo-ne un reto, sobre todo en el análisis de ciertas clases de moléculas como es el caso de las proteínas y de pépti-dos. No obstante, el desarrollo de los métodos de ionización por electros-pray y MALDI han supuesto un gran avance en cuanto a la producción de iones de péptidos y proteínas en fase gaseosa. Fig. 1. Espectrómetro de masas acoplado a un cromatógrafo de gases para uso en campo. (Fuente: INFICON). 22 Boletín de Observación Tecnológica en Defensa n.º 43. Segundo trimestre 2014


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