Aula Fontes de ionização 2016

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a- EI (Electron Ionization”) 
b- CI (“Chemical Ionization”) 
c – FAB (“ fast atom bombardment”) 
d- MALDI (“Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization”) 
e- ESI (“Electrospray Ionization”) 
f- APCI (“Atmospheric Pressure Chemical Ionization”) 
g- APPI (“Atmospheric Pressure Photo-Ionization”) 
h- DESI (“Desorption Electrospray” 
i – DART (Direct Analysis in real Time”) 
j- ASAP (Atmospheric-pressure Solid Analysis Probe) 
h- EASI (Easy Ambient Sonic Spray Ionization) 
Vácuo 
API 
Ambient E
sp
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
Fontes de Ionização 
1 
EI : Ionização por Elétrons 
 
(Dempters e Nier) 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
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d
e
 M
as
sa
s 
2 
Es
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ct
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et
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d
e
 M
as
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s 
EI - Esquema Geral 
3 
Es
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d
e
 M
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s 
EI - Princípios 
4 
5 
Es
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a 
d
e
 M
as
sa
s 
EI - Esquema Geral 
• Processo unimolecular. Os íons formados são rapidamente 
extraídos da fonte de ionização pelo eletrodo de repulsão 
("repeller“). 
 
• Íons moleculares são formados com excesso de energia 
interna e se fragmentam total ou parcialmente. 
 
• EI é bastante popular: produz tanto o íon molecular (massa) 
como também fragmentos (estrutura); espectros 
reprodutíveis; bibliotecas de espectros de EI a 70 eV; estável; 
fácil de operar; alta sensibilidade. 
 
• Aplica-se a moléculas de média e baixa polaridade e baixo 
peso molecular (~500u), voláteis e termo-estáveis: moléculas 
orgânicas relativamente pequenas. 
Es
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ro
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e
 M
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s 
EI - Princípios 
6 
• Quando o íon molecular não é observado (devido a 
dissociação excessiva), é inútil diminuir a energia dos 
elétrons. 
 
• Uma em cada 1000 moléculas que entram na fonte de EI é 
ionizada. 
 
• EI ocorre em ~10-16 s. Ocorre sem mudanças nas 
distâncias internucleares. 
EI - Princípios 
Es
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m
et
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d
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 M
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s 
7 
 A diminuição da energia dos elétrons provoca uma 
queda brusca nas intensidades absolutas de todos os 
íons, mas um aumento na intensidade relativa do íon 
molecular. 
Es
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s 
EI - Esquema Geral 
8 
9 
CH3COCH3 
Sample 
Inlet 
CH3
+COCH3 
Ionization 
& Adsorption 
of Excess Energy 
Mass Analysis 
CH3C
+OCH3 
+COCH3 
+CH3 
+COH 
Fragmentation 
(Dissociation) 
Detection 
Es
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EI - Características 
Fragmentação 
hexadecano 
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EI – Espectros 
10 
11 
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 M
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sa
s 
EI – Espectros 
12 
C
O
C2H5
H3C C O
m/z 43
- C2H5
.
O
CH3
- CH3CO
.
CH2
m/z 91
CH2
C
m/z 105
O
-
- CO
m/z 77
i

i
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 M
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sa
s 
EI – Espectros 
13 
C
O
OH
m/z 121
X
C
O
m/z 105
C
O
m/z 121
X
C
O
m/z 105
HO
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s 
EI – Espectros 
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s 
EI – Espectros 
14 
15 
• Método robusto e simples 
• Fragmentação fornece informações estruturais; 
• Espectros são facilmente reprodutíveis; 
• Existência de biblioteca de “impressões digitais”; 
• Requer volatilização da amostra ou derivatização; 
• Para substâncias de massa molar <800 
• Amostra deve ser termicamente estável; 
• Íon molecular pode ser de difícil identificação; 
• Fragmentação pode ser extensa (moléculas maiores). 
Limitações 
Vantagens 
Es
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et
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d
e
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s 
EI – Sumário 
16 
EI pode as vezes nao apresentar ion molecular !! 
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e
 M
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sa
s 
EI – Sumário 
C20H30O – 286 
C17H20N4O6 – 376 
Ionização Química 
• EI: 
– Simples 
– Produz extensa fragmentação 
– Muitas vezes tem M+. 
– Quando não tem M+. 
Munson and Field - 1966 
Es
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d
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 M
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sa
s 
17 
CI – Ionização Química 
18 
“Chemical Ionization” 
CI 
Munson and Field - 1966 
Es
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s 
CI – Ionização Química 
19 
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s 
CI – Ionização Química 
CI – Esquema Geral 
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 M
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20 
Es
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CI - Reagentes 
21 
Controle da Exotermicidade da Reação: 
Extensão de Fragmentação 
22 
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e
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s 
CI – Ionização Química 
 
Ionização Química (CI). 
• Ionização Química Positiva: 
Metano: 
CH4 + e -----> CH4
+. + 2e ------> CH3
+ + H. 
CH4
+. + CH4 -----> CH5
+ + CH3
. 
CH4
+. + CH4 -----> C2H5
+ + H2 + H
. 
Isobutano: 
i-C4H10 + e -----> i-C4H10
+. + 2e 
i-C4H10
+. + i-C4H10 ------> i-C4H9
+ + C4H9 +H2 
Amônia: 
NH3 + e -----> NH3
+. + 2e 
NH3
+. + NH3 ------> NH4
+ + NH2
. 
NH4
+ + NH3 --------->N2H7
+ 
 
Es
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a 
d
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 M
as
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s 
CI – Ionização Química 
CH4 
Iso – C4H10 
NH3 
Exemplos 
CI – Exemplos 
Es
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a 
d
e
 M
as
sa
s 
24 
PA = 551 kJ 
PA = 821 kJ 
PA = 854 kJ 
PA = Proton Affinity 
Princípios Gerais 
 Ionização por reação química (ex: protonação : MH+). A 
exotermicidade da reação controla a extensão dos processos 
dissociativos. 
 Gases ionizantes típicos: metano, isobutano, amônia. 
 Como em EI, aplica-se a moléculas de média e baixa polaridade e 
baixo peso molecular (~500u), voláteis e termo-estáveis: "moléculas 
orgânicas". Uma aplicação típica de CI ocorre para substâncias que 
não apresentam o íon molecular por EI. 
 Adutos formados entre M e o íon reagente podem ser observados 
(Ex. M-NH4
+). Estes adutos podem diferenciar isômeros. 
 CI é uma técnica branda de ionização, por provocar pouca ou 
nenhuma fragmentação da molécula ionizada. 
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CI – Ionização Química 
Reserpina CH4 CI 
Reserpina EI 70 eV 
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CI – Ionização Química 
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e
 M
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s 
CI – Ionização Química 
28 
• Vários parâmetros (gás, reagente e pressão 
relativa) dificultam a reprodutibilidade 
• Ausência de espectros de referência 
• Perda de informações estruturais devido à baixa 
fragmentação 
• Determinação do peso molecular (íon molecular) 
• Baixa fragmentação 
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CI – Sumário 
Limitações 
Vantagens 
EI x CI 
 
• EI: 
 
– Simples 
– Produz extensa fragmentação 
– Muitas vezes tem M+. 
 
 
•CI: 
 
- Reagent Gas: 
 
- H2, CH4 , H2O, NH3 (formação de aduto) 
 
http://www.noble.org/plantbio/sumner/ionization-technique/ 
M + [Reagent gas + H]+ --> [M + H]+ + Reagent gas
 
M + [Reagent gas - H]- --> [M - H]- + Reagent gas 
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d
e
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s 
 Geralmente acoplado com GC  GC-MS 
 Derivatização demoléculas polares e maiores 
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a 
d
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 M
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sa
s 
Fast Atom Bombardment (FAB) e Secundary Ion Mass Spectrometry (SIMS) 
Príncipio: Ions (Cs
+) 
Neutros (Ar, Xe, …) 
IONS analisados pelo MS 
1. FAB : Ar + e Ar+ aceleração (5-15 KeV) 
Ar+ + Ar Ar + Ar+ 
fast slow lento + 8 KeV 
Fast ~rápido 
2. SIMS : Cs+ gerados (35 KeV) 
“ São técnicas que consistem em focalizar na amostra um feixe de alta 
velocidade de moléculas/átomos neutros ou íons. Os íons secundários 
emitidos são analisados 
no MS. “ 
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d
e
 M
as
sa
s 
FAB e SIMS 
32 
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e
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d
e
 M
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sa
s 
FAB 
• A amostra é dissolvida em uma matriz 
líquida como glicerol, tioglicerol, álcool m-
nitrobenzílico ou dietanolamina e uma 
pequena quantidade (~ 1 µL) é colocado 
no plate de amostragem. 
• O plate é bombardeado com feixe de 
átomos que desorvem íons moleculares e 
fragmentos da amostra. 
Propriedades da Matriz 
1. Boa solubilidade 
2. Pressão de vapor baixa para manter as condições de vácuo 
3. Viscosidade deve permitir a difusão do analito 
4. Polar: para solvatar e separar íons 
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d
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s 
FAB 
34 
Es
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s 
FAB e SIMS 
Efeito da matriz - espectros 
35 
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e
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s 
FAB e SIMS 
FAB - modo negativo 
36 
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sa
s 
FAB e SIMS 
Análise de Peptídeos 
37 
Es
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d
e
 M
as
sa
s 
FAB e SIMS 
Compostos Organometálicos – ionização “soft” 
38 
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et
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a 
d
e
 M
as
sa
s 
FAB e SIMS 
• A amostra pode ser introduzida por um “probe de inserção” 
ou LC-MS; 
• Rápido; 
• Tolerante a variações de amostragem; 
• Bom para uma grande variedade de compostos; 
• Corrente iônica elevada, ótimo para análises de alta 
resolução. 
• Elevado background químico – efeito da matriz – diminui limites de 
detecção; 
• Dificuldade para analisar compostos de baixo massa molecular; 
• Analitos devem ser solúveis em uma matriz líquida; 
• Requer elevada concentração de matriz. 
Limitações 
Vantagens 
ESI – Electrospray Ionization 
MALDI - Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization 
 
 
 
 
 
Nobel Laureate 2002 
Dr. Koichi Tanaka 
2007 
Dr. John Fenn 
2005 
"for the development of methods for identification 
and structure analyses of biological 
macromolecules" 
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et
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d
e
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s 
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Can Elephants fly? 
40 
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41 
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42 
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MALDI 
MALDI – Ionização/Dessorção à Laser Assistida 
por Matriz 
43 
Es
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d
e
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as
sa
s 
MALDI 
44 
45 
 Prepara-se solução da amostra e matriz (pequenas moléculas 
orgânicas). O solvente é evaporado resultando em uma solução 
sólido-sólido que é depositada sobre a superfície da sonda. Esta 
solução é então irradiada com laser. Ocorre aquecimento localizado e 
seletivo. A matriz absorve fortemente a radiação do laser. Ocorre a 
evaporação rápida da matriz e a molécula ionizada (ex: MH+) é então 
liberada para a fase gasosa, e acelerada em direção ao analisador de 
massas pelo alto potencial (20.000 V) aplicado à sonda. 
Es
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d
e
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as
sa
s 
MALDI - Princípios 
Es
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s 
MALDI - Princípios 
46 
Es
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et
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d
e
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sa
s 
• Preparação de amostra: analito dissolvido junto com uma 
substancia orgânica, “matriz”, que possui absorção intensa 
no λ do laser (λ = 337 nm para laser de N2); 
 
• Dessorção da solução sólida por um laser pulsado (ns) de 
alta intensidade; 
 
• Matrizes típicas: ácido 2,5-dihidroxibenzóico; ácido 3,5- 
dimetóxi-4-hidroxicinâmico; ácido 5-clorosalicílico; 
 
• Espectro resultante inclui íons (M+H)+, e outros com prótons 
adicionais, retirados da matriz. 
 
• Deve ser usado com analisadores compatíveis com métodos 
pulsados (TOF ou FT-ICR) 
MALDI - Princípios 
47 
Es
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ct
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MALDI - Princípios 
Matrizes 
MALDI - Princípios 
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49 
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s 
MALDI - Princípios 
 Razão matriz-amostra: 100:1 a 5000:1 
Es
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e
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sa
s 
MALDI - Princípios 
Es
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et
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a 
d
e
 M
as
sa
s 
MALDI - Princípios 
MALDI-TOF 
“Lucky Survivors” : em MALDI predominam íons 
monocarregados (MH+) assim macromoléculas apresentam 
sinais de altas m/z ! 
Es
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et
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d
e
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as
sa
s 
MALDI - Princípios 
Es
p
e
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ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
MALDI - Princípios 
Mecanismo de Ionização 
 
• Ionização Multifotônica 
• Interconversão térmica 
• Dessorção de íons formados 
• Reações íon-molécula 
Es
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e
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ro
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d
e
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sa
s 
MALDI - Princípios 
Mecanismo de Ionização 
55 
Es
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d
e
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sa
s 
MALDI - Princípios 
MALDI: Íons Monocarregados 
Es
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sa
s 
MALDI - Princípios 
Es
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d
e
 M
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sa
s 
MALDI - Princípios 
Lasers 
Polímeros 
Macro-Moléculas 
Es
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e
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s 
MALDI - Espectros 
Es
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s 
MALDI - Espectros 
Es
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d
e
 M
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s 
MALDI - Espectros 
Es
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d
e
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s 
MALDI - Espectros 
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d
e
 M
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s 
MALDI - Espectros 
• Não compatível com LC-MS 
• Difícil obtenção de espectros de MS/MS 
• Deve ser usado com analisadores compatíveis 
com métodos pulsados (TOF ou FT-ICR) 
Limitações 
• Baixa concentração do analito 
• Velocidade 
• Análise de polímeros e macromoléculas 
polares e não polares (M>50.000) 
Vantagens 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
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d
e
 M
as
sa
s 
MALDI - Sumário 
64 
Ionização à Pressão Atmosférica 
 Ionização 
da 
amostra 
“Fonte” 
 
Analisadores de 
Massas 
MS e MS/MS 
Introdução 
de amostra 
 
Vácuo 
Detector 
LC 
Interface 
MS 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
API 
APCI – “Atmospheric Pressure Chemical Ionization” 
APPI – “Atmospheric Pressure Photo-Ionization” 
The happy “marriage”of the bird (MS) and the fish (LC analyte) 
Es
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e
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d
e
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sa
s 
APCI e APPI 
Es
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e
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a 
d
e
 M
as
sa
s 
APCI – Ionização Química à Pressão Atmosférica 
67 
• Ionização químicana fase gasosa(CI) onde a fase móvel vaporizada atua 
como um reagente de CI para ionizar a amostra 
 
• A fase móvel e o analito são nebulizados (N2) e vaporizados por um 
aquecimento 350-550 oC 
 
• O vapor resultante é ionizado utilizando uma discarga corona (fonte de 
elétrons) 
 
• Reações ion/molécula (CI) levam a ionização do analito 
• Diferente do ESI, íons do analito não precisam está em solução 
 
• Diferente de ESI, uma melhor sensabilidade é alcançada quando o fluxo é 
200μL – 1mL/min (melhor interface para HPLC) 
 
• Analitos devem ser termicamente estáveis e voláteis 
APCI - Princípios 
Es
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d
e
 M
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sa
s 
68 
APCI – Atmospheric Pressure Chemical Ionization 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
•Injeção em solução – pode ser acoplado a cromatografia líquida (LC) 
 
•Altas Temperaturas: 350-550oC - Dessolvatação térmica – Compostos 
termolábeis podem decompor – Temperatura afeta muito o espectro 
 
•Qualquer solvente pode ser utilizado 
 
•Compostos pequenos, polares e não-polares (termicamente estáveis) 
 
 
 
Es
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e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
Heated nebuliser 
Sample 
molecules Solvent molecules 
Liquid 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
Corona pin 
Aerosol 
forms 
Sample molecules 
solvated 
Solvent 
ionised 
Sample 
ionised 
Charge 
transfer 
+ 
N2 
N2 
+ 
Es
p
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d
e
 M
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sa
s 
APCI – Esquema Geral 
70 
APCI – Atmospheric Pressure Chemical 
Ionization 
 
 
 
 
Es
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e
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d
e
 M
as
sa
s 
APCI - Princípios 
Es
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d
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 M
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sa
s 
APCI - Processo 
72 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
APCI - Princípios 
73 
Interface 
Probe Movement 
Corona Needle 
Vaporizer 
Es
p
e
ct
ro
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ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
APCI 
• Compostos de polaridade e massa molecular 
intermediária: PAHs, ácidos graxos, esteróides, 
ftalatos 
 
• Compostos que não contêm sítios ácidos ou 
básicos (e.g. hidrocarbonetos, esteróides, álcoois, 
aldeidos, cetonas e ésteres) 
 
• amostras que contem heteroátomos : uréias, 
benzodiazepinas, carbamatos 
 
 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
APCI - Princípios 
Aplicações 
75 
APCI - Princípios 
Es
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e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
76 
77 
APCI - Espectros 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
Organometálicos 
78 
APCI - Espectros 
Es
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ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
79 
APCI - Aplicações 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
80 
APCI - Aplicações 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
• Informação de massa molecular 
• Fonte robusta 
• Ionização muito eficiente 
• Compatível com altos fluxos de LC 2.0 ml/min 
• Boa sensibilidade 
• Bom complemento á técnica de ESI 
• Pode ocorrer degradação térmica 
• Ruído químico em massas baixas 
• Técnica não apropriada para compostos de massa 
molecular com relação m/z maior que 2000 
Limitações 
Vantagens 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
APCI - Sumário 
81 
 APPI 
Atmospheric Pressure Photo-Ionization 
Uma lâmpada de UV emite fótons de 
energia entre 10.0 e 10.6 eV. Esta 
energia é alta suficiente para ionizar 
compostos orgânicos de várias classes, 
mas baixa o suficiente para minimizar 
a ionização do ar (N2 , O2) e de 
solventes comuns em HPLC como 
água, metanol e acetonitrila, não 
produzindo assim ruído de fundo 
“background noise”. 
A energia de ionização baixa causa 
pouca ou nenhuma fragmentação do 
analito, gerando espectros contendo 
tipicamente íons moleculares (M+.) ou 
moléculas protonadas (MH+). 
APPI - Princípios 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
APPI – Atmospheric Pressure Photoionization 
 
 
 
Direct APPI 
Es
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d
e
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sa
s 
APPI – Atmospheric Pressure Photoionization 
 
 
 
Dopant-Assisted APPI 
Es
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d
e
 M
as
sa
s 
Es
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e
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ro
m
et
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a 
d
e
 M
as
sa
s 
85 
APPI: Mecanismo 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
86 
APPI: Mecanismo 
87 
APPI: Mecanismo 
Es
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e
ct
ro
m
et
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a 
d
e
 M
as
sa
s 
APPI - Espectros 
Es
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d
e
 M
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s 
Es
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ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
APPI- Exemplos 
89 
APPI favorece a ionização de compostos 
apolares e menos básicos 
Figure 4. Positive-ion APPI FT-ICR broadband mass spectrum of a South American crude oil. Both radical 
molecular ions and protonated compounds are formed in the APPI source. The mass scale-expanded inset 
shows two common spectral peak doublets for APPI. Naphtho[2,3-a]pyrene was added to the petroleum 
sample to test for possible fragmentation. No fragment ions were observed. 
Jeremiah M. Purcel, Ryan P. Rodgers, Christopher L. Hendrickson, Alan G. Marshall. Journal of the American Society for Mass 
Spectrometry, 18 (7), 2007, 1265–1273. 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
APPI- Exemplos 
91 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
APPI- Exemplos 
Influência do solvente 
Es
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et
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d
e
 M
as
sa
s 
APPI- Exemplos 
92 
Es
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m
et
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 M
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sa
s 
APPI- Exemplos 
Es
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d
e
 M
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s 
APPI- Exemplos 
Es
p
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m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
• Análise de compostos apolares 
• Fonte robusta 
• Ionização muito eficiente 
• Opera em condições de alto fluxo 
• Boa sensibilidade 
• Complemento a APCI/ESI 
• Sensibilidade decai M > 1000 Da 
• Necessidade de Dopante 
Limitações 
Vantagens 
APPI- Sumário 
95 
ESI 
 Electrospray Ionization 
MS ? 
Es
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d
e
 M
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sa
s 
ESI 
A chemist at work…! 
Es
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 M
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sa
s 
ESI 
Mágica??? 
Es
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ri
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d
e
 M
as
sa
s 
98 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
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d
e
 M
as
sa
s 
99 
A chemist at work…! 
ESI-MS “Ion Fishing” 
Flying Molecular Elephants 
Es
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e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
ESI 
Yamashita, M.; Fenn, J.B., J. Phys. Chem. 88 (1984) 4451. 
Whitehouse, C.M.; Dreyer, R.N.; Yamashita, M.; Fenn, J.B., Anal. Chem. 57 (1985) 675. 
Fenn, J.B.; Mann, M.; Meng, C.K.; Wong, S.F.; Whitehouse, C.M., Science 246 (1989) 64. 
"Electrospray Ionization for Mass Spectrometry of Large Biomolecules,“ 
 
 
The Nobel 
Prize in 
Chemistry 
2002 
 
"for the development of methods for identification 
and structure analyses of biological 
macromolecules" 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
ESI 
Whitehouse, C.M.; Dreyer, R.N.; Yamashita, M.; Fenn, J.B., Anal. Chem. 57 (1985) 675. 
Cyclosporin A é um peptídeo 
Es
p
e
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d
e
 M
as
sa
s 
ESI 
ESI: PrincípioGeral 
Es
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d
e
 M
as
sa
s 
ESI 
ESI(-)-MS 
(hidróxido de amônio) 
ESI(+)-MS 
(ácido fórmico) 
Amina 
Álcool 
Açúcares 
Ácidos Carbóxilicos 
Fenol 
O
OH
butyric acid
N
pyridine
R OH
R NH2
OH
Es
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 M
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s 
ESI 
Es
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ri
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d
e
 M
as
sa
s 
Gotas carregadas 
contendo 
íons em solução 
Íons do analito em 
fase gasosa 
ESI - Princípios 
Yes! Fishes can fly... 
105 
Princípio Geral 
 Uma solução da amostra em pH ácido ou básico (ou 
“neutra” de um sal) é submetida a um spray eletrolítico sob 
pressão atmosférica. Um fino spray (aerosol) se forma (cone 
de taylor) na presença de um alto campo elétrico de +4000V 
(ou – 4000V). O contra-íon é oxidado (ou reduzido) e 
formam-se gotas com excesso de carga positiva (ou 
negativa). O solvente evapora, e o volume das gotas é 
reduzido, e as gotas se subdividem. Eventualmente, devido 
a alta repulsão entre os íons de mesma carga, ou se formam 
gotas contendo apenas um íon (modelo de carga residual - 
CRM) ou íons evaporam (são “ejetados”) das gotas para a 
fase gasosa (modelo de evaporação de íons - IEM). 
Es
p
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ro
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d
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 M
as
sa
s 
ESI - Princípios 
107 
Es
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sa
s 
ESI 
IEM 
CRM 
108 
Es
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d
e
 M
as
sa
s 
ESI 
DESSOLVATAÇÃO DAS GOTAS 
 
Todo este processo de dessolvatação da gota até atingir o raio de aproximadamente 30 nm já está 
muito bem entendido. 
No entanto, ainda não se sabe exatamente como o íon é gerado na fase gasosa. 
Há dúvidas se o íon é expelido da gota ou se o processo de fissões sucessivas ocorre até restar um 
único íon. 
Existem dois diferentes mecanismos que foram propostos para a formação dos íons na fase gasosa. 
 
O primeiro depende da formação de gotas extremamente pequenas, R » 1 nm, e que contenham 
somente um íon. A evaporação do solvente da gota converterá esta em um íon na fase gasosa. Esse 
mecanismo foi proposto por Dole em 1968 e foi denominado modelo da carga residual (CRM). 
 
O outro mecanismo foi proposto por Thomson e Iribarne – modelo da evaporação do íon (IEM) – 
e sugere que a emissão dos íons ocorre diretamente de gotas muito pequenas e altamente 
carregadas. Para começar a ocorrer este processo, a gota precisa ter um raio de 8 nm e 70 cargas 
aproximadamente. Nestas condições, a gota não sofre ruptura mas pode emitir íons para a fase 
gasosa. Assim, a gota não precisaria atingir tamanhos tão pequenos como 1 nm e podem existir 
outros solutos. 
 
É ainda provável que ambos os processos estejam ocorrendo simultaneamente. 
Modelo de Evaporação de Íons - IEM 
Es
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ct
ro
m
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ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
ESI - Princípios 
Modelo de Carga Residual - CRM 
ESI-MS: Características Principais 
 ESI é bastante sensível (fentomol até atomol) e aplica-se a moléculas e 
macromoléculas ácidas ou básicas de ampla faixa de massas: Na+ de 23u até vírus de 
60.000.000 u ! 
 Em média, é adicionado (ou retirado) um próton a cada 1.000 u, assim moléculas de 
baixa massa formam, por exemplo, MH+ enquanto macromoléculas formam 
aglomerados (clusters) de íons de composição [M+nH]+n centrados próximos de m/z 
1000. Espectros ESI-MS de macromoléculas podem então ser obtidos com 
analisadores que varrem em faixas de massas típicas (até 2000-4000 u). 
 Quanto maior a massa, maior a multiplicidade (número de picos) e menor o 
espaçamento dos picos no cluster. 
 Misturas de moléculas de baixo peso molecular produzem, cada uma, seu MH+ ou 
[M - H]- característico, e podem ser analisadas por inserção direta (“supressão 
iônica”). Misturas de macromoléculas vão resultar em espectros com clusters 
sobrepostos, que se bem distintos e/ou em baixo número podem ser resolvidos com 
auxílios de softwares. 
 ESI-MS(/MS) permite acoplamento eficiente de LC (HPLC) com MS (“casamento 
peixe-pássaro”). 
Es
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d
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sa
s 
ESI - Princípios 
111 
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d
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sa
s 
ESI - Princípios 
112 
Es
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d
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as
sa
s 
ESI - Princípios 
Ionização a Pressão Atmosférica (API). 
Eletrospray (ESI)/Pequenas moléculas 
Possibilidade de formação de íons com múltiplas cargas 
Es
p
e
ct
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et
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a 
d
e
 M
as
sa
s 
ESI - Princípios 
Ionização a Pressão Atmosférica (API). 
Indução da fragmentação 
MS 
MS/MS 
Ionização Branda 
Es
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s 
ESI - Princípios 
Es
p
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ct
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d
e
 M
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s 
ESI - Princípios 
“Enganando” as moléculas neutras com curvas 
Z-spray (Micromass) 
Es
p
e
ct
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m
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 M
as
sa
s 
ESI - Princípios 
MS 
Fonte de ESI: 
Ionização sob pressão atmosférica ! 
Es
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d
e
 M
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s 
ESI - Princípios 
Es
p
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m
et
ri
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d
e
 M
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s 
ESI - Espectros 
119 
Es
p
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ct
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et
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d
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 M
as
sa
s 
ESI - Espectros 
120 
Es
p
e
ct
ro
m
et
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a 
d
e
 M
as
sa
s 
ESI 
Espectros de ESI-MS típicos : “Pequenas Moléculas” 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
ESI - Espectros 
Espectros de ESI-MS típicos : “Pequenas Moléculas” 
Es
p
e
ct
ro
m
et
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a 
d
e
 M
as
sa
s 
ESI - Espectros 
ESI-MS/MS de um Peptídeo Protonado. Sequência Completa de Aminoácidos! 
Sequenciamento de Peptídeos 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
ESI - Espectros 
Espectros de ESI-MS : “Organometálicos” 
620 640 660 680 700 720 740 760 780 800 820 840 860 880 900 920 940
m/z0
100
%
913.0
O
O
O
Ru
Ru
Ru
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
N
N
N N
903 904 905 906 907 908 909 910 911 912 913 914 915 916 917 918 919 920 921 922 923
m/z0
100
%
913.0
912.0
911.0
910.0
909.0
908.0
907.0
906.0
905.0
904.0
914.0
915.0
916.0
918.0917.0
919.1
+ 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
ESI - Espectros 
Carbohidratos (polisacarídeos) 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
ESI - Espectros 
Positive ESI-MS m/z spectrum of the protein hen egg white lysozyme 
Proteínas 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
ESI - Espectros 
127 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
ESI - Espectros 
(1568.9 + 2 ) / 2 = 785.46 
(1569.9 + 2 ) / 2 = 785.96 
ESI Glu-Fibrinopeptídeo (1568.9) 
128 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
ESI - Espectros 
Íons Multicarregados: 
Padrão Isotópico 
 
+1 = 1/1 = 1.00 
 
+2 = 1/2 = 0.50 
 
+3 = 1/3 = 0.33 
 
+4 = 1/4 = 0.25 
129 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
ESI - Espectros 
Qual a carga? 
395.73 
396.22 
397.24 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
ESI - Espectros 
m/z 
m/z 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
Qual a carga? 
ESI - Espectros 
m/z 
132 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
ESI - Espectros 
133 
Es
p
ect
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
ESI - Espectros 
Qual a massa desta proteína? 
Electrospray (+) mass spectrum of the non-ionic surfactant nonylphenolpolyethoxylate 
showing the ethoxylate numbers in each of the oligomers in the sample. 
BF4
-
C9H19 O(CH2CH2O)n H
Polímeros 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
ESI - Princípios 
Electrospray (-) MS de uma mistura de ácidos alquilbenzenossulfônicos com cadeia alquílica 
variando de 10 a 13 átomos de carbono: C10 (12,6%), C11 (24,3%), C12 (51,0%), e C13 (12.1%). 
Séries Homólogas de Ácidos, Bases, e Sais 
18-Sep-2001 14:36:02UB331Acido Dodecilbenzenosulfonico
275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 350 355 360 365 370
m/z0
100
%
0
100
%
AMOSTRA2 154 (13.372) Sm (SG, 2x0.75); Sm (SG, 2x0.75); Sb (2,20.00 ); Cm (1:164) Scan ES- 
6.58e3325.4
311.4
297.4
280.0
271.2
290.7 308.1302.7
314.4
320.4
339.4326.4
337.6
328.8
335.0
369.6366.6353.1350.5 358.8 362.6
AMOSTRA2 154 (13.372) Cn (Cen,4, 80.00, Ar); Sm (SG, 2x0.75); Sb (2,20.00 ); Cm (1:164) Scan ES- 
5.90e3325.3
311.3
297.3
278.7
271.3
277.6 294.5288.5284.0
280.0 287.4
291.9
298.4
309.4
307.4
302.7299.9
312.4
313.2 320.5315.8 323.8
339.3
326.3
327.4
337.6332.6328.8
340.3
369.5353.2350.5342.0 346.7
362.6
355.1
360.3 363.2
S
O
O
OHC
H2
CH3
n
C10 
C11 
C12 
C13 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
ESI - Princípios 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
ESI - Exemplos 
Complexos Organometálicos 
136 
137 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
ESI - Espectros 
ESI x APCI x APPI 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
ESI - Princípios 
• Amostras não-voláteis 
• Ionização “branda” a pressão atmosférica 
• Análise de compostos de elevado peso molecular 
• Acoplamento com HPLC e eletroforese capilar 
 
 
 
• Espécies multiplamente carregadas exigem transformações 
matemáticas para interpretação do espectro 
• Complementar à APCI. Não ideal para compostos não 
carregados, não básicos e de baixa polaridade, como esteróides 
• Muito sensível a contaminantes, tais como metais alcalinos ou 
compostos básicos 
• Corrente de íons relativamente baixa 
Limitações 
Vantagens 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
ESI - Princípios 
139 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
Ambient MS 
140 
 
 
 
 
Ambient Mass Spectrometry 
 
 
 
Direct Analysis 
Minimal Sample Preparation 
Fast Analysis 
DART DESI EASI 
Es
p
e
ct
ro
m
et
ri
a 
d
e
 M
as
sa
s 
Ambient MS 
Direct ? 
DART, DESI, ASAP, EASI & others 
No Sample-Prep and No Pre-separation 
Fully Direct MS analysis ! 
Ambient Mass Spectrometry 
The efficient desorption, ionization and further characterization via 
mass spectrometry of (mixtures of) analytes performed directly from 
their natural matrices via a fully “no sample prep & no pre-
separation” procedure under atmospheric pressure and at room 
temperature. One of the most-welcomed advances of modern mass 
spectrometry. 
Es
p
e
ct
ro
m
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Ambient MS 
142 
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Trends in Analytical Chemistry, Vol. 27, No. 4, 2008 
Ambient MS 
143 
144 
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DART “Direct Ionization in Real Time” 
Dart co-inventor Cody shows how easy it is to prepare a 
sample for analysis: Just stick it in front of the spectrometer. 
“Anything-MS” 
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Ambient MS - DART 
DART “Direct Ionization in Real Time” 
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Ambient MS - DART 
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Ambient MS - DART 
DART “Direct Ionization in Real Time” 
Metastable Atoms: DART works by applying an electrical potential to a gas such as 
nitrogen or helium to form a plasma of excited-state atoms and molecules that then 
interact with the sample and the atmosphere. Several different ionization 
mechanisms are possible, and operating conditions can be manipulated to favor one 
over the others. 
 
Proton Transfer: For example, proton transfer is the dominant mechanism of 
positive ionization. This type of ionization occurs when metastable helium atoms 
react with water in the atmosphere to produce ionized water clusters that can 
protonate the sample molecule, forming positively charged ions. 
 
Electron transfer: Under different conditions, electrons also can be formed if the 
carrier gas can form metastable species with high enough internal energy. For 
example, helium reacts with atmospheric water to form negative-ion clusters of 
oxygen and water that in turn react with analytes to form negatively charged ions. 
 
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Ambient MS - DART 
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Ambient MS - DART 
The DART set up is consisted of several chambers through which a gas (He or N2) flows at typically 1 
L min -1. 
A potential of several kilovolts (1-5 kV) then causes electrical glow discharge (GD) that produces 
ions, electrons, and excited-state neutral species. 
The gas exiting the GD chamber passes through a perforated intermediate electrode (a), an 
optional gas heater, and a grid electrode (b) with an insulation cap (c). 
Gas heater adjusts gas temperature (thermal analyte desorption) from room temperature up to 
250 °C or even 500 0C. 
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Ambient MS - DART 
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Ambient MS - DART 
DART “Direct Ionization in Real Time” 
Advantages: 
 
The DART is based on the reactions of excited-state species with reagent molecules 
and polar or non-polar analytes 
 
It is free of the limitations of other atmospheric pressure ion sources, which require 
direct exposure of gaseous or vaporized liquid samples to elevated temperatures 
and electrical potentials, ultraviolet irradiation, laser radiation, or a high-velocity gas 
stream. 
 
DART does not alter the sample in any way, nor does it expose the user to a 
potentially harmful substance or dangerous situation. 
 
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Ambient MS - DART 
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Ambient MS - DART 
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Ambient MS - DART 
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Ambient MS - DART 
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Ambient MS - DART 
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Ambient MS - DESI 
DESI – Ionização de 
dessorção por ESI 
158 
Aston Lab 
R. Graham Cooks 
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Ambient MS - DESI 
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Ambient MS - DESI 
161 
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Ambient MS - DESI 
Mecanismo 
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Ambient MS - DESI 
Espectro de Massas - DESI 
Fig. 2. (A) Negativeion DESI spectrum of RDX (1 ng/mm2) on leather (porcine) surface using 
acetonitrile/methanol/trifluoroacetic acid (TFA) 1:1:0.1% as spray solvent. The presence of the explosive is confirmed 
by tandem MS (inset). (B) Positive-ion DESI spectrum of DMMP, a chemical warfare agent simulant, from a nitrile 
glove surface using the same spray. 
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Ambient MS - DESI 
Fármacos 
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Ambient MS - DESI 
164 
Ambient MS - DESI 
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Ambient MS - DESI 
Fig. 4. (A) DESI(+)-MS image of distribution of cocaine on a latent fingerprint (LFP) blotted on glass. (B) Ink LFP blotted on paper and 
optically scanned. Adapted from ref 
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Ambient MS - DESI 
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Ambient MS - DESI 
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Ambient MS - DESI 
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Ambient MS - DESI 
EASI – Easy Ambient Sonic-Spray Ionization 
“The Easiest” Ionization Technique 
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s 
Ambient MS - EASI 
171 
1994 
EASI is based on the Revolutionary 
(Super)Sonic Spray Ionization (SSI) 
x x 
Ambient MS - EASI 
Es
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172 
Easy Ambient Sonic Spray Ionization (EASI) 
Ambient MS - EASI 
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Ambient MS - EASI 
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…. instantaneous 
[M + Na]+ 
Single-Shot by EASI-MS 
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Ambient MS - EASI 
175 
Tallow 
Castor Oil 
Ambient MS - EASI 
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176 
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177 
B2 Soybean 
B2 Castor 
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Ambient MS - EASI 
178 
179 
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 M
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Ambient MS 
Efeito Venturi 
ASAP Atmospheric-pressure Solids Analysis Probe 
 Using a simple modification to either 
an ESI or APCI source; 
A borosilicate capillary melting point 
tube was used as the probe; 
 In ASAP therefore, the APCI probe is 
operated normally with a solvent spray 
or it can be used as a source of hot 
nitrogen gas (typically heated to 400-
500 oC) to desorb the analyte from the 
solid probe and then ionization is 
performed by 6 KV corona discharge 
available at APCI sources; 
 The ionization mechanism of ASAP is 
therefore the same as APCI being best 
suited to not too large molecules (< 
1000 Da) of medium polarity 
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Ambient MS - ASAP 
MALDESI (Matrix assisted laser desorption electrospray ionization 
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Ambient MS - MALDESI 
MALDESI (Matrix assisted laser desorption electrospray ionization 
Comparision of A) ELDI(+)-MS and b) MALDESI(+)-MS obtained under ambient 
conditions from the same amount (100 µL) of a horse Cytochrome C solution. 
Adapted from ref. 
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Ambient MS 
LTP (low temperature plasma probe) 
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Ambient MS - LTP 
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Ambient MS - LTP 
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Ambient MS - LTP 
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Ambient MS - LTP 
PSI (paper spray) 
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Ambient MS - PSI 
Paper Spray 
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Ambient MS - PSI 
DESI 
ASAP 
EESI 
MALDESI 
DART 
PSI 
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LTP 
EASI 
DAPPI 
V-EASI 
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Sumário – fontes de ionização 
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Sumário – fontes de ionização 
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192 
Fonte de Íons Analisador 
Detector 
Processamento 
de Dados 
VÁCUO 
TOF, Quadrupolo, ICR 
EI, ESI, MALDI, APCI, 
DESI, EASI 
Introdução 
amostras 
Introdução direta 
Técnicas de separação 
(HPLC, GC, CE) 
Espectrômetro de Massas 
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