analisadores de massa

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Espectrometria de MassaEspectrometria de Massa
� A espectrometria de massa (EM) é uma técnica
largamente utilizada pelos químicos na análise de
moléculas de diversas massas molares (µµµµg-pg). É
uma técnica destrutiva.
� A grande sensibilidade do método faz com que
seja rotineiramente usado na análise de
substâncias em baixa concentração, como no caso
do doping, controle de alimentos e medicamentos,
contaminação ambiental, entre muitas outras
aplicações.
Princípio básico Princípio básico 
EtapasEtapas
�� BombardeamentoBombardeamento dasdas moléculasmoléculas porpor
umum feixefeixe dede elétronselétrons dede altaalta energiaenergia
�� AceleraçãoAceleração dosdos íonsíons emem umum campocampo
elétricoelétrico ouou magnéticomagnético ee separaçãoseparaçãoelétricoelétrico ouou magnéticomagnético ee separaçãoseparação
pelapela razãorazão massa/cargamassa/carga
�� DetecçãoDetecção dosdos íonsíons comcom determinadadeterminada
razãorazão massa/cargamassa/carga
IonizaçãoIonização
�� Formação de íons positivosFormação de íons positivos
�� Remoção de um elétronRemoção de um elétron
M + e M + e →→ MM+.+. + 2+ 2ee
M+. (Íon molecular) é expressa por m/z
Massa (m) e Carga (z)
Tipos de analisadoresTipos de analisadores
�� Deflexão em campo magnético (impacto Deflexão em campo magnético (impacto 
de elétrons de elétrons –– EI)EI)
QuadrupoloQuadrupolo�� QuadrupoloQuadrupolo
�� Tempo de Vôo (TOF)Tempo de Vôo (TOF)
�� Ressonância de Íon CíclotronRessonância de Íon Cíclotron
�� EM/EMEM/EM
AnalisadoresAnalisadores
�� Existem vários dispositivos para separar Existem vários dispositivos para separar 
íons com razão m/z diferentesíons com razão m/z diferentes
�� Idealmente o analisador deveria ser Idealmente o analisador deveria ser 
capaz de distinguir diferenças de massa capaz de distinguir diferenças de massa capaz de distinguir diferenças de massa capaz de distinguir diferenças de massa 
minúsculasminúsculas
Tipo de analisadorTipo de analisador
Na técnica de impacto de elétrons (EI) – comumente a mais usada, as moléculas
gaseificadas são bombardeadas com um feixe de elétrons (70 eV) de alta energia
e aceleradas. Após a ionização, as espécies carregadas passam por um campo
magnético, onde são defletidas de acordo com a razão massa/carga (m/z) para um
tubo analisador e detectadas.
Tipo de analisadorTipo de analisador
Filtro de massas quadrupolo
QuadrupoloQuadrupolo
�� QuatroQuatro bastõesbastões sujeitossujeitos aa umauma DDPDDP
(quadrupolo(quadrupolo))
�� GeraçãoGeração dede umum campocampo eletrostáticoeletrostático
oscilanteoscilanteoscilanteoscilante
�� Íons Íons atravessam atravessam 
na direção Zna direção Z
�� Íons Íons com certo m/z têmcom certo m/z têm
ooscilação estável de scilação estável de ampliampli--
ttudeude constante (atingem oconstante (atingem o
ddetector)etector)
�� Oscila nos eixos X e YOscila nos eixos X e Y
Detector
+
+
- -
TOF TOF (Time of Flight)(Time of Flight)
�� Após ionizada, a amostra entra no Após ionizada, a amostra entra no 
tubo e a separação é feita baseado tubo e a separação é feita baseado 
na diferença de velocidade entre as na diferença de velocidade entre as 
partículaspartículaspartículaspartículas
Tipos de ionizaçãoTipos de ionização
Ionização química (CI): a amostra vaporizada é Ionização química (CI): a amostra vaporizada é 
introduzida no espectrômetro com um excesso de introduzida no espectrômetro com um excesso de 
gás (metano, gás (metano, isobutanoisobutano ou amônia)ou amônia)
íons primários íons primários 
íons secundários reagem com a amostra M íons secundários reagem com a amostra M 
Impacto de elétrons (EI)Impacto de elétrons (EI)
�� Injeção da amostraInjeção da amostra
�� Amostra é aquecidaAmostra é aquecida
�� VaporizadaVaporizada
�� Bombardeada com feixe de elétronsBombardeada com feixe de elétrons
�� Acelerada para o analisadorAcelerada para o analisador
M + e M + e →→ MM+.+. + 2+ 2ee
�� Desvantagens:Desvantagens:
•• Limitadas para moléculas termicamente Limitadas para moléculas termicamente 
instáveisinstáveis
•• 1 em 1 x 101 em 1 x 106 6 moléculas ionizadasmoléculas ionizadas
•• Insuficiente para amostras com alto Insuficiente para amostras com alto 
peso molecularpeso molecular
Espectrometria de massa com ionização Espectrometria de massa com ionização 
por spray de elétrons (ESI) por spray de elétrons (ESI) –– ligada à ligada à 
saída de um HPLC (CLAE)saída de um HPLC (CLAE)
ESI ESI (Electrospray Ionization)(Electrospray Ionization)
�� A amostra é introduzida em um A amostra é introduzida em um 
capilar sob alta voltagemcapilar sob alta voltagem
Acontece à pressão atmosféricaAcontece à pressão atmosférica�� Acontece à pressão atmosféricaAcontece à pressão atmosférica
�� A injeção da amostra é muito lenta A injeção da amostra é muito lenta 
•• µµL / segL / seg
Espectrometria de massa a laser Espectrometria de massa a laser 
assistida por matriz (MALDI)assistida por matriz (MALDI)
MALDI MALDI (Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization)(Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization)
�� Aplicável para moléculas com alto Aplicável para moléculas com alto 
peso molecularpeso molecular
�� BiomoléculasBiomoléculas
�� Para moléculas termicamente Para moléculas termicamente 
instáveisinstáveis
�� A ionização é feita pela incidência de A ionização é feita pela incidência de 
um laserum laser
Pulsos em comprimento de onda fixo Pulsos em comprimento de onda fixo �� Pulsos em comprimento de onda fixo Pulsos em comprimento de onda fixo 
�� UtilizaUtiliza--se matriz para ionizaçãose matriz para ionização
�� Separar as moléculas, impedindo a Separar as moléculas, impedindo a 
formação de dímeros, trímeros...formação de dímeros, trímeros...
Papel da matrizPapel da matriz
�� Doar um HDoar um H++
�� Formar o (MH)Formar o (MH)++
Placa da amostra
Espectro de Massa obtido por EI:Espectro de Massa obtido por EI:
M + M + ee→→ MM++ + 2+ 2ee
Formação de Formação de íon molecular e pico baseíon molecular e pico base
100 %100 %
100 %100 %
100 %100 %
Espectro de massa de alta resoluçãoEspectro de massa de alta resolução
NO
O
O
C 15H31
NO 2
MM = 494,2781
Importância de diferentes técnicas de ionizaçãoImportância de diferentes técnicas de ionização
Importância de diferentes técnicas de ionizaçãoImportância de diferentes técnicas de ionização
Dessorção de campoDessorção de campo
Importância de diferentes técnicas de Importância de diferentes técnicas de 
ionização e fragmentaçãoionização e fragmentação
Dessorção Dessorção 
de campode campo
Cromatografia gasosa acoplada à Cromatografia gasosa acoplada à 
espectrometria de massa (CG/EM)espectrometria de massa (CG/EM)
OCH3
I
I
C15H31
MM = 570
Espectro de Massa obtido por EI:Espectro de Massa obtido por EI:
M + M + ee→→ MM++ + 2+ 2ee
Formação de Formação de íon molecular e pico baseíon molecular e pico base
100 %100 %
100 %100 %
100 %100 %
Principais isótopos estáveis de Principais isótopos estáveis de 
elementos mais comunselementos mais comuns
Intensidade relativa de Intensidade relativa de M + 1M + 1 e e M + 2M + 2
em algumas moléculasem algumas moléculas
Utilização do picoUtilização do pico M + M + 1 na 1 na 
determinação determinação 
da fórmula molecular da fórmula molecular 
Espectrometria de massa de alta resolução
Regras de fragmentaçãoRegras de fragmentação
FragmentaçõesFragmentações
íon tropílioíon tropílio
Exemplos gerais 
de modos de 
fragmentação 
mais comuns
Rearranjos
Fragmentações de alcanosFragmentações de alcanos
Fragmentaçõesde cicloalcanosFragmentações de cicloalcanos
Fragmentações de alquenos e alquinosFragmentações de alquenos e alquinos
Fragmentações de terpenosFragmentações de terpenos
Fragmentações de hidrocarbonetos Fragmentações de hidrocarbonetos 
aromáticosaromáticos
Fragmentações de álcooisFragmentações de álcoois
Fragmentações de fenóisFragmentações de fenóis
Fragmentações de éteresFragmentações de éteres
Éteres aromáticos
Fragmentações de aldeídosFragmentações de aldeídos
Fragmentos de cetonasFragmentos de cetonas
Cetonas cíclicas
Fragmentações de ésteresFragmentações de ésteres
Fragmentações de ácidos carboxílicosFragmentações de ácidos carboxílicos
Fragmentações de aminasFragmentações de aminas
Fragmentações de amidas Fragmentações de amidas 
Fragmentações de haletosFragmentações de haletos
Intensidade relativa de picos dos Intensidade relativa de picos dos 
isótopos para várias combinações de isótopos para várias combinações de 
bromo e clorobromo e cloro
Alguns fragmentos comuns não Alguns fragmentos comuns não 
detectadosdetectados
Massas de fragmentos comunsMassas de fragmentos comuns
Alguns modos comuns de fragmentação Alguns modos comuns de fragmentação 
por classes funcionaispor classes funcionais