Explicación de la cromatografía: cómo la espectrometría de masas agrega información a su análisis

Como se discutió en la publicación del blog «Explicación de la cromatografía de gases: qué es y cómo funciona» , se definió GC, así como también cómo funciona, y una descripción general rápida de 5 pasos. Esta publicación se centrará en la espectrometría de masas de cromatografía de gases (GC/MS), y su función en el laboratorio de análisis.

Definición y analogía de espectrometría de masas de cromatografía de gases

La cromatografía de gases/espectrometría de masas (GC/MS) es un proceso analítico utilizado para identificar sustancias desconocidas o contaminantes que están presentes en cantidades muy bajas.

GC/MS se utiliza para brindar información sobre la calidad y el contenido de la muestra mediante el análisis de compuestos específicos, lo que la convierte en una solución popular para muchos laboratorios y fabricantes. Entonces, hablemos sobre cómo funciona este proceso y cómo ayuda a muchos tipos de industrias, incluidas las industrias farmacéutica, industrial, de alimentos y bebidas, fragancias, epoxis, plásticos, papel y forense.

Si se pregunta cómo se analiza una muestra, prepárese para una explicación detallada. Primero, se inyecta una muestra en un cromatógrafo de gases, donde los componentes se separan y luego, los componentes pasan a un dispositivo conocido como detector selectivo de masas. En esta etapa, se obtiene un espectro de masas y se compara con bibliotecas de referencia estándar para identificar componentes desconocidos en la muestra.

En el mejor de los casos, una prueba no específica solo puede sugerir estadísticamente la identidad de una sustancia en una muestra, lo que a veces da como resultado falsos positivos. Sin embargo, GC/MS es una prueba específica y, como resultado, puede usarse para identificar positivamente la presencia real de sustancias en una muestra. Da otra dimensión de información para identificar sustancias. Esto es particularmente útil en mezclas muy complejas o mezclas que tienen compuestos muy similares que deben distinguirse. Las muestras gaseosas o líquidas pueden analizarse tan pequeñas como varios microlitros. Todo el proceso de análisis de GC/MS puede tardar unos segundos, según la complejidad del compuesto que se va a analizar.

Como puede ver en la siguiente ilustración, los dos componentes principales de GC/MS son el cromatógrafo de gases y el espectrómetro de masas. Utilizando una columna capilar con dimensiones críticas y propiedades de fase, el cromatógrafo de gases permite que las diferentes moléculas de una muestra se separen a medida que la muestra viaja a través de la columna. La fuente del espectrómetro de masas, aguas abajo del cromatógrafo de gases, rompe cada molécula en fragmentos ionizados y luego un analizador de masas filtra estos fragmentos, que luego se detectan y compilan en un espectro de masas según su relación masa-carga.

Definición y analogía de espectrometría de masas de cromatografía de gases

Análisis GC/MS paso a paso:

  1. Inyecte la muestra en el cromatógrafo de gases: la muestra se inyecta en un puerto con una capacidad de calentamiento de hasta 500 °C, donde luego se volatiliza el material.
  2. Separación de componentes gaseosos a medida que fluyen a través de la columna: la columna se coloca en un horno, que controla temperaturas de hasta aproximadamente 400 °C. La superficie interna de la columna está recubierta con un material que interactuará con los diversos compuestos químicos en la muestra. en función del tamaño o la polaridad. Muestra los componentes que son más volátiles y normalmente viajarán a través de la columna más rápido que otros.
  3. Análisis en el espectrómetro de masas: los componentes separados fluyen directamente fuera de la columna y hacia el MS, que tiene tres pasos internos:
    1. Fuente de ionización: los componentes se llenan de electrones, lo que hace que se rompan y fragmenten en iones positivos.
    2. Filtro: los iones pasan a través de un analizador de masas que puede ser un cuadrupolo, una trampa de iones o un tiempo de vuelo. Un analizador de masas es capaz de filtrar los diferentes iones de fragmentos.
    3. Detector: contando el número de iones filtrados, la información se envía al software del sistema de datos de cromatografía y se genera un espectro de masas, una distribución de iones de diferente masa en la carga.

El espectro de masas se utiliza normalmente para identificar los componentes comparando cada uno con bibliotecas de referencia de más de 350 000 espectros únicos. Para cuantificar los compuestos dentro de la muestra analizada, los analistas establecen una curva estándar de concentraciones conocidas de cada material.

Si bien el análisis GC/MS es una técnica muy útil, a menudo se combina con otros métodos para encontrar soluciones completas a muchas preguntas analíticas.

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