spettrometria di massa principi mappa concettuale

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La spettrometria di massa è una tecnica analitica che misura il rapporto massa/carica degli ioni per identificare e quantificare le sostanze. Questa mappa concettuale illustra il percorso dell'analita dalla ionizzazione al rilevamento, confronta le principali sorgenti come ESI e MALDI, spiega il ruolo degli analizzatori di massa e mostra come interpretare gli spettri attraverso picchi isotopici, frammentazione e addotti. Utile per studenti di chimica analitica e spettrometria.

Dal campione allo spettro
In uno spettrometro di massa l'analita attraversa tre stadi essenziali: ionizzazione, analisi e rilevamento. La sorgente trasforma le molecole in ioni gassosi, spesso protonati o deprotonati; gli ioni vengono poi accelerati da un campo elettrico e separati in base al rapporto massa/carica. L'analizzatore trasmette o devia gli ioni secondo la loro traiettoria o il loro tempo di volo, mentre il rilevatore converte il flusso ionico in un segnale elettrico. Il risultato è uno spettro che riporta sull'asse delle ascisse il valore m/z e sull'asse delle ordinate l'intensità relativa. L'intero processo avviene tipicamente sotto vuoto spinto, tranne nelle sorgenti a pressione atmosferica come ESI e APCI.

Scegliere la sorgente giusta
La scelta della sorgente dipende dalla natura dell'analita. L'impatto elettronico (EI) è robusto e riproducibile, ma richiede composti volatili e produce una frammentazione così estesa che il picco molecolare può mancare. La ionizzazione chimica (CI) con un gas reattivo come metano o ammoniaca genera ioni quasi-molecolari più delicati. Per molecole polari e grandi biomolecole l'elettrospray (ESI) ionizza direttamente dalla soluzione ed è la base del coupling con LC. Il MALDI, con la matrice solida e il laser, è preferito per proteine e polimeri perché produce ioni prevalentemente singolarmente carichi, semplificando l'attribuzione delle masse.

Analizzatori e risoluzione
Gli analizzatori si distinguono per risoluzione, accuratezza e intervallo di massa. Il quadrupolo è economico e versatile, ideale per analisi di routine e per il funzionamento in tandem. Il tempo di volo (TOF) separa gli ioni in base al tempo impiegato a percorrere un tubo di drift: ioni più leggeri arrivano prima, a parità di carica. Gli analizzatori ad alta risoluzione come Orbitrap e FT-ICR misurano le masse con accuratezza tale da suggerire la formula molecolare. La risoluzione, definita come m/z diviso la larghezza del picco, determina la capacità di distinguere ioni con masse molto vicine, come nel caso di picchi isotopici sovrapposti.

Leggere uno spettro
L'interpretazione parte dal picco base, il più intenso, e dal picco molecolare, che può apparire come ione protonato o come addotto con sodio o ammonio. Il rapporto tra i picchi M e M+1 riflette la presenza di isotopi: circa il 1,1% del carbonio naturale è carbonio-13, quindi un motivo M+1 elevato suggerisce molti atomi di carbonio. Elementi come cloro e bromo mostrano motivi isotopici caratteristici e facilmente riconoscibili. La frammentazione, naturale in EI o indotta in MS/MS, rivela sub-strutture come perdite di acqua o gruppi funzionali, permettendo di ricostruire la struttura molecolare in modo combinato con altre tecniche spettroscopiche.