taller 3

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERFACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE QUMICA

LABORATORIO DE ANLISIS QUMICO IIIESPECTROMETRA DE MASASPRCTICA N 3.

Presentado porDIANA MARCELA HERNNDEZ VARGAS CD: 2081728 DEYSI SUAREZ GOMEZ CD: 2062324 JENNY ANDREA CARO DURN CD: 2062322Fecha de entrega: 27 de ABRIL de 2011

1. Calcularla velocidad deunin molecular toluenom/z92,despus de la aceleracinpor unvoltajede5kV.

La velocidad esta expresada por:

Determina la masa molecular del ion de tolueno donde la relacin m/z es92:Para el hidrogeno la masa es:

Para el carbono la masa es:

En donde la masa molecular del ion molecular de tolueno est dada por:

Cunto tiempose tarda enesteionen recorrer una distanciade 1,0ma travs de unpequeoanalizador demasamagnticadel sectorpara golpeareldetector?

3) Cmofunciona elinstrumento deTOF?Describir lasdiferenciasen la configuracinde loslinealesyel reflectorTOFinstrumentosTOF (Tiempode dispersindeunhaz deionespulsados, por la separacinde tiempode vuelo)En los instrumentos de tiempo de vuelo (TOF), los iones positivos se producen peridicamente mediante el bombardeo de la muestra con impulsos cortos de electrones, iones secundarios o fotones generados por laser. Los iones producidos de esta manera son acelerados despus mediante un impulso de campo elctrico de a V. las partculas aceleradas pasan por el tubo analizador que no est sometido a ningn campo debido a que todos los iones que entran en el tubo idealmente tiene la misma energa cintica, su velocidad dentro del tubo varia inversamente con sus masas, llegando al detector antes las partculas ms ligeras que las ms pesadas.ReflectorConsiste en una serie de electrodos de anillo, en cada uno de los cuales se coloca un potencial elctrico. El primer anillo que tiene el potencial ms bajo y el ltimo anillo ms alto para producir un campo electrosttico que los aumentos de la parte delantera del electrn en la parte posterior.Este campo se encuentra al final de la trayectoria de vuelo de los iones y tiene una polaridad de la misma que la de los iones;es decir., positiva (o negativa) los iones una experiencia positiva retrasar (o negativa) potenciales.En el reflector,iones se detenga y luego se aceler en la direccin opuesta.Los iones se reflejan en losiones de espejo o reflector. El espejo de iones es a menudo un pequeo ngulo (Figura 26.3) a la lnea de vuelo delos iones y, al reflejarse, los iones no viajar de regreso por el mismo camino, pero a lo largo de un pocodesva la lnea.(Algunos instrumentos reflejan de nuevo los iones a lo largo del camino que llev a la reflexin.)Considere la posibilidad de iones de cualquier valor m /z.Los iones ms rpido, con mayor energa cintica, los viajesms en el campo electrosttico antes de ser reflejada de hacer ms lento iones. Como resultado, el ms rpidolos iones pasan poco ms de tiempo en el reflector mayor que los ms lentos.Por lo tanto, ms rpidoiones tienen que viajar ms de lo que los iones ms lento.Los iones ms rpidamente ponerse al da con los ms lentosen el detector de iones, por lo que todos lleguen juntos.Hay un efecto similar para los valores m / z, y la resolucin general est muy mejorado.En lugar de una tpica resolucin TOF de alrededor de1000, las resoluciones de alrededor de 10.000 se puede conseguir.No es una desventaja en el uso de un reflectoren que la sensibilidad del instrumento se reduce a travs de las prdidas de iones por colisin y la dispersinde la viga principal.Se trata de un problema ms grave para los iones de gran masa, para lo cual el reflectora menudo no se utiliza a pesar de la mejor resolucin posible, con su TOF (Tiempode dispersindeunhaz deionespulsados, separacinpor tiempode- vuelo).Comparacinde losTOFlinealyel reflectorLa capacidad delaReflector -TOFparacompensarla propagacininicial de energadelos iones aumentaen gran medidael poder de resolucinde los instrumentos deTOF. Mientras queuntpicocontinuaextraccin deTOFinstrumentoen el modolinealnopuederesolverlos patrones isotpicos deanalitospor encima deuna m/z500,loharcuando se operaenmodo de reflector (fig1.).Asustancialmentemayorm /z,elReflector -TOFsigue sinresolverisotpica patrones,a pesar desuresolucinsigue siendomejorque la deunanalizadorTOF lineales.Encasodefragmentacionesmeta estable,elReflector-TOFse comportadiferentede la TOFlineales.Sise produce la fragmentacinentrela fuentede ionesy elreflector, losionesse perderpor elreflectordebido asucambio deenergacintica.Slofragmentos todavaquelas energascinticasimilar a ladelosprecursores,por ejemplo,[M+HNH3]+ encasode unpptidodealrededor dem/z2000,setransmitenporla tolerancia dela energadelreflector.Sin embargo,los ionesno sondetectadosen correctam /zdando aslugar auna "colas"de laseal.Iones defragmentacinen trnsitodesdeel reflectoraldetector se tratadosde lamisma formacomo los ionesenellineal deTOF.As,la trayectoria de vuelodelaReflector-TOFalargada,lo que equivale amstiempodefragmentacin,ypor encima dela propiedadcomplicarla deteccindeanalitosmuylbilenel Reflector-TOF.

Fig.1.Lasealde ionesmolecularesdeC60por m/z720(a)ylasealde ionesquasimolecular insulinabovina, m /z5734.6,(b) que se obtuvoen uninstrumento deTOFenel modo lineal(izquierda)ymodo dereflector(derecha).Todos losdems parmetros experimentalesse mantuvieronsin cambios.

4)Qufuerzasquese compensan entre sen unanalizador desectormagnticocon el findemantenerlos ionesdedeterminadas m/zvalor enunatrayectoria de vuelo establederadiodefinido?La Fuerzade Lorentzque se puede utiliza paradescribir losefectosque ejercesobreuna partculacargada que entrar en uncampo magntico constante.LaFuerzade LorentzFLdependede la velocidad V,elcampo magntico B,ylacarga de union q.Enlaforma ms simple lafuerzaest dadapor laecuacinescalar:

Donde E= vector de la intensidad del campo elctrico.Pero si V y B (ambos son vectores) son perpendiculares entre si entonces la ecuacin estara dada por:

De lo contrario,la relacinse vuelve:

Donde es el dondealfaes el nguloentrevyB. Uniondemasa mycarga qque viaja auna velocidad ven unadireccinperpendicularauncampomagnticohomogneo seguir unatrayectoriacircular deradio quecumple conla condicinde equilibrioFLyla fuerzacentrpeta Fc.

Una vezreordenamientose obtiene radio de este movimientocircular

Por lo tanto el principio de funcionamiento de un sector magntico de radio depende del impulso mv de un ion, y por lo tanto el impulso depende de m/z.

5. explique el trmino de doble enfoque del analizador de sector magntico.Los analizadores de sector magntico de doble enfoque se basan en el efecto que sobre una partcula cargada tienen un campo elctrico y un campo magntico. El primero, acta sobre el haz de iones a modo de filtro energtico y es independiente de la masa del in o de su relacin masa/carga. Mediante este analizador se consigue colimar los haces inicos que emergen de la fuente en haces mono energticos uniformes. Una vez conseguido esto, estos haces inicos son dirigidos a la entrada de un campo magntico sectorial. El campo magntico sirve para separar los iones en base a su masa/carga y el radio de curvatura descrito por ellos es una funcin del campo magntico (B) aplicado. Este campo magntico es generado por una corriente de intensidad variable. Solo aquellos iones cuyo radio de curvatura descrito coincida con el del sector magntico alcanzarn el detector. Un espectro de masas se consigue variando la intensidad (I) aplicada al electroimn.Consiguindose mediante la combinacin de estos dos sectores, un incremento del poder de resolucin.6. Cul es la diferencia entre los instrumentos BE y EB El objetivo de un analizador de masas es limitar los iones que llegan al detector permitiendo que lo hagan aquellos que posean un estrecho intervalo de masa. En los analizadores de doble sector magntico (doble enfoque ) se basa en la combianacion de analizadores electrostticos y magnticos En esta combinacin el flujo de iones puede ser colimado primero en un analizador electrosttico y entonces los haces correspondientes a iones de igual relacin m/z pero diferencias ligeras en sus energas cinticas pueden ser reenfocados por el analizador magntico tal como se muestra en la Figura 2. Esta combinacin de analizadores se denomina doble enfoque, porque incluye los enfoques direccional (o angular) y de energa. El espectrmetro de masas de doble enfoque est diseado de forma tal que iones de la misma masa con energas diferentes converjan a un mismo punto del registrador por lo que estos equipos poseen muy alta resolucin y mediciones muy exactas de masas moleculares.permite compensar la dispersin del haz inico debido a las diferencias en energa cintica en el mismo y garantiza que iones con el mismo valor de la razn m/z lleguen a un mismo punto del registrador, garantizando un alto poder de resolucin, por lo que son muy tiles para la determinacin exacta de valores de m/z, por el amplio rango de masas que cubren y por su sensibilidad sobre todo a valores elevados de la razn m/z.

Analizador de doble sector BE inverso:

mejorar la resolucin, los instrumentos magnticos de un solo sector han sido sustituidos por los instrumentos de doble sector, que combinan las propiedades magnticas del analizador de masas con un analizador electrosttico.En los equipos con geometra inversa el haz inico penetra primero en el analizador magntico. permite compensar la dispersin del haz inico debido a las diferencias en Analizador magntico de doble sector.

7) Describa brevemente la configuracin de un analizador de cudruplo lineal ydarunabreve explicacindelprincipio de funcionamiento.

Unanalizadorde masascuadrupolarlinealconsta decuatrohiperblicamenteoelectrodoscilndricos en forma debarraque extiende enladireccin zy montadasenuna configuracin cuadrada (plano xy,Figs.2.).Los paresdeopuestossonlas barras decadalugaren elmismo potencialque secompone deunDCy uncomponentede CA.

Fig.2.Seccin transversaldeuncuadrupolo(a)paralaaproximacincilndrica y(b)paraelperfilhiperblicodelas barras.El campoelctricoesceroa lo largo delas lneas depuntos,es decir,a lo largo de lasasntotasen(b)Comounionentra enelconjunto decuadrupolo enla direccin z,una fuerza de atraccines ejercida sobreella poruna de las barrasconsu cargaopuesta de cargainica. Siel voltaje aplicado alasbarrasesla atraccinperidicos,y repulsinen tanto enelXe Ysonlas direccionesalternan en el tiempo,porque elsignodela fuerza elctricatambincambiaperidicamenteen el tiempo.En elcasodeuncampoperidicono homognea hay un campo de fuerza, siempre que estenla direccindelcampo inferior. El campoelctricoesceroa lo largo delas lneaspunteadasenla figura.4,es decir,a lo largo delas asntotas enel casodeloselectrodoshiperblica.Para los valores definidos de energa, velocidad y frecuencia elmovimientode ionesen general puede resultarde una trayectoriaestable determinado por m/z , el camino de la estabilidad de un ion particular, se define por la magnitud del voltaje y el radio.

8)Quventajas ofrecen los espectrmetros de masasde triplecuadrupolo, ademsdelos instrumentos deun solocuadrupolo?

9)Brevemente describa la configuracin de un cudrupolo de trampa de iones y darunabreve explicacindelprincipio de funcionamiento.La trampa de iones utiliza un campo cuadrupolar (anlogo al analizador cuadrupolar pero en tres dimensiones) para confinar iones en un volumen interior. Consta de un electrodo hiperblico en forma de anillo y otros dos que actan como tapas como se muestra en la Figura 3. Los iones con trayectorias estables son capturados en el volumen central, oscilando a frecuencias que dependen de su masa y carga. Se aplican diferencias de potencial de signo contrario al electrodo de anillo y las tapas con componentes de corriente directa y alterna (radiofrecuencia). La existencia de trayectorias estables depende de la carga y masa del in, de las dimensiones de la trampa, de las amplitudes de las corrientes directa y alterna y de la frecuencia de esta ltima. La trampa de iones es una tcnica simple, que permite un anlisis rpido.Su configuracin Consta de un campo cuadripolar pero en tres dimensiones, para atrapar iones en un volumen interior, un electrodo hiperblico en forma de anillo y otros dos que actan como tapas por medio de campos elctricos los iones se confinan entre la mitad de los cudruplos en donde se hace cero el campo elctrico

Fig 4, trampa de iones

10)Quventajas tienenlas trampasde ionescuadrupoloofrecenmssimple cuadrupoloe inclusoinstrumentos detriplecuadrupolo?

11)Culesladiferenciaentre eltndemenel espacioy losinstrumentosen tndem enel tiempo?Espectrometrade masas en tndempermitela producciny la identificacinde losionesfragmentodeunionseleccionado, en donde la utilizacin del tndem en el tiempo o tndem en el espacio depende de las fragmentaciones que ocurren entre las fases.El tndemen el espacio, los elementos de separacin estn fsicamente separadas y distintas, aunque hay una conexin fsica entre los elementos para mantener elalto vaco.Estos elementos pueden sersectores,cuadrupolo de transmisin, ode tiempo de vuelo.tndem en el tiempoAl hacer espectrometra de masas en tndemen el tiempo, la separacin se lleva a cabo con los iones atrapados en el mismo lugar, con la separacin de varios pasos que tienen lugar en el tiempo.Unatrampa de iones cuadrupolooFTMSinstrumento puede ser utilizado para dicho anlisis.instrumentos de captura puede realizar varios pasos de anlisis, que se refiere a veces como MSn(MS a la n).A menudo, el nmero de pasos, n, no se indica, pero a veces el valor especificado es, por ejemplo MS3seala tres etapas de separacin.

12)Puedesencontrarventajasy desventajasdeambos conceptosen tndemMS?

13)Expliqueel principio bsico deresonancia de los ionesdel ciclotrn(ICR).

La resonancia ion ciclotrn (ICR) se produce cuando un ion de velocidad v entra a un campo magntico uniforme B perpendicular a la direccin se mover en forma circular por la accin de las fuerzas de Lorentz, el radio est determinado por:

Donde por lo tanto la frecuencia angular esta expresada por:

Por lo tanto, la frecuencia angular del ciclotrn es independiente de la velocidad inicial de los iones, pero en funcin de su masa, carga, y el campo magntico.

Mediante la aplicacin de un campo elctrico transversal alternativo en la frecuencia del ciclotrn fc ( ) los iones se aceleran. Este campo puede ser aplicado por un par de electrodos RF colocados en los lados opuestos de la rbita. Como acelerar los iones, aumenta el radio de su rbita y el movimiento resultante genera una espira (fig.3 ) . por iones ms ligeros, la espiral alcanza el mismo radio con menos ciclos que en el casa de otros ms pesados, es decir, la espiral es ms pronunciada, por que los iones de baja masa necesitan menos energa que los iones de alta masa se acelere a una cierta velocidad.

Fig .3. Movimiento de los ionespositivosen uncampo magntico uniformeB. (a) El radioesunafuncinde lavelocidadde iones,perola frecuenciade circulacin fcnolo es. (b) excitacin de los iones por un campo elctrico oscilatorio de RF en su frecuencia de resonancia del ciclotrn.

14) Qu es FT-ICR?

15)Culessonlasdiferenciasen ladeteccinde ionesentre laICRy el FT-ICR?

16)Nombre delas principalesventajasdelmododedeteccinde ionesempleadoenFT-ICR Proporcionan relaciones seal/ruido (S/N) superiores, velocidades mayores y sensibilidad . Posee un poder de resolucin elecvado, pudiendo llegar entre 10 y 100 veces mayor que el un TOF convencional. La deteccinde ionesno es destructiva,es decir,los ionesno sepierdendespus de la deteccindandola oportunidad derealizarexperimentos MS/MS.Estatcnicaverstilque noslo es aplicable enorgnicos,inorgnicos,y laqumicafsica, sinotambinenla investigacin biotecnolgica

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