Spettrometria di massa

Metodi di ionizzazione principali

1. Ionizzazione per impatto elettronico (EI)

Tipo: hard

 Energia: 70 eV

 ≈

Meccanismo: bombardamento del campione con elettroni ad alta energia espulsione di

→

 elettroni formazione di ioni radicalici (M⁺•).

→

Effetto: forte frammentazione utile per ottenere informazioni sulla struttura.

→

 Limite: adatta solo a piccole molecole (M < 400 u).



2. Ionizzazione chimica (CI)

Tipo: soft

 Gas reagente: metano, isobutano o ammoniaca

 Meccanismo: il gas viene ionizzato produce ioni reagenti questi trasferiscono un protone

→ →

 alla molecola analita.

Risultato: ioni (M+H)⁺, (M+15)⁺, (M+29)⁺, (M+41)⁺, (M+18)⁺ a seconda del gas usato.

 Effetto: frammentazione ridotta, mantiene l’informazione sul peso molecolare.



3. Ionizzazione per desorbimento (FAB e MALDI)

➤ FAB (Fast Atom Bombardment)

Tipo: soft

 Campione: disciolto in una matrice liquida (glicerolo).

 Bombardamento con atomi veloci di argon o xenon.

 Produce ioni (M+H)⁺ e (M+Na)⁺.

 Adatta a polimeri e biomolecole (10⁴–10⁵ Da).

 Può generare anche ioni negativi per deprotonazione.



➤ MALDI (Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization)

Tipo: soft

 Meccanismo: il campione è miscelato con una matrice solida (acido sinapinico o 2,5-

 diidrossibenzoico).

Un laser (UV o IR) colpisce la matrice questa assorbe energia e trasferisce cariche al

→

 campione.

Vantaggi: bastano pochissime picomoli di campione; ideale per biomolecole e macromolecole.



4. Ionizzazione elettrospray (ESI – Electrospray Ionization)

Tecnica soft, fondamentale nei sistemi LC-MS.

Principio

Il campione in soluzione passa attraverso un ago metallico ad alta tensione (3–5 kV).

Si formano goccioline cariche che incontrano un flusso di azoto caldo il solvente evapora le

→ →

gocce esplodono (esplosione coulombiana) si liberano gli ioni.

→

Fasi del processo

1. Nebulizzazione: formazione di aerosol carichi.

2. Essiccamento: l’azoto caldo riduce il solvente.

3. Esplosione coulombiana: la goccia si divide in gocce sempre più piccole.

4. Formazione degli ioni: evaporato il solvente, gli ioni liberi vengono diretti all’analizzatore.

Caratteristiche

Proprietà Descrizione

Tipo di ionizzazione Soft

Stato del campione Liquido

Tipo di ioni prodotti Cariche multiple (M+nH)ⁿ⁺

Applicazioni Polimeri, proteine, biomolecole

Compatibilità HPLC

Frammentazione Minima

Soft vs Hard ionization

Tipo Energia Effetto sulla molecola Informazione ottenuta

Soft Bassa Molecola intatta Peso molecolare

Hard Alta Molecola frammentata Struttura molecolare

Spesso si utilizzano entrambe: prima soft per ottenere la massa, poi hard per studiare le

frammentazioni.

Risoluzione nello spettrometro di massa

La risoluzione (R) indica la capacità di distinguere due picchi vicini:

= Δ

Due picchi si considerano risolti se non si sovrappongono più del 10%.

Gli strumenti ad alta risoluzione (HRMS) riescono a distinguere differenze fino alla quarta cifra

decimale, permettendo di separare molecole con massa nominale identica, ma formula diversa (es.

etanolo e acido formico).

HPLC–MS

L’accoppiamento tra cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC) e spettrometria di massa (MS)

permette di:

separare i componenti di una miscela complessa,

 identificarli e quantificarli con grande precisione.



La ESI è la sorgente ideale per questo tipo di analisi, grazie alla sua compatibilità con la fase liquida e

la capacità di generare ioni multipli.

Schema riassuntivo dei metodi di ionizzazione

Stato del

Metodo Tipo Energia Frammentazione Applicazioni principali

campione

EI (Impatto elettronico) Hard Gas Alta Alta Piccole molecole

CI (Ionizzazione Composti organici

Soft Gas Media Bassa

chimica) volatili

FAB Soft Liquido Media Minima Polimeri, biomolecole

Proteine,

MALDI Soft Solido Media Minima macromolecole

ESI Soft Liquido Regolabile Minima HPLC-MS, biomolecole