Analisi strumentale

RIVELATORE A IONIZZAZIONE DI FIAMMA (FID)

Serve per rivelare composti organici (sono gli unici analizzabili in GC). E' il rilevatore GC più diffuso ed è il più sensibile per la rivelazione di idrocarburi con un intervallo di linearità di 6-7 ordini di grandezza (è un vantaggio perché ci dà una risposta lineare sia che l'analita sia in concentrazioni basse sia che sia in concentrazioni alte) e LOD nel range del picogrammi ofemtogrammi. Si basa sul fatto che molti composti organici, quando bruciano in una fiamma, producono intermedi ionici che possono aumentare la conducibilità della fiamma stessa. C'è un bruciatore, cioè una fiamma ad H e aria ad elevata T (anche 450 gradi) per garantire la decomposizione della > dei composti organici: la sostanza che brucia genera ioni al C, i quali aumentano la conducibilità della fiamma. Sopra e sotto la fiamma ci sono due elettrodi che ci permettono di misurare.la conducibilità della fiamma, la quale avrà un valore basale quando passa il gas inerte e poi varierà con il passaggio dell'analita; la variazione della conducibilità dipende dall'analita e dalla concentrazione dello stesso. La risposta dipende dalla concentrazione, quindi per cui si può usare a fini quantitativi. APPLICAZIONI GC: Questa tecnica analitica può essere utilizzata per un ampio range di composti organici volatili o semivolatili (fino a 40-50 atomi di carbonio) generalmente non molto polari se non previa derivatizzazione. Campioni per l'analisi ambientale Essenze (che sono volatili) Grassi, carboidrati e proteine nel campo alimentare, ad esempio si analizza l'aroma del caffè che è volatile Farmaci (incluso farmaci chirali) anche impurezze ANALISI DI CANFORA E MENTOLO IN VICKS VAPORUB: La canfora e mentolo hanno PM bassi e sono molecole a media polarità. Hanno punti di ebollizione compatibili con la gas cromatografia. Il citronellale.

è lo STD interno che ha un punto di eb vicino a canfora ementolo e ha una lipofila simile si comporta in maniera analoga ai due analiti ma non coeluisce.canfora e mentolo non hanno gruppi cromoforici, il rivelatore è mantenuto ad alta T.

CONDIZIONI CROMATOGRAFICHE:

• COLONNA (CAPILLARE CON POLISILOSSANO DERIVATIZZATO): SE 54, 25 m (èabbastanza lunga), i.d. 0,32 mm, film 0,4-0,45 micron
• INIEZIONESPLIT 1:5, 250 °C (è la temperatura dell’iniettore e ha una temperatura superiorea quella di ebollizione degli analiti e dello standard interno), 1 microlitro di volume diiniezione (di solito si è tra 1.5 fino a 10 microlitri e in questo modo si ha una maggioreprobabilità di errore, non c’è campionamento del volume).
• GAS DI TRASPORTO: ELIO 2.0 millilitri/minuto
• PROGRAMMATA (SEPARAZIONE IN GRADIENTE LINEARE): da 135°C a 150 °,l’incremento è di 2.5°C/minuto. Si ha un’analisi completa in 6 minuti.
• RIVELATORE:

FID a 250 °C (analizza tutti i composti organici)

SPLIT: 1:5 il volume di soluzione che entra nell'iniettore, e che viene mescolato con il gas di trasporto, è splittato e quindi solo 1/5 è portato in colonna (senza split tutto passa nella colonna).

LA FASE S E' CON 95% DIMETIL DIFENILPOLISILOSSANO CHE MODULANO LA LIPOFILIA DELLA COLONNA.

SPETTROMETRIA DI MASSA:

Tecnica analitica che determina la massa di composti mediante la misura del rapporto massa/carica (m/z) dei corrispondenti ioni gassosi.

Tali ioni si formano attraverso un processo di desorbimento (passaggio dall'analita dalla fase condensata, solido o liquida, a quella gassosa) e uno di ionizzazione (acquisizione o perdita di cariche nette, positive o negative).

Tutti gli analiti che non sono ionizzabili non sono rilevabili come le molecole grandi o apolari. Questi due passaggi avvengono in una parte dello strumento chiamata sorgente ionica.

Spettro di massa, è un grafico che riporta

sull'asse delle ascisse i valori di m/z e su quello delle ordinate l'intensità ionica, o più frequentemente l'abbondanza relativa. È un rivelatore universale e molto sensibile. SCHEMA DI UNO SPETTROMETRO DI MASSA: Il sistema, cioè analizzatore e rivelatore, lavora a pressione ridotta pari a 10^-6 torr: il fatto di mantenere il vuoto e quindi una pressione ridotta, è fondamentale per il lavoro del rivelatore. La bassa pressione è mantenuta grazie a pompe ad alto vuoto, che sono connesse allo strumento. Nella parte iniziale c'è la sorgente ionica che non è sempre tenuta a pressione ridotta, dipende dal tipo di sorgente (alcune lavorano a pressione atmosferica). 1- Introduzione dell'analita nello spettrometro di massa (SISTEMA DI INIEZIONE sistema di introduzione del campione che può essere diverso). 2- Produzione degli ioni dal campione (desorbimento e ionizzazione) (SORGENTE IONICA ècampioni tramite una sorgente esterna, oppure può essere integrato in un sistema di analisi completo, con un'interfaccia dedicata per l'introduzione dei campioni. ANALIZZATORE: L'analizzatore è una componente fondamentale dello spettrometro di massa, responsabile della separazione degli ioni in base al loro rapporto massa-carica (m/z). Esistono diversi tipi di analizzatori, come ad esempio il quadrupolo, il TOF (Time-of-Flight), il settore magnetico, il quadrupolo ion trap, ecc. RIVELATORE: Il rivelatore è l'elemento che permette di determinare gli ioni prodotti con un determinato rapporto m/z. Il rivelatore converte l'energia ionica in un segnale elettrico, che può essere poi analizzato e interpretato. ANALISI DEI DATI: Dopo l'acquisizione dei dati, è necessario analizzarli utilizzando un software dedicato. Questo software elabora i dati acquisiti e produce lo spettro di massa, che rappresenta la distribuzione degli ioni in funzione del loro rapporto m/z. COMPONENTI PRINCIPALI: Lo spettrometro di massa può essere composto da diversi elementi combinati insieme. L'introduzione dei campioni può avvenire tramite una sorgente fissa o intercambiabile, mentre l'analizzatore può essere fisso o variabile. Anche il rivelatore può essere diverso a seconda dello strumento utilizzato. Inoltre, il software utilizzato dipende dal produttore dello spettrometro di massa.

campione diretta o essere accoppiati con sistemi cromatografici tramite interfaccia dedicata (in questo caso si può fare un introduzione diretta del campione tramite siringa infusione diretta).

Per poter effettuare l'analisi di un campione che è inizialmente a pressione atmosferica (760 torr) è necessario che la sua introduzione nel sistema non vada al alterare il vuoto presente (10-6 torr).

Metodi più comuni:

• inserimento diretto del campione tramite sonde, piastre o supporti speciali es. MALDI, DIOS)
• la soluzione del campione o il campione solido vengono depositati sulla superficie di una sonda o di una piastra (non ho connessione diretta con il sistema separativo): si lascia evaporare il solvente, poi la sonda è posta in una camera della sorgente in cui si effettua il desorbimento e ionizzazione.
• infusione diretta lo spettrometro di massa è da banco: quelli che analizzano sostanze liquide presentano un sistema a siringa, cioè hanno un

supporto su cui si appoggia la siringa a puntapiatta, che contiene la soluzione dell'analita; poi c'è una levetta che funge da pistone e che viene spostata dal sistema di iniezione in modo da spingere il pistone per far si che il contenuto della siringa sia infuso in maniera costante all'interno della sorgente (non ho separazione a monte). l'analizzatore di massa costituisce una seconda fonte di separazione per composti che hanno peso e carica diversi. accoppiamento con sistemi cromatografici (GC-MS, LC-MS, CE(elettroforesi capillare)-MS). Richiede la presenza di un'interfaccia. Sviluppate nel corso degli anni per queste tecniche separative (nell'ordine scritto) gli analiti sono separati tramite la tecnica analitica specifica e poi vengono direttamente convogliati con lo spettrometro di massa: gli analiti arrivano in base al tempo di eluizione alla sorgente dove verranno desorbiti e ionizzati e caratterizzati. La quantità di prodotto necessario per

Registrare uno spettro è dell'ordine dei microgrammi/nanogrammi.

ACCOPPIAMENTO LC-MS:

L'accoppiamento LC/MS è stato tentato già alla fine degli anni '60 ma soltanto dalla metà degli anni '70 appaiono le prime pubblicazioni scientifiche. Ci è voluto tempo per accoppiare la LC al MS rispetto alla GS perché l'accoppiamento presenta aspetti complessi. Difficoltà derivanti dal fatto che in HPLC si utilizzano solventi molto diversi, in funzione del tipo di analisi, inoltre i flussi in LC sono molto elevati tali da imporre interfacce con capacità di arricchimento molto superiori rispetto alla GC-MS. Infatti se accoppiamo il cromatografo liquido con una sorgente classica, a causa del fatto che abbiamo una soluzione, abbiamo una differenza di pressione: l'analizzatore deve essere mantenuto a una pressione ridotta, mentre la sorgente deve operare la trasformazione dell'analita in forma gassosa e ionizzata quindi da.

liquido si deve passare a gas sia per i solventi che per l'analita questo genera una grande quantità di ioni/molecole volatili del solvente, visto che è il componente più presente nella soluzione e quindi essendo le molecole gassose di solvente così elevate, abbattono il vuoto dell'analizzatore, così che non funziona più. Il secondo problema è dato dalla differenza di pressione: se analizzatore e sorgente sono a pressione ridotta, mentre l'HPLC è a pressione ambiente abbiamo una differenza di pressione significativa, che provoca un'aspirazione del liquido dal sistema cromatografico alla sorgente (ho un delta P che viene equilibrato dal risucchio di liquido fino a che le pressioni non sono uguali) ciò determina il collasso del detector e uno sfasamento della separazione (il flusso è alterato perché la pompa spinge e la sorgente aspira). Fino a che non sono state inventate le sorgenti a pressione atmosferica,

l'interfaccia LC-MS non è stata possibile, mentre era stata sviluppata l'interfaccia GC-MS. Questo perché in GC il gas di trasporto, che non è ionizzabile, e l'analita sono già vaporizzati. Un altro problema è che con LC si usa la fase inversa (in spettrometria si analizzano composti vaporizzati, per cui non troppo polari, ma ionizzabili): in fase inversa si usa come FM una miscela di solvente organico e fase acquosa tamponata o contenente acido/base. I tamponi classici, cioè i sali inorganici, non sono volatili e quindi sono incompatibili con MS (si devono usare quindi dei tamponi volatili compatibili con lo MS: decompongono in sorgente originando molecole volatili e sono derivati dell'acido carbonico, come il bicarbonato d'ammonio con il controione, in ambiente basico, si forma ammoniaca, CO2 e acqua e non dà depositi salini; posso avere anche l'acido formico, l'acido trifluoroacetico che dà coppia.onizzazione è un processo che permette di separare le sostanze presenti nel campione in componenti ionici. Durante l'ionizzazione, le molecole vengono caricate elettricamente, creando ioni positivi e negativi. Questi ioni possono essere separati e rilevati utilizzando un rivelatore specifico. L'ionizzazione è un passaggio fondamentale nella spettrometria di massa, una tecnica analitica utilizzata per identificare e quantificare le sostanze presenti in un campione.