Chimica generale

MALDI: tecnica di ionizzazione soft per molecole apolari ad elevato peso molecolare

La tecnica MALDI (Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization) viene utilizzata per le molecole apolari ad elevato peso molecolare. Si basa sull'eccitazione delle molecole del campione con un raggio laser. Il composto viene mescolato ad una matrice che assorbe intensamente la lunghezza d'onda del laser. La miscela viene poi asciugata a qualunque solvente rimosso, risultando in una soluzione solida. Attraverso il "desorbimento laser" viene indotto il riscaldamento della soluzione e la sublimazione della matrice. Una certa energia viene trasferita alle molecole di analita che si ionizzano.

Analizzatori di massa: trappola ionica

Gli analizzatori di massa hanno determinati parametri strumentali come la risoluzione di massa, l'accuratezza di massa, il range di massa, la sensibilità e la velocità di scansione. Tra gli analizzatori di massa conosciuti ci sono l'analizzatore quadrupolare, la trappola ionica e il TOF (analizzatore a tempo di volo). L'analizzatore trappola ionica è uno di questi.

La trappola ionica può essere immaginata come un quadrupolo chiuso su se stesso a forma di ciambella, formata da elettrodi circolari e dagli end caps. La sovrapposizione di potenziali (continuo e alternato) fa sì che gli ioni intrappolati percorrano una traiettoria a forma di 8, e verranno espulsi solamente quelli di un determinato m/z. Per quanto riguarda l'acquisizione cromatografica, esistono due modi principali. Il primo modo, chiamato Scan, consiste nel monitoraggio della corrente ionica totale, ovvero di tutti gli ioni di tutte le masse rilevate entro un certo valore m/z. Il cromatogramma ottenuto in questo modo è chiamato total ion chromatogram (TIC). L'altro modo, chiamato selected ion monitoring (SIM), consiste nel monitorare solamente alcuni ioni con determinati m/z. Questo permette di incrementare la selettività degli analiti di interesse e migliorare la sensibilità, diminuendo la risposta di qualsiasi altro segnale.

Cos'è lo spettro di massa e la differenza tra EI e ESI.

Lo spettro di massa è un grafico dove compaiono sulla asse delle ascisse il rapporto massa/carica degli ioni e sull'asse delle ordinate l'abbondanza relativa. Le linee che compaiono sul grafico rappresentano gli ioni e l'altezza di tali linee rappresenta l'abbondanza relativa dello ione rispetto all'isotopo più abbondante.

Le differenze tra EI e ESI sono diverse. Innanzitutto, EI (Electron Ionization) è una ionizzazione fisica e avviene in fase gassosa, mentre ESI (Electron Spray Ionization) è una ionizzazione chimica e avviene nella fase liquida. La formazione degli ioni nel EI avviene in fase gassosa in condizioni di sottovuoto, mentre nell'ESI la formazione degli ioni avviene in fase liquida e senza sottovuoto. L'ESI è una tecnica di ionizzazione vera e propria, ma trasferisce ioni già presenti nella fase liquida della colonna cromatografica verso la fase gassosa.

Per permettere l'analisi spettroscopia, l'ESI non ironizza nulla. La ionizzazione avviene prima attraverso semplici reazioni chimiche.

27) Descrivere la tecnica di EI in spettrometria di massa spiegando anche quali vantaggi offre e quali sostanze si utilizza.

La ionizzazione elettronica (EI) in spettrometria di massa prevede un'interazione tra un'onda elettromagnetica di 70 eV ed una molecola neutra. La EI è una ionizzazione fisica in fase gassosa, dunque è adatta a più molecole volatili e volatizzabili, stabili al calore, mentre non è adatta a proteine e macromolecole. Con questo tipo di ionizzazione si usa come processo cromatografico. Essendo una ionizzazione di tipo fisico, fornisce una elevata quantità di energia vibrazionale alla molecola con conseguente frammentazione della molecola stessa. La EI avviene all'interno di uno spazio metallico al cui interno sono presenti degli elettrodi, un filamento di tungsteno percorso da

corrente e delle lentielettrostatiche. Il filamento di tungsteno quando viene acceso inizia a liberare elettroni nella fase gassosa, si forma dunque un fascio elettronico che va dal filamento all’anodo. Uno di questi elettroni, durante il tragitto, incontrerà una molecola che si trova nella fase gassosa, se l’interazione dell’elettrone con la molecola è intensa, questo elettrone “strappa” via un elettrone dalla molecola che diventa uno ione positivo radicalico. La molecola non è più stabile e ha due possibilità: o rimane intera e forma lo ione molecolare, oppure l’energia interna che la molecola ha acquistato porta alla rottura dei legami portando alla formazione di frammenti, uno carico positivamente e l’altro neutro. La caratteristica principale di questa tecnica è la probabilità che una molecola si frantumi o no e la probabilità che una carica si posizioni su un frammento o su un altro è

riproducibile e dipende dalle caratteristiche strumentali della molecola. I vantaggi della EI sono anche che ha degli spettri ben interpretabili, la frammentazione fornisce informazioni di tipo strumentale ed infine gli spettri sono riproducibili. 28) Indicare quale tecnica di ionizzazione mass spettrometrica è più adatta per analizzare una miscela di pesticidi estratti da bucce di mele; sapendo che si tratta di sostanze a basso peso molecolare termostatici evolatili. Motivare la risposta e descrivere la tecnica. IONIZZAZIONE ELETTRONICA 29) Descrivere la tecnica di ionizzazione ESI. È una tecnica che ha rivoluzionato le tecniche di ionizzazione e che ben si adatta all'analisi sia di piccole molecole che di grandi proteine. È una ionizzazione chimica e avviene in fase liquida. Questo comporta che le molecole non devono essere per forza termostabili e dunque il range di composti che può essere analizzato è molto ampio. Il funzionamento prevede

che tutto quello che proviene dalla colonna cromatografica passi attraverso un capillare. Questo capillare è uno spray emitter ovvero un capillare che all'estremità emette un electro spray. È importante sottolineare che non è questo potenziale a generare altri ioni; gli ioni già si formano prima, durante la separazione cromatografica. Il ruolo dell'electrospray è quello di liberare gli ioni in fase gassosa. Infatti la differenza di potenziale genera un aerosol di goccioline, contenenti gli ioni, cariche elettricamente. La carica di queste goccioline le disgrega portando alla liberazione di soli ioni.

29) Quali sono i meccanismi di ritenzione più comuni in HPLC. In dettaglio almeno uno.

HPCL: tecnica utilizzata per separare e purificare i composti di una miscela

I meccanismi di ritenzione più comuni in HPLC sono l'adsorbimento, ripartizione, esclusione dimensionale e scambio ionico. La colonna ad adsorbimento è un

significa che la fase mobile deve essere in grado di "riprendersi" le molecole legate alla fase stazionaria, altrimenti queste non uscirebbero più dalla colonna. Pertanto, anche la fase mobile deve essere scelta accuratamente in base alla fase stazionaria utilizzata. Da questa competizione e dalla diversa affinità delle sostanze dipenderanno i diversi tempi di uscita delle diverse sostanze dalla colonna. Il gel di silice è la fase stazionaria più utilizzata in quanto ha una superficie ottima con caratteristiche polari, adatta quindi alla separazione di molecole polari. 30) Qual è il compito di un rivelatore cromatografico? Cosa significa?si intende per rivelatore universale o selettivo? Descrivere UV-VISI rivelatori sono posti dopo la colonna cromatografica e hanno il compito di tradurre il passaggio delle diverse sostanze in segnale elettrico. I rivelatori possono essere selettivi o universali ossia al fatto se rispondono solo a specifici analiti o se invece generano un segnale al passaggio di qualsiasi sostanza. Il rivelatore UV-VIS è il più comune rivelatore per composti che assorbono nell'ultravioletto e nel visibile. Questo rivelatore ha il compito di calcolare l'assorbanza ovvero una grandezza che esprime la quantità di luce che una specie chimica è in grado di assorbire. In linea massima il rivelatore UV-VS è molto buono per un'analisi quantitativa; da un punto di vista qualitativo invece non è l'ideale. Esistono 3 tipologie di questo rivelatore: a lunghezza d'onda fissa, a lunghezza d'onda variabile e a serie di diodi. 31) Descrivere ilfunzionamento di un analizzatore quadrupolo di uno spettrometro di massa. L'analizzatore quadruplo è uno dei 3 tipi di analizzatori in campo della spettrometria di massa. Questo tipo di analizzatore è economico, con una risoluzione medio-bassa e può essere accoppiato alla GC o all'HPLC attraverso un'interfaccia electrospray. Nonostante la bassa risoluzione, è uno strumento semplice. 32) Descrivere cromatografia di ripartizione in HPLC. Le colonne di ripartizione sono le colonne più utilizzate perché sono le più versatili, vengono utilizzate per esempio per separare composti non ionici. Si chiamano colonne di ripartizione perché l'analita si ripartisce tra due fasi liquide. Dunque, la fase stazionaria in questo caso è uno strato liquido depositato sopra la superficie di particelle di silice; la silice, rivestita di questa superficie liquida macromolecolare, funge semplicemente da impalcatura. Il principio che

Il meccanismo di ritenzione della cromatografia ad adsorbimento si basa sull'interazione tra la fase stazionaria e il campione da separare. La fase stazionaria è costituita da un materiale solido, come la silice, che ha gruppi funzionali in grado di adsorbire le molecole del campione. Questi gruppi funzionali possono essere polari o apolari, a seconda del tipo di separazione desiderata.

Quando il campione viene applicato sulla colonna cromatografica, le molecole interagiscono con i gruppi funzionali della fase stazionaria. Le molecole più fortemente adsorbite impiegheranno più tempo per attraversare la colonna, mentre quelle meno adsorbite si muoveranno più velocemente. In questo modo, le diverse componenti del campione vengono separate in base alla loro affinità per la fase stazionaria.

La cromatografia a ripartizione, invece, si basa sulla distribuzione di una sostanza tra una fase mobile e una fase stazionaria liquida. La fase stazionaria è costituita da un liquido immobilizzato su una superficie solida, come la silice. La fase mobile è un solvente che scorre attraverso la colonna.

Quando il campione viene applicato sulla colonna, le molecole si distribuiscono tra la fase mobile e la fase stazionaria in base al loro coefficiente di ripartizione K. Le molecole con un alto valore di K saranno più fortemente trattenute dalla fase stazionaria e impiegheranno più tempo per attraversare la colonna, mentre quelle con un basso valore di K si muoveranno più velocemente. In questo modo, le diverse componenti del campione vengono separate in base alla loro affinità per la fase stazionaria.

La cromatografia a scambio ionico si basa sull'interazione tra ioni carichi presenti nel campione e gruppi funzionali carichi presenti sulla fase stazionaria. La fase stazionaria è costituita da una resina che contiene gruppi funzionali carichi positivamente o negativamente.

Quando il campione viene applicato sulla colonna, gli ioni carichi presenti nel campione si legano ai gruppi funzionali carichi della fase stazionaria. La separazione avviene in base alla carica e alla dimensione degli ioni. Gli ioni più fortemente legati impiegheranno più tempo per attraversare la colonna, mentre quelli meno legati si muoveranno più velocemente. In questo modo, le diverse specie ioniche presenti nel campione vengono separate.

Infine, la cromatografia a elusione si basa sulla dimensione delle molecole del campione. La fase stazionaria è costituita da una colonna con pori di dimensioni specifiche. Le molecole più grandi non possono penetrare nei pori e vengono quindi eluite più velocemente, mentre le molecole più piccole possono penetrare nei pori e impiegano più tempo per attraversare la colonna. In questo modo, le diverse dimensioni delle molecole del campione vengono separate.

dimensionalela cromatografia a scambio ionico è un tipo di cromatografia predisposta alla separazione di composti che presentano una carica netta, ovvero gli ioni. Avendo a che fare con degli ioni, si cerca di sfruttare l'attrazione elettrostatica fra cariche.