Posgrado
  1. Química Física  1.1. Termodinámica  1.1.1. Leyes de la Termodinámica  1.1.2. Entalpía y capacidad calorífica  1.1.3. Entropía y energía libre  1.1.4. Equilibrio de Fase  1.1.5. Termodinámica estadística  1.1.6. Ciclo termodinámico  1.1.7. Fugacidad y actividad  1.2. Química Cuántica  1.2.1. Principios de la mecánica cuántica  1.2.2. Ecuación de Schrödinger  1.2.3. Partícula en una caja  1.2.4. Operadores y valores propios  1.2.5. Orbitales atómicos  1.2.6. Teoría de orbitales moleculares  1.2.7. Teoría de perturbaciones  1.2.8. Teoría del enlace de valencia  1.2.9. Hibridación y enlace químico  1.3. Cinética química  1.3.1. Leyes de velocidad y mecanismos de reacción  1.3.2. Teoría de colisiones  1.3.3. Teoría del estado de transición  1.3.4. Cinética Enzimática  1.3.5. Reacciones en cadena y polimerización  1.3.6. Reacciones fotoquímicas  1.4. Mecánica estadística  1.4.1. Función de partición  1.4.2. Funciones de distribución molecular  1.4.3. Distribución de Boltzmann  1.4.4. Estadísticas de Bose–Einstein y Fermi–Dirac  1.5. Espectroscopía  1.5.1. Espectroscopía Rotacional  1.5.2. Espectroscopia Vibracional  1.5.3. Espectroscopía Electrónica  1.5.4. Espectroscopia de resonancia magnética nuclear  1.5.5. Espectrometría de Masas  1.5.6. Espectroscopía Raman  1.5.7. Espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica  1.6. Química de superficies y coloides  1.6.1. Isoterma de absorción  1.6.2. Tensión superficial y mojado  1.6.3. Estabilidad Coloidal  1.6.4. Catalisis  1.6.5. Emulsiones y micelas  1.7. Electroquímica  1.7.1. Ecuación de Nernst  1.7.2. Células electroquímicas  1.7.3. Conductividad y movilidad  1.7.4. Guerra  1.7.5. Celdas de combustible  1.7.6. Electrólisis
  2. Química orgánica  2.1. Mecanismo de reacción  2.1.1. Reacciones de sustitución nucleofílica  2.1.2. Reacciones de adición electrofílica  2.1.3. Reacciones de eliminación  2.1.4. Reacciones de reordenamiento  2.1.5. Reacciones radicales  2.1.6. Reacciones pericíclicas  2.2. Espectroscopia y determinación estructural  2.2.1. Espectroscopía UV-Vis  2.2.2. Espectroscopia IR  2.2.3. Espectroscopía de RMN  2.2.4. Espectrometría de Masa  2.2.5. Cristalografía de rayos X  2.3. Estereoscópico  2.3.1. Quiralidad y actividad óptica  2.3.2. Análisis estructural  2.3.3. Isomería geométrica  2.3.4. Estereoquímica Dinámica  2.4. Química Organometálica  2.4.1. Reactivos de organolitio y organomagnesio  2.4.2. Reacciones de acoplamiento cruzado catalizadas por paladio  2.4.3. Complejos de metales de transición  2.4.4. Enlace metal-carbono  2.5. Química de polímeros  2.5.1. Mecanismo de polimerización  2.5.2. Características de los Polímeros  2.5.3. Polímero Biodegradable  2.5.4. Polímero conductor  2.5.5. Polímeros supramoleculares  2.6. Química medicinal  2.6.1. Diseño y desarrollo de fármacos  2.6.2. Farmacocinética y farmacodinámica  2.6.3. Relaciones estructura-actividad  2.6.4. Acoplamiento molecular y selección de fármacos
  3. Química inorgánica  3.1. Química de coordinación  3.1.1. Teoría del campo cristalino  3.1.2. Teoría del campo de ligandos  3.1.3. Serie espectroquímica  3.1.4. Quelación y estabilidad  3.2. Química Organometálica  3.2.1. Carbonilos Metálicos  3.2.2. Catalysis por complejos organometálicos  3.2.3. Metalocenos  3.3. Química bioinorgánica  3.3.1. Metaloproteínas y enzimas  3.3.2. El rol de los metales en los sistemas biológicos  3.3.3. Transporte y almacenamiento de iones metálicos  3.4. Química del estado sólido  3.4.1. Estructuras Cristalinas  3.4.2. Teoría de bandas de los sólidos  3.4.3. Superconductors  3.4.4. Defectos en el cristal  3.5. Lantánidos y Actínidos  3.5.1. Configuración electrónica en lantánidos y actínidos  3.5.2. Química de coordinación de los lantánidos  3.5.3. Propiedades Magnéticas de los Lantánidos
  4. Química analítica  4.1. Cromatografía  4.1.1. Cromatografía de Gases  4.1.2. Cromatografía Líquida de Alta Resolución  4.1.3. Cromatografía en Capa Fina  4.2. Técnicas Espectroscópicas  4.2.1. Espectroscopía de absorción atómica  4.2.2. Difracción de rayos X  4.2.3. Espectroscopía de plasma acoplado inductivamente  4.3. Métodos electroanalíticos  4.3.1. Potenciometría  4.3.2. Voltametría  4.3.3. Colometría  4.4. Espectrometría de masas  4.4.1. Técnica de Ionización  4.4.2. Patrón de Fragmentación  4.5. Chemometría  4.5.1. Análisis multidisciplinario  4.5.2. Aprendizaje Automático en Química
  5. Química Teórica y Computacional  5.1. Simulación de dinámica molecular  5.1.1. Force fields and energy minimization  5.1.2. Simulación de Monte Carlo en simulaciones de dinámica molecular  5.2. Métodos químicos cuánticos  5.2.1. Teoría de Hartree–Fock  5.2.2. Teoría del funcional de la densidad  5.2.3. Métodos semiempíricos  5.3. Diseño computacional de fármacos  5.3.1. Alineamiento Molecular  5.3.2. Modelado QSAR  5.3.3. Tamizaje Virtual
  6. Bioquímica  6.1. Enzyme Kinetics  6.1.1. Cinética de Michaelis-Menten  6.1.2. Mecanismo de inhibición  6.2. Metabolismo y Bioenergética  6.2.1. Glicólisis  6.2.2. Ciclo del ácido cítrico  6.2.3. Cadena de transporte de electrones  6.3. Biología Molecular  6.3.1. Replicación y reparación del ADN  6.3.2. La síntesis de proteínas  6.3.3. Regulación Génica  6.4. Bioquímica Estructural  6.4.1. Plegado de proteínas  6.4.2. Biofísica de Membranas
  7. Química Ambiental  7.1. Química Atmosférica  7.1.1. Gases de efecto invernadero  7.1.2. Agotamiento del ozono  7.1.3. Contaminantes del aire y humo  7.2. Química del Agua  7.2.1. pH y dureza del agua  7.2.2. Tratamiento de aguas residuales  7.2.3. Química Acuática  7.3. Química del Suelo  7.3.1. Contaminación por metales pesados  7.3.2. pH del Suelo y Amortiguación  7.3.3. Ciclo de nutrientes  7.4. Toxicología y Seguridad Química  7.4.1. Toxicocinética  7.4.2. Evaluación de Riesgos en Toxicología y Seguridad Química en Química Ambiental  7.4.3. Efectos de los contaminantes en el medio ambiente

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Técnica de Ionización


La espectrometría de masas (EM) es una poderosa técnica analítica utilizada para determinar la relación masa-carga de los iones. Es una herramienta esencial para analizar la composición de sustancias y juega un papel vital en una variedad de campos, incluyendo la química, la biología y la ciencia ambiental. Uno de los aspectos clave de la espectrometría de masas es el proceso de ionización, que implica convertir moléculas en iones para que puedan ser manipuladas y detectadas por un espectrómetro de masas. En esta lección, exploraremos las diversas técnicas de ionización utilizadas en la espectrometría de masas, brindando una comprensión completa de sus principios, aplicaciones e importancia.

Introducción a la técnica de ionización

En espectrometría de masas, la ionización es el paso donde las moléculas neutras se convierten en partículas cargadas, usualmente iones. Esto es importante porque los espectrómetros de masas solo pueden detectar partículas cargadas. Los métodos de ionización varían dependiendo de la naturaleza de la muestra, la sensibilidad deseada y el tipo de información buscada en el análisis.

¿Por qué es importante la ionización?

La ionización es importante por varias razones:

  • Detección: Solo los iones pueden detectarse en la espectrometría de masas.
  • Fragmentación: La ionización puede causar que las moléculas se rompan en fragmentos, proporcionando información sobre la estructura del compuesto.
  • Sensibilidad: La ionización efectiva mejora los límites de detección, haciendo posible la medición de muestras de baja concentración.

Técnicas comunes de ionización

Las técnicas de ionización más comúnmente utilizadas en la espectrometría de masas se describen a continuación:

1. Ionización por electrones (EI)

La ionización por electrones es uno de los métodos de ionización más antiguos y ampliamente utilizados. En esta técnica, un haz de electrones se utiliza para ionizar moléculas gaseosas, a menudo resultando en una fragmentación significativa. Esto ayuda a identificar características estructurales de los compuestos.

M + e⁻ → M⁺• + 2e⁻

Aquí, M representa la molécula que se ioniza, e⁻ es un electrón y M⁺• es el ion resultante.

El Proceso de EI

2. Ionización química (CI)

La ionización química es una alternativa más suave a la ionización por electrones. Involucra ionizar un gas reactivo, que luego reacciona con las moléculas de la muestra para producir iones. Este método generalmente resulta en menos fragmentación.

Gas reactivo + e⁻ → Gas reactivo⁺ → Gas reactivo⁻ Gas reactivo⁺ + M → MH⁺ + productos

MH⁺ usualmente representa la forma protonada de la molécula.

3. Desorción/ionización por láser asistida por matriz (MALDI)

MALDI es una técnica utilizada principalmente para el análisis de biomoléculas y moléculas orgánicas grandes que son propensas a la fragmentación. Primero, un material de matriz se mezcla con el analito, que luego absorbe energía de un láser para facilitar la ionización.

Matriz + hv → Matriz⁺ + e⁻ Matriz⁺ + M → M⁺ + Matriz

En este caso, hv se refiere a los fotones emitidos por el láser, y Matriz se refiere al material de matriz utilizado en el proceso.

Matriz MALDI

4. Ionización por electrospray (ESI)

La ionización por electrospray se usa típicamente para moléculas grandes y polares, como proteínas y ácidos nucleicos. En ESI, la muestra líquida se atomiza a través de una boquilla fina a alto voltaje, creando gotas cargadas que finalmente generan iones.

Muestra líquida → Gotas cargadas → Iones en fase gaseosa
Procedimiento ESI

5. Bombardeo de átomos rápidos (FAB) y espectrometría de masas de iones secundarios líquidos (LSIMS)

Ambas técnicas son prevalentes para ionizar compuestos polares y no volátiles. FAB utiliza átomos de alta energía para bombardear la muestra, mientras que LSIMS utiliza un haz de iones. Tales técnicas se utilizan cuando otros métodos de ionización son menos efectivos.

Muestra + Haz de átomo/ion → Iones moleculares

6. Ionización química a presión atmosférica (APCI)

APCI está relacionada con ESI y se usa generalmente para moléculas pequeñas y térmicamente estables. Implica ionizar un solvente a presión atmosférica, que posteriormente ioniza la muestra.

Solvente + Descarga de Corona → Iones del solvente Iones del solvente + M → MH⁺ + productos

Elegir la tecnología de ionización adecuada

Elegir la técnica de ionización adecuada depende de varios factores, incluyendo la naturaleza de la muestra, el peso molecular, la polaridad y el nivel deseado de fragmentación. Aquí hay una guía para ayudar a seleccionar la mejor técnica:

  • MALDI y ESI: Mejor para biomoléculas y polímeros orgánicos debido a su gran tamaño y tendencia a fragmentarse.
  • EI: Ideal para compuestos pequeños e inestables y moléculas donde la fragmentación es útil para la elucidación estructural.
  • CI: Se usa cuando se requiere ionización suave para preservar el ion molecular.
  • APCI: Adecuada para compuestos no polares pequeños a medianos.
  • FAB y LSIMS: Efectivas para compuestos polares y no volátiles.

Tendencias futuras en la tecnología de ionización

El campo de la espectrometría de masas y las técnicas de ionización está evolucionando constantemente. Las tendencias futuras probablemente se centrarán en aumentar la sensibilidad, el poder de resolución y la velocidad de análisis, mientras se minimizan los requisitos de preparación de muestras. Las técnicas híbridas y los métodos de ionización en ambientes son áreas que están ganando interés.

Técnica de ionización en ambiente

Estas técnicas permiten generar iones directamente de las muestras en su entorno natural, con poca o ninguna preparación de la muestra. Tales métodos pueden agilizar significativamente el proceso analítico.

Algunos ejemplos incluyen ionización por electrospray de desorción (DESI) y análisis directo en tiempo real (DART). Estos están siendo cada vez más utilizados en aplicaciones de diagnóstico para proporcionar un análisis rápido y preciso.

Conclusión

La ionización es un componente vital de la espectrometría de masas, proporcionando métodos para convertir muestras en iones para su detección y análisis. Cada técnica tiene sus propias fortalezas y aplicaciones, y seleccionar el método de ionización adecuado es fundamental para obtener resultados fiables y significativos. A medida que la tecnología evoluciona, los avances futuros en técnicas de ionización sin duda expandirán aún más las capacidades y aplicaciones de la espectrometría de masas.


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