Pós-graduação
  1. Química Física  1.1. Termodinâmica  1.1.1. Leis da Termodinâmica  1.1.2. Entalpia e capacidade térmica  1.1.3. Entropia e energia livre  1.1.4. Equilíbrio de Fases  1.1.5. Termodinâmica estatística  1.1.6. Ciclo termodinâmico  1.1.7. Fugacidade e atividade  1.2. Química Quântica  1.2.1. Princípios da mecânica quântica  1.2.2. Equação de Schrödinger  1.2.3. Partícula em uma caixa  1.2.4. Operadores e autovalores  1.2.5. Orbitais atômicos  1.2.6. Teoria do orbital molecular  1.2.7. Teoria de Perturbação  1.2.8. Teoria de ligação de valência  1.2.9. Hibridização e ligação química  1.3. Cinética química  1.3.1. Leis de velocidade e mecanismos de reação  1.3.2. Teoria das colisões  1.3.3. Teoria do estado de transição  1.3.4. Cinética Enzimática  1.3.5. Reações em Cadeia e Polimerização  1.3.6. Reações fotoquímicas  1.4. Mecânica estatística  1.4.1. Funções de Partição  1.4.2. Funções de distribuição molecular  1.4.3. Distribuição de Boltzmann  1.4.4. Estatísticas de Bose–Einstein e Fermi–Dirac  1.5. Espectroscopia  1.5.1. Rotational Spectroscopy  1.5.2. Espectroscopia Vibracional  1.5.3. Espectroscopia Eletrônica  1.5.4. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear  1.5.5. Espectrometria de Massa  1.5.6. Espectroscopia Raman  1.5.7. Espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica  1.6. Química de superfícies e coloidal  1.6.1. Isoterma de absorção  1.6.2. Tensão Superficial e Molhabilidade  1.6.3. Estabilidade Coloidal  1.6.4. Catalysis  1.6.5. Emulsões e micelas  1.7. Eletroquímica  1.7.1. Equação de Nernst  1.7.2. Células eletroquímicas  1.7.3. Condutividade e mobilidade  1.7.4. Guerra  1.7.5. Células de combustível  1.7.6. Eletrólise
  2. Química orgânica  2.1. Mecanismo de Reação  2.1.1. Reações de substituição nucleofílica  2.1.2. Reações de adição eletrofílica  2.1.3. Reações de eliminação  2.1.4. Reações de rearranjo  2.1.5. Reações radicais  2.1.6. Reações pericíclicas  2.2. Espectroscopia e determinação estrutural  2.2.1. Espectroscopia UV-Vis  2.2.2. Espectroscopia IR  2.2.3. Espectroscopia de RMN  2.2.4. Espectrometria de Massas  2.2.5. Cristalografia de Raios X  2.3. Estereoscópico  2.3.1. Quiralidade e atividade óptica  2.3.2. Análise estrutural  2.3.3. Isomerismo geométrico  2.3.4. Dynamic Stereochemistry  2.4. Química Organometálica  2.4.1. Reagentes organolítio e organomagnésio  2.4.2. Reações de acoplamento cruzado catalisadas por paládio  2.4.3. Complexos de Metais de Transição  2.4.4. Ligação metal-carbono  2.5. Química dos polímeros  2.5.1. Mecanismo de Polimerização  2.5.2. Características dos Polímeros  2.5.3. Polímero Biodegradável  2.5.4. Polímero condutor  2.5.5. Polímeros Supramoleculares  2.6. Química medicinal  2.6.1. Design e desenvolvimento de medicamentos  2.6.2. Farmacocinética e farmacodinâmica  2.6.3. Relações estrutura-atividade  2.6.4. Acoplamento Molecular e Triagem de Medicamentos
  3. Química inorgânica  3.1. Química de coordenação  3.1.1. Teoria do Campo Cristalino  3.1.2. Teoria do campo dos ligantes  3.1.3. Série Espectroquímica  3.1.4. Quelação e estabilidade  3.2. Química Organometálica  3.2.1. Carbonilos Metálicos  3.2.2. Catalise por complexos organometálicos  3.2.3. Metalocènicos  3.3. Química bioinorgânica  3.3.1. Metaloproteínas e enzimas  3.3.2. O papel dos metais em sistemas biológicos  3.3.3. Transporte e armazenamento de íons metálicos  3.4. Química do estado sólido  3.4.1. Estruturas Cristalinas  3.4.2. Teoria de bandas dos sólidos  3.4.3. Supercondutores  3.4.4. Defeitos no cristal  3.5. Lantanídeos e Actinídeos  3.5.1. Configuração eletrônica em lantanídeos e actinídeos  3.5.2. Química de coordenação dos lantanídeos  3.5.3. Propriedades Magnéticas dos Lantanídeos
  4. Química Analítica  4.1. Cromatografia  4.1.1. Cromatografia Gasosa  4.1.2. Cromatografia Líquida de Alta Performance  4.1.3. Cromatografia em Camada Delgada  4.2. Técnicas Espectroscópicas  4.2.1. Espectroscopia de absorção atômica  4.2.2. Difração de raios X  4.2.3. Espectroscopia de plasma acoplado indutivamente  4.3. Métodos Eletroanalíticos  4.3.1. Potenciometria  4.3.2. Voltametria  4.3.3. Colometria  4.4. Espectrometria de Massa  4.4.1. Técnica de Ionização  4.4.2. Padrão de Fragmentação  4.5. Quimiometria  4.5.1. Análise multidisciplinar  4.5.2. Aprendizado de Máquina em Química
  5. Química Teórica e Computacional  5.1. Simulação de dinâmica molecular  5.1.1. Campos de força e minimização de energia  5.1.2. Simulação de Monte Carlo em simulações de dinâmica molecular  5.2. Métodos de química quântica  5.2.1. Teoria de Hartree–Fock  5.2.2. Teoria do funcional da densidade  5.2.3. Métodos semi-empíricos  5.3. Design computacional de medicamentos  5.3.1. Acoplamento Molecular  5.3.2. Modelagem QSAR  5.3.3. Triagem Virtual
  6. Bioquímica  6.1. Cinética Enzimática  6.1.1. Cinética de Michaelis-Menten  6.1.2. Mecanismo de inibição  6.2. Metabolismo e Bioenergética  6.2.1. Glicólise  6.2.2. Ciclo do ácido cítrico  6.2.3. Cadeia de transporte de elétrons  6.3. Biologia Molecular  6.3.1. Replicação e reparo do DNA  6.3.2. Síntese de proteínas  6.3.3. Regulação Genética  6.4. Bioquímica Estrutural  6.4.1. Dobramento de Proteínas  6.4.2. Biofísica de Membranas
  7. Química Ambiental  7.1. Química Atmosférica  7.1.1. Gases de efeito estufa  7.1.2. Destruição da Camada de Ozônio  7.1.3. Poluentes do ar e fumaça  7.2. Química da Água  7.2.1. pH e dureza da água  7.2.2. Tratamento de águas residuais  7.2.3. Química Aquática  7.3. Química do Solo  7.3.1. Contaminação por metais pesados  7.3.2. pH do Solo e Capacidade Tamponante  7.3.3. Ciclo de nutrientes  7.4. Toxicologia e Segurança Química  7.4.1. Toxicocinética  7.4.2. Avaliação de Risco em Toxicologia e Segurança Química em Química Ambiental  7.4.3. Efeitos dos poluentes no ambiente

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Técnica de Ionização


A espectrometria de massa (MS) é uma técnica analítica poderosa usada para determinar a razão massa-carga de íons. É uma ferramenta essencial para analisar a composição de substâncias e desempenha um papel vital em uma variedade de áreas, incluindo química, biologia e ciência ambiental. Um dos aspectos chave da espectrometria de massa é o processo de ionização, que envolve converter moléculas em íons para que elas possam ser manipuladas e detectadas por um espectrômetro de massa. Nesta lição, exploraremos as várias técnicas de ionização utilizadas na espectrometria de massa, oferecendo uma compreensão abrangente de seus princípios, aplicações e importância.

Introdução à técnica de ionização

Na espectrometria de massa, a ionização é a etapa onde moléculas neutras são convertidas em partículas carregadas, geralmente íons. Isso é importante porque os espectrômetros de massa só podem detectar partículas carregadas. Os métodos de ionização variam dependendo da natureza da amostra, da sensibilidade desejada, e do tipo de informação buscada na análise.

Por que a ionização é importante?

A ionização é importante por várias razões:

  • Detecção: Apenas íons podem ser detectados na espectrometria de massa.
  • Fragmentação: A ionização pode fazer com que moléculas se quebrem em fragmentos, fornecendo informações sobre a estrutura do composto.
  • Sensibilidade: A ionização efetiva melhora os limites de detecção, tornando possível a medição de amostras de baixa concentração.

Técnicas comuns de ionização

As técnicas de ionização mais comumente usadas na espectrometria de massa são dadas abaixo:

1. Ionização por elétrons (EI)

A ionização por elétrons é um dos métodos de ionização mais antigos e amplamente utilizados. Nesta técnica, um feixe de elétrons é utilizado para ionizar moléculas gasosas, frequentemente resultando em fragmentação significativa. Isso ajuda na identificação de características estruturais dos compostos.

M + e⁻ → M⁺• + 2e⁻

Aqui, M representa a molécula que está sendo ionizada, e⁻ é um elétron, e M⁺• é o íon resultante.

O Processo EI

2. Ionização química (CI)

A ionização química é uma alternativa mais suave em relação à ionização por elétrons. Envolve a ionização de um gás reagente, que então reage com as moléculas da amostra para produzir íons. Este método geralmente resulta em menos fragmentação.

Gás reagente + e⁻ → Gás reagente⁺ → Gás reagente⁻ Gás reagente⁺ + M → MH⁺ + produtos

MH⁺ geralmente representa a forma protonada da molécula.

3. Dessorpção/ionização a laser assistida por matriz (MALDI)

MALDI é uma técnica usada principalmente para a análise de biomoléculas e grandes moléculas orgânicas que são propensas à fragmentação. Primeiro, um material de matriz é misturado com o analito, que então absorve energia de um laser para facilitar a ionização.

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

Neste caso, hv refere-se aos fótons emitidos do laser, e Matriz refere-se ao material de matriz usado no processo.

Matriz MALDI

4. Ionização por electrospray (ESI)

A ionização por electrospray é tipicamente usada para moléculas grandes e polares, como proteínas e ácidos nucleicos. No ESI, a amostra líquida é pulverizada através de um bico fino em alta voltagem, criando gotas carregadas que, em última análise, geram íons.

Amostra líquida → Gotas carregadas → Íons em fase gasosa
Procedimento ESI

5. Bombardeamento rápido de átomos (FAB) e espectrometria de massa de íons secundários líquidos (LSIMS)

Ambas estas técnicas são prevalentes para ionizar compostos polares e não-voláteis. FAB usa átomos de alta energia para bombardear a amostra, enquanto LSIMS usa um feixe de íons. Tais técnicas são usadas quando outros métodos de ionização são menos eficazes.

Amostra + Feixe de Átomos/Íons → Íons moleculares

6. Ionização química à pressão atmosférica (APCI)

APCI está relacionada ao ESI e geralmente é usada para moléculas pequenas e termicamente estáveis. Envolve a ionização de um solvente à pressão atmosférica, que subsequentemente ioniza a amostra.

Solvente + Descarga de Corona → Íons de Solvente Íons de Solvente + M → MH⁺ + produtos

Escolhendo a tecnologia de ionização certa

Escolher a técnica de ionização apropriada depende de vários fatores, incluindo a natureza da amostra, peso molecular, polaridade e nível desejado de fragmentação. Aqui está um guia para ajudá-lo a selecionar a melhor técnica:

  • MALDI e ESI: Melhor para biomoléculas e polímeros orgânicos devido ao seu grande tamanho e tendência a fragmentar.
  • EI: Ideal para compostos pequenos, instáveis e moléculas onde a fragmentação é útil para elucidação estrutural.
  • CI: É usado quando a ionização suave é necessária para preservar o íon molecular.
  • APCI: Adequado para compostos apolares de tamanho pequeno a médio.
  • FAB e LSIMS: Eficaz para compostos polares e não-voláteis.

Tendências futuras na tecnologia de ionização

O campo da espectrometria de massa e das técnicas de ionização está em constante evolução. As tendências futuras provavelmente se concentrarão no aumento da sensibilidade, poder de resolução e velocidade de análise, enquanto minimizam os requisitos de preparo de amostras. Técnicas híbridas e métodos de ionização em ambiente estão ganhando interesse.

Técnica de ionização em ambiente

Essas técnicas permitem que íons sejam gerados diretamente de amostras em seu ambiente natural, com pouca ou nenhuma preparação de amostras. Tais métodos podem simplificar significativamente o processo analítico.

Alguns exemplos incluem a ionização por electrospray de dessorpção (DESI) e a análise direta em tempo real (DART). Estas estão sendo cada vez mais utilizadas em aplicações diagnósticas para fornecer análises rápidas e precisas.

Conclusão

A ionização é um componente vital da espectrometria de massa, proporcionando métodos para converter amostras em íons para detecção e análise. Cada técnica tem suas próprias forças e aplicações, e selecionar o método de ionização apropriado é essencial para obter resultados confiáveis e significativos. À medida que a tecnologia evolui, futuros avanços nas técnicas de ionização expandirão, sem dúvida, as capacidades e aplicações da espectrometria de massa ainda mais.


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