Graduação
  1. Química Geral  1.1. Introdução à Química  1.2. Estrutura Atômica  1.2.1. Partículas subatômicas  1.2.2. Modelo Atômico  1.2.3. Números quânticos  1.2.4. Configuração Eletrônica  1.2.5. Tendências periódicas  1.2.6. Isótopos e suas aplicações  1.3. Ligação Química  1.3.1. Ligação iônica  1.3.2. Ligações covalentes  1.3.3. Ligação Metálica  1.3.4. Hibridização  1.3.5. Geometria molecular e teoria VSEPR  1.3.6. Polaridade de ligação e momento dipolar  1.4. Estequiometria  1.4.1. Conceito de mol  1.4.2. Fórmula empírica e molecular  1.4.3. Reagente limitante e reagente em excesso  1.4.4. Rendimento Percentual e Pureza  1.4.5. Cálculo de diluição  1.5. Estados da Matéria  1.5.1. Leis dos Gases  1.5.2. Matéria e Forças Intermoleculares  1.5.3. Estruturas Sólidas e Cristalinas  1.5.4. Diagrama de fases  1.5.5. Plasma e fluido supercrítico  1.6. Reações químicas  1.6.1. Tipos de Reações Químicas  1.6.2. Balanceamento de Equações Químicas  1.6.3. Reações termoquímicas  1.6.4. Perfis de energia de reação  1.7. Soluções e Misturas  1.7.1. Unidades de concentração  1.7.2. Propriedades do síndrome  1.7.3. Solubilidade e Regras de Solubilidade  1.7.4. Lei de Henry e Lei de Raoult  1.7.5. Coeficiente de partição  1.8. Equilíbrio químico  1.8.1. Lei da ação das massas  1.8.2. Princípio de Le Chatelier  1.8.3. Quociente de reação  1.8.4. Para usar esta calculadora online para Constante de Equilíbrio, insira a Constante de Equilíbrio (Eq.) e pressione o botão calcular. Aqui está como o cálculo da Constante de Equilíbrio pode ser explicado com os valores de entrada fornecidos -> 0.05 = 0.05/0.  1.8.5. Balanço ácido-base  1.9. Ácidos e bases  1.9.1. Definições de Arrhenius, Brønsted–Lowry e Lewis  1.9.2. pH e pOH  1.9.3. Titulação ácido-base  1.9.4. Solução Tampão  1.9.5. Indicador ácido-base  1.9.6. Ácidos e Bases Polipróticos  1.10. Eletroquímica  1.10.1. reações redox  1.10.2. Células Galvânicas e Eletrolíticas  1.10.3. Equação de Nernst  1.10.4. Eletrolise  1.10.5. Leis de Faraday da eletrólise  1.11. Termodinâmica  1.11.1. Leis da Termodinâmica  1.11.2. Entalpia, entropia e energia livre de Gibbs  1.11.3. Espontaneidade das reações  1.11.4. Ciclos termodinâmicos (Lei de Hess, Ciclo de Carnot)  1.12. Cinética  1.12.1. Lei de velocidade e ordem de reação  1.12.2. Energia de Ativação e Catalisador  1.12.3. Teoria das colisões  1.12.4. Mecanismo de reação  1.12.5. Teoria do estado de transição
  2. Química orgânica  2.1. Estrutura e relações  2.1.1. Hybridisation in Carbon Compounds  2.1.2. Ressonância e aromatização  2.1.3. Molecular orbitals  2.1.4. Efeitos indutivo e mesomérico  2.2. Hidrocarbonetos  2.2.1. Hidrocarbonetos  2.2.2. Alquenos  2.2.3. Alquinos  2.2.4. Compostos aromáticos  2.2.5. Cicloalcanos e Conformação  2.3. Grupo Funcional  2.3.1. Álcoois e fenóis  2.3.2. Éteres e epóxidos  2.3.3. Aldeído e cetona  2.3.4. Ácidos carboxílicos e derivados  2.3.5. Amina  2.3.6. Ésteres e amidas  2.3.7. Tióis e Sulfetos  2.4. Estereoscópico  2.4.1. Isomerismo em Estereoquímica  2.4.2. Quiralidade e atividade óptica  2.4.3. Análise Estrutural  2.4.4. Diastereômeros e Enantiômeros  2.5.1. Reações de substituição  2.5.2. Reações de eliminação  2.5.3. Reações de Adição  2.5.4. Reações Radicais  2.5.5. Reações de rearranjo  2.5.6. Reações Pericíclicas  2.6. Espectroscopia e análise estrutural  2.6.1. Espectroscopia Infravermelha  2.6.2. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear  2.6.3. Espectrometria de Massas  2.6.4. Espectroscopia UV-visível  2.6.5. Cristalografia de raios X  2.7. Química de polímeros  2.7.1. Polímeros de Adição e Condensação  2.7.2. Mecanismo de polimerização  2.7.3. Polímero Biodegradável  2.7.4. Polímeros condutores e inteligentes
  3. Química inorgânica  3.1. Química de Coordenação  3.1.1. Ligantes e compostos de coordenação  3.1.2. Teoria do campo cristalino  3.1.3. Teoria do Orbital Molecular em Compostos de Coordenação  3.1.4. Distorsão de Jahn–Teller  3.2. Química do Grupo Principal  3.2.1. Metais alcalinos e alcalino-terrosos  3.2.2. Halogênios e Gases Nobres  3.2.3. Metais de transição e seus complexos  3.2.4. Lantanídeos e Actinídeos  3.3. Química do estado sólido  3.3.1. Redes cristalinas e células unitárias  3.3.2. Defeitos em sólidos  3.3.3. Propriedades elétricas e magnéticas  3.3.4. Supercondutividade  3.4. Química bioinorgânica  3.4.1. Íons metálicos na biologia  3.4.2. Reações enzimáticas com metais  3.4.3. Intoxicação por metais e desintoxicação  3.4.4. Metaloproteínas e Metaloenzimas
  4. Química física  4.1. Química Quântica  4.1.1. Dualidade onda-partícula  4.1.2. Equação de Schrödinger  4.1.3. Números Quânticos e Orbitais  4.1.4. Espectroscopia atômica e molecular  4.2. Mecânica estatística  4.2.1. Distribuição de Maxwell–Boltzmann  4.2.2. Funções de partição  4.2.3. Estatísticas de Bose–Einstein e Fermi–Dirac  4.3. Termodinâmica Química  4.3.1. Energia Livre de Gibbs  4.3.2. Transição de fase  4.3.3. Eficiência termodinâmica  4.4. Química de superfícies  4.4.1. Absorção e Catálise  4.4.2. Coloides e Emulsões
  5. Química Analítica  5.1. Métodos clássicos  5.1.1. Análise Gravimétrica  5.1.2. titritrimetria  5.2. Métodos instrumentais  5.2.1. Cromatografia  5.2.2. Espectroscopia  5.2.3. Métodos Eletroanalíticos  5.2.4. Difração de raios X
  6. Química Industrial  6.1. Petroquímica  6.2. Princípios de engenharia química  6.3. Química Verde  6.4. Produtos Farmacêuticos e Síntese de Medicamentos
  7. Bioquímica  7.1. Carbohydrates  7.2. Proteínas e enzimas  7.3. Lipídios e membranas  7.4. Ácidos nucleicos  7.5. Metabolismo e Bioenergética  7.6. Cinética enzimática e mecanismo

Graduação → Química orgânica → Espectroscopia e análise estrutural ↓


Espectrometria de Massas


A espectrometria de massas é uma técnica analítica poderosa usada para determinar a massa de partículas, a composição de uma amostra e a estrutura de moléculas. É amplamente utilizada na química orgânica para análise estrutural e para obter insights sobre a estrutura molecular de compostos orgânicos. Esta técnica é útil para identificar as características químicas de substâncias desconhecidas e, quando combinada com outras técnicas, fornece detalhes abrangentes sobre os grupos moleculares e funcionais presentes no composto.

Fundamentos da espectrometria de massas

Em resumo, a espectrometria de massas mede a relação massa-carga (m/z) de íons. Um espectrômetro de massas ioniza compostos químicos para produzir moléculas carregadas ou fragmentos de moléculas e mede esses íons para determinar suas relações massa-carga. Os principais componentes de um espectrômetro de massas incluem:

  1. Fonte de ionização: Converte moléculas da amostra em íons. Métodos comuns incluem impacto eletrônico (EI), ionização química (CI) e ionização por dessorção a laser assistida por matriz (MALDI).
  2. Analisador de massas: separa os íons com base em sua razão m/z. Os tipos incluem tempo de voo (TOF), quadrupolo e analisadores de setor magnético.
  3. Detector: registra os íons e fornece um sinal, que é processado para produzir um espectro de massas.
Fonte de Íons Analisador de Massas Detectores

Técnica de ionização

Escolher a técnica de ionização correta é essencial porque afeta a eficiência de ionização da amostra e o espectro de massas resultante. Três métodos principais de ionização são utilizados na química orgânica:

Ionização por impacto eletrônico (EI)

Em EI, um feixe de elétrons de alta energia é direcionado para a amostra, expulsando um elétron da molécula da amostra, resultando na formação de um íon positivo ((M^+)). Este processo muitas vezes resulta em alta fragmentação, o que pode ser útil para elucidação estrutural.

EI: M + e⁻ → M⁺ + 2e⁻

Ionização química (CI)

CI usa um gás reagente (como metano, isobutano ou amônia) que é primeiro ionizado, e os íons resultantes reagem com as moléculas da amostra para ionizá-las. CI é mais suave que EI, causando menos fragmentação.

CI: MH⁺ + CH₄⁺ → M⁺ + CH₃ + H₂

Ionização por dessorção a laser assistida por matriz (MALDI)

MALDI envolve incorporar a amostra em uma matriz que absorve energia de laser, estimulando assim a ionização. Esta técnica é extremamente útil no estudo de grandes biomoléculas e polímeros.

Analisador de massas

O analisador de massas classifica os íons produzidos na fonte de ionização de acordo com sua razão massa-carga. Existem vários tipos de analisadores de massas:

Analisador de tempo de voo (TOF)

Em um analisador TOF, os íons são acelerados através de uma diferença de potencial, e o seu tempo de voo até o detector é medido. Íons com diferentes razões m/z terão diferentes velocidades, o que ajuda a distinguir entre os íons.

Relação:

KE = 1/2 * mv² = z * V

Analisador de quadrupolo

Estes utilizam campos elétricos oscilantes para permitir trajetórias estáveis para valores específicos de m/z. Os analisadores de quadrupolo são comumente usados devido à sua precisão e capacidade de escanear rapidamente uma ampla faixa de massas.

Analisador de campo magnético

Estes analisadores usam campos magnéticos para dobrar o caminho dos íons. O raio de curvatura do caminho do íon depende de sua massa e carga, tornando a separação possível.

Compreensão dos espectros de massas

Um espectro de massas é um gráfico que representa íons por sua relação massa-carga no eixo x e sua abundância relativa no eixo y. Picos no espectro indicam a presença de íons com valores específicos de m/z.

Aqui está um exemplo básico de um espectro de massas simples de metano (CH₄):

CH₄⁺ C⁺ CH₂⁺ m/z intensidade relativa

O pico mais alto, chamado pico base, representa o íon mais abundante. O pico do íon molecular (ou pico principal) representa a molécula intacta, o que ajuda a identificar o peso molecular do composto.

Interpretação dos espectros de massas

O processo de interpretação dos espectros de massas envolve a análise de padrões de fragmentação para inferir a estrutura da molécula parental. Padrões de fragmentação podem fornecer pistas valiosas sobre grupos funcionais e arranjos de ligações dentro da molécula. Aqui está uma descrição de estratégias comuns de interpretação:

Usando picos de fragmentos

No espectro de massas, além do pico do íon molecular, geralmente são observados vários picos menores. Estes correspondem a íons fragmentados e podem ajudar a prever a estrutura, sugerindo a forma como a molécula foi fragmentada.

Análise de padrões isotópicos

A distribuição isotópica de elementos como cloro e bromo oferece padrões distintos. O cloro, com seus isótopos ^{35}Cl e ^{37}Cl, muitas vezes mostra uma razão 3:1, enquanto o bromo mostra uma razão 1:1 devido a ^{79}Br e ^{81}Br.

Aplicações na química orgânica

A importância da espectrometria de massas na química orgânica não pode ser subestimada. É vital para identificar compostos desconhecidos, confirmar compostos sintetizados e estudar biomoléculas complexas. Principais aplicações incluem:

Explicação da estrutura

Ao analisar padrões de fragmentação, químicos orgânicos podem detectar conectividade e grupos funcionais dentro da molécula. Este processo é complementar à ressonância magnética nuclear (RMN) e espectroscopia de infravermelho (IR), que fornecem uma análise mais completa.

Determinação do peso molecular

O pico do íon molecular no espectro de massas fornece o peso molecular do composto. Encontrar este pico corretamente é essencial para confirmar que o composto correto foi sintetizado ou isolado.

Estudos proteômicos e metabolômicos

Na biologia, a espectrometria de massas interage com uma variedade de métodos experimentais para estudar proteínas e metabólitos, ajudando a entender vias biológicas, mecanismos de doenças e descoberta de biomarcadores.

Conclusão

A espectrometria de massas, com sua ampla gama de técnicas e capacidades, continua a ser um dos métodos instrumentais mais importantes na química orgânica. Sua capacidade de fornecer informações moleculares detalhadas transformou e avançou o campo, dando aos químicos a capacidade de identificar e caracterizar inequivocamente espécies químicas. A integração da técnica com estudos biológicos ainda aumenta sua utilidade, solidificando seu papel como uma ferramenta versátil e indispensável em aplicações científicas modernas.


Graduação → 2.6.3


U
username
0%
concluído em Graduação

← Anterior (2.6.2)
Espectroscopia de ressonância magnética nuclear
Próximo (2.6.4) →
Espectroscopia UV-visível

Comentários 



Espectrometria de Massas

https://www.chemistryelite.com/ug/2.6.3?ceal=pt