Serveis Tècnics de Recerca

Cromatografia de Gasos acoblada a Espectrometria de Masses (GC-MS)

La cromatografia de gasos acoblada a espectrometria de masses (GC-MS): L'acoblament del detector de masses a una tècnica de separació com és la cromatografia de gasos permet separarquantificar i caracteritzar un gran nombre de compostos volàtils i semivolàtils.

Sol·licitud de treball

Característiques de la mostra: Tots els components de la mescla han de ser volàtils a la temperatura de l'injector (300ºC, aprox.), excepte que la mostra es vulgui analitzar utilitzant la tècnica d'espai en cap. Per aquesta raó no podrà contenir metalls, sals, àcids ni bases inorgàniques i d'altres components no volàtils com polímers de cadena llarga, amb la excepció de les mostres analitzades per espai en cap. Cal informar del dissolvent de la mostra i, sempre que sigui possible, dels possibles components d'aquesta. El rang habitual de concentració dels anàlits de la mostra és de 1 µg/ml a 1 µg/ml.

Les mostres dissoltes en aigua, DMSO, DMF i altres dissolvents poc volàtils s’hauran d’analitzar amb la tècnica d’espai de cap.

Cal informar de la toxicitat, precaucions d’emmagatzematge i un cop entregat l’informe si no es ve a buscar la mostra al cap d’una setmana, després d’aquest termini el restant d’aquesta serà destruïda.

Imprès de sol·licitud de treball per a GC-MS:

  Versió en Català
English version
Format .pdf


Format .docx


Característiques de l'equip

Agilent Technologies 7890A (GC) i Agilent Technologies 5975C (MS)

Any :
2010
Columna instal·lada:
Agilent J&W HP-5MS, 30 m x 0.25 mm, 0.25 µm
Mètodes d’ionització disponibles:
  • EI (disponible biblioteca de compostos NIST)
  • CI Amoníac/ CI Metà

Analitzador de masses:
Quadrupol
Tècniques per a la introducció de mostres:
  • Injecció automàtica clàssica amb xeringa
  • Injecció manual d'espai en cap ("Headspace")
  • Injecció manual Solid Phase Microextraction (SPME)

Com funciona?

Per una banda, la cromatografia de gasos permet la separació dels components d’una barreja segons el seu punt d’ebullició i el diferent grau d'interacció dels components de la mescla amb la fase estacionària de la columna. L’acoblament amb l’espectrometria de masses permet detectar individualment els components i obtenir informació sobre la massa i l’estructura de la molècula.

La tècnica GC-MS està composta per diverses parts: un sistema de introducció de la mostra, un sistema de separació (columna), una font per ionitzar els compostos (EI o CI), un analitzador de masses per separar els ions (quadrupol), un detector i un sistema de processament de les dades.

Fonts d'ionització

UEM disposa de dues fonts d'ionització diferents:

Ionització electrònica (EI): És la ionització més habitual en GC-MS. L'impacte d'un feix d'electrons amb una energia relativament alta (70 eV) produeix la ionització de la mostra. El procés primari consisteix en l’abstracció d’un electró per donar un catió-radical (ió molecular). Segons l’estabilitat d’aquest ió molecular, es produirà una major o major o menor fragmentació. Els ions moleculars molt estables tindran poca tendència a fragmentar i seran molt abundants. Per l'especificitat i robustesa de la fragmentació en els espectres registrats, el seu estudi proporciona informació estructural rellevant. A més a més, per comparació informàtica de l'espectre registrat amb una biblioteca d'espectres, es pot aconseguir la identificació de la substància. L’UEM disposa d’una biblioteca comercial NIST de més de 190.000 espectres.

Ionització química (CI): En aquest tipus d'ionització la formació d’ions de la mostra implica molta menys energia i és molt més suau que en EI. Degut a això, la CI produeix molta menys fragmentació i l’espectre de CI mostra major abundància de l’ió molecular. És per això que sovint s’utilitza per determinar els pesos moleculars dels components de la mostra. En ionització química, a més a més de la mostra i del gas portador, s’introdueixen grans quantitats de gas de reacció a la cambra d'ionització. Degut a que hi ha molt més gas de reacció que mostra, la majoria d’electrons emesos xoquen amb les molècules del gas de reacció, formant ions del gas de reacció. Aquests ions reaccionen entre ells donant lloc a diversos processos fins a arribar a un equilibri. Aquests ions reaccionen de manera diferent amb les molècules de la mostra i formen ions de la mostra.

A la UEM disposem de metà i d’amoníac 50% en metà com a gas de reacció.

Aplicacions / Casos pràctics

Les aplicacions més habituals d'aquesta tècnica comporten l’anàlisi, la quantificació i la identificació de barreges de compostos volàtils o semivolàtils amb una alta sensibilitat.

Casos pràctics
  
- Identificació de dissolvent i altres productes volàtils en mostres sòlides o aquoses
: la tècnica de GC-MS permet analitzar productes volàtils. Quan aquests es troben en una matriu aquosa o no volàtil es pot analitzar la fracció volàtil introduint la mostra en un recipient hermèticament tancat i analitzant l'espai de cap, es a dir la fracció gasosa. Els pics obtinguts al cromatograma es poden associar a molècules concretes fent ús de llibreries. Exemple concret: Determinació dels productes de degradació del toluè mitjançant GC-MS. Més informació: "Robust Iron Coordination Complexes with N-Based Neutral Ligands As Efficient Fenton-Like Catalysts at Neutral pH", Environ. Sci. Technol.2013, 47 (17), 9918–9927.


- Identificació i quantificació de subproductes no desitjats. Sovint els productes químics comercials porten impureses no desitjades. Aquestes impureses poden ser un gran problema en etapes posteriors ja que es poden comportar de manera inesperada. La cromatografia de gasos acoblada a espectrometria de masses pot ser de gran ajuda per tal d'identificar i quantificar les impureses que conté la mostra.

 

Quantificació de productes i estudis mecanístics mitjançant marcatge isotòpic. En aquest cas, a més de quantificar els productes obtinguts en una reacció, s'ha utilitzat l'GC-MS per a estudiar la composició isotòpica dels productes obtinguts. D'aquesta manera, en el cas d'haver utilitzat reactius marcats isotòpicament, podrem saber si aquests han acabat formant part del producte de la reacció i en quina mesura. Els productes marcats isotòpicament són aquells que contenen àtoms amb una distribució isotòpica diferent a la que es troba a la natura. Per exemple, ho són els productes que contenen 18O, ja que l'isòtop més abundant de l'oxigen és l'16O. Per tant, la presència d'18O amb abundàncies superiors al 0.2% implica la participació en la reacció dels productes marcats isotòpicament introduïts. Els estudis de marcatge isotòpic són una font molt important d'informació mecanísitica. Més informació: "Highly Stereoselective Epoxidation with H2O2 Catalyzed by Electron-Rich Aminopyridine Manganese Catalysts". Org. Lett.2013, 15(24), 6158-6161.