La ionización por captura de electrones es la ionización de un átomo o molécula en fase gaseosa mediante la unión de un electrón para crear un ion de la forma. La reaccion es
donde la M sobre la flecha indica que para conservar energía y momento se requiere un tercer cuerpo (la molecularidad de la reacción es tres).
La captura de electrones se puede utilizar junto con la ionización química . [1]
Espectrometría de masas por captura de electrones
La espectrometría de masas por captura de electrones (EC-MS) es un tipo de espectrometría de masas que utiliza la ionización por captura de electrones para formar iones negativos a partir de compuestos químicos con afinidades electrónicas positivas . El enfoque es particularmente efectivo para los electrófilos . A diferencia de la ionización de electrones , EC-MS utiliza electrones de baja energía en una descarga de gas . [2] EC-MS provocará menos fragmentación de moléculas en comparación con la ionización de electrones. [3]
Formación de iones negativos
Captura de electrones por resonancia
La captura de electrones por resonancia [3] también se conoce como CE no disociativa. El compuesto une un electrón para formar un anión radical . [4] La energía de los electrones es de aproximadamente 0 eV. Los electrones se pueden crear en la fuente de ionización de electrones con gas moderador como H 2 , CH 4 , iC 4 H 10 , NH 3 , N 2 y Ar. [5] Después de que el ión captura el electrón, el complejo formado puede estabilizarse durante las colisiones y producir un anión estable que puede detectarse en un espectrómetro de masas. [3]
Captura de resonancia disociativa
En la captura por resonancia disociativa, [3] el compuesto se fragmenta dando como resultado la disociación por captura de electrones (ECD). [4] ECD forma un fragmento de anión y un fragmento de radical. La energía de los electrones es de 0-15 eV, pero la energía óptima puede variar según el compuesto. [3]
Formación de pares de iones
Con electrones de energía superior a 10 ev, también se pueden formar iones negativos mediante la formación de pares de iones. [5]
- AB + e - → A - + B + + e -
La calibración del espectrómetro de masas es importante en el modo de ionización por captura de electrones. Se necesita un compuesto de calibración para garantizar la reproducibilidad en EC-MS. Se utiliza para garantizar que la escala de masa utilizada sea correcta y que los grupos de iones sean constantes de forma regular. [3]
La fragmentación en ECI se ha estudiado mediante espectrometría de masas en tándem . [6]
La técnica se puede utilizar con cromatografía de gases y espectrometría de masas . [2]
Detector de captura de electrones
Un detector de captura de electrones suele utilizar una fuente radiactiva para generar electrones que se utilizan para la ionización. Algunos ejemplos de isótopos radiactivos utilizados son 3 H, 63 Ni, 85 Kr y 90 Sr. El gas en la cámara del detector es ionizado por las partículas de radiación. El nitrógeno, el argón y el helio son gases portadores habituales que se utilizan en el ECD. El argón y el helio deben combinarse con otro gas, como el metano, para evitar la conversión inmediata en iones metaestables . La combinación extenderá la vida útil de los iones metaestables (10 −6 segundos). El metano enfriará los electrones durante las colisiones. [8] La adición de metano mejorará la capacidad de formar iones negativos a alta presión porque ajustará la energía térmica para que sea similar a la distribución de energía de los iones. El metano es el gas más utilizado porque puede producir muchos iones positivos cuando choca con los electrones. Estos iones positivos luego formarán electrones de baja energía utilizados para la ionización:
Un ECD se utiliza en algunos sistemas de cromatografía de gases . [9]
Aplicaciones
La EC-MS (espectrometría de masas por captura de electrones) se ha utilizado para identificar trazas de contaminantes clorados en el medio ambiente, como bifenilos policlorados (PCB), dibenzo-p-dioxinas policloradas (PCDD) y dibenzofuranos (PCDF), y otros compuestos policlorados. . También se han detectado en EC-MS derivados de plaguicidas , herbicidas que contienen nitrógeno e insecticidas que contienen fósforo . [3]
Los ácidos biliares se pueden detectar en varios fluidos corporales mediante el uso de GC-EC-MS. El daño oxidativo también se puede monitorear en cantidades traza analizando fenilalanina oxidada usando GC-EC-MS. [4]
Ventajas
EC-MS es un método de ionización sensible. La formación de iones negativos mediante la ionización por captura de electrones es más sensible que la formación de iones positivos mediante la ionización química. [1]
Es una técnica de ionización selectiva que puede prevenir la formación de matrices comunes que se encuentran en los contaminantes ambientales durante la ionización. La ionización por captura de electrones tendrá menos interferencia de estas matrices en comparación con la ionización de electrones.
Los espectros de masas de captura de electrones pueden distinguir entre ciertos isómeros que EI-MS no puede. [3]
Limitaciones
Diferentes energías en la fuente de iones pueden causar variaciones en la formación de iones negativos y hacer que los espectros de masas sean difíciles de duplicar. Los resultados que se muestran en el espectro de masas pueden variar de un instrumento a otro.
Es necesario controlar la temperatura de la fuente de iones. Se produce un aumento de los iones de fragmentos a temperaturas más altas. Las temperaturas más bajas reducirán la energía de los electrones. Las temperaturas establecidas pueden variar, pero es importante que la energía de los electrones se acerque a los niveles térmicos para que se produzca la captura de electrones por resonancia.
Es necesario determinar la presión del gas de mejora añadido. El aumento de la presión ayudará a estabilizar los aniones y extenderá la vida útil de los iones negativos. Si la presión es demasiado alta, no pueden salir tantos iones de la fuente de iones.
El análisis debe realizarse utilizando cargas de muestra bajas para GC-EC-MS. La cantidad de muestra afectará la abundancia de iones y provocará variaciones en los datos. [3]
Ver también
Disociación de captura de electrones
Referencias
- ^ a b Donald F. Hunt; Frank W. Crow (1978), "Espectrometría de masas de ionización química de iones negativos por captura de electrones", Analytical Chemistry , 50 (13): 1781, doi : 10.1021 / ac50035a017
- ^ a b Leis HJ, Fauler G, Rechberger GN, Windischhofer W (junio de 2004). "Espectrometría de masas de captura de electrones: una poderosa herramienta en el análisis de nivel de trazas biomédicas" . Curr. Medicina. Chem . 11 (12): 1585–94. doi : 10.2174 / 0929867043365035 . PMID 15180565 . Archivado desde el original el 14 de abril de 2013.
- ^ a b c d e f g h yo j Ong, Voon S .; Hites, Ronald A. (1994). "Espectrometría de masas de captura de electrones de contaminantes ambientales orgánicos". Revisiones de espectrometría de masas . 13 (3): 259–283. Código Bibliográfico : 1994MSRv ... 13..259O . doi : 10.1002 / mas.1280130305 . ISSN 0277-7037 .
- ^ a b c Giese, RW (2000). "Espectrometría de masas por captura de electrones: avances recientes". Revista de cromatografía . 892 (1–2): 329–346. doi : 10.1016 / S0021-9673 (00) 00364-2 . PMID 11045497 .
- ^ a b Dass, Chhabil (2006). Fundamentos de la espectrometría de masas contemporánea . John Wiley & Sons, Inc. pág. 25. ISBN 9780470118498.
- ^ Wei J, Liu S, Fedoreyev SA, Voinov VG (2000). "Un estudio de ionización por captura de electrones por resonancia en un espectrómetro de masas en tándem cuadrupolo". Rapid Commun. Mass Spectrom . 14 (18): 1689–94. doi : 10.1002 / 1097-0231 (20000930) 14:18 <1689 :: AID-RCM75> 3.0.CO; 2-G . PMID 10962492 .
- ^ División de Monitoreo Global de ESRL - Halocarbonos y otras especies de rastros atmosféricos
- ^ Pellizzari, ED (1974). "Detección de captura de electrones en cromatografía de gases". Journal of Chromatography A . 98 (2): 323. doi : 10.1016 / S0021-9673 (00) 92077-6 .
- ^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida online: (2006–) " detector de captura de electrones (en cromatografía de gases) ". doi : 10.1351 / goldbook.E01981