1. Peso atómico absoluto, relativo y espectrometría de masas


Masa atómica absoluta




Masa atómica relativa

Concepto: La masa atómica relativa se define como la masa promedio de sus átomos (de un elemento químico) comparada con la unidad de masa atómica.


Masa atómica relativa. Desde el año 1961 fue aprobado por los organismos internacionales correspondientes utilizar como unidad de masa atómica la doceava parte de la masa del átomo de carbono.

La masa de los átomos es extremadamente pequeña si se expresa en kilogramos y se hace muy difícil operar con esos números, por ejemplo la masa de un átomo del isótopo más abundante del oxígeno es 26,5606.10-27 kg.

Por este motivo las masas atómicas se han expresado en valores relativos a una unidad previamente escogida (y que ha variado en diferentes épocas) de manera que los valores resultantes sean números muchos más fáciles de operar.

Desde el año 1961 fue aprobado por los organismos internacionales correspondientes utilizar como unidad de masa atómica la doceava parte de la masa del átomo de carbono 12 por lo que su valor es:

 

Para calcular la masa de cualquier átomo referida a esta unidad se debe dividir su masa en kilogramos entre la unidad de masa atómica.

Sin embargo, para hablar de la masa atómica de un elemento se debe tener en cuenta que generalmente estos son una mezcla de isótopos, por lo que es preciso considerar la masa de cada isótopo y su abundancia relativa.

Por lo tanto, la masa atómica relativa de un elemento se define como la masa promedio de sus átomos comparada con la unidad de masa atómica.

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Espectrometría de Masas

La Espectrometría de Masas es una técnica microanalítica usada para identificar compuestos desconocidos, cuantificar compuestos conocidos, y para elucidar la estructura y propiedades químicas de las moléculas. Requiere cantidades pequeñas de muestra y obtiene información característica como el peso y algunas veces la estructura del analito.

En la Espectrometría de masas la muestra es ionizada (y por tanto destruida) usando diversos procedimientos para ello. De todos ellos el más usual y/o utilizado es la técnica denominada de Impacto Electrónico consistente en el bombardeo de la muestra (previamente vaporizada mediante el uso de alto vacío y una fuente de calor) con una corriente de electrones a alta velocidad.

Mediante este proceso, la sustancia pierde algunos electrones y se fragmenta dando diferentes iones, radicales y moléculas neutras. Los iones (moléculas o fragmentos cargados) son entonces conducidos mediante un acelerador de iones a un tubo analizador curvado sobre el que existe un fuerte campo magnético y conducido a un colector/analizador sobre el que se recogen los impactos de dichos iones en función de la relación carga/masa de los mismos.

Cada compuesto es único, y cada uno de los compuestos se ionizará y fragmentará de una determinada manera, y en este principio se basa la espectrometría de masas para identificar cada analito.


Con la espectrometría de masas somos capaces de proporcionar información acerca de la:

Composición elemental de las muestras: de esta se encarga la espectrometría de masas atómico.

Composición de las moléculas inorgánicas, orgánicas y biológicas.

Composición cualitativa y cuantitativa de mezclas complejas.

Estructura y composición de superficies sólidas.

Relaciones isotópicas de átomos en las muestras.


Entre las técnicas analíticas ampliamente utilizadas en la espectrometría de masas cabe destacar los métodos cromatográficos como la cromatografía de gases y cromatografía líquida acopladas a espectrómetros de masas y la espectrometría de masas de relaciones isotópicas, para el análisis de isótopos estables (C, N, H, O y S).

Aplicaciones

GC-MS

La cromatografía de gases tiene una amplia aplicación en la identificación y cuantificación de moléculas orgánicas volátiles.

En la industria se enfoca principalmente a evaluar la pureza de reactantes y productos de reacción o bien a monitorizar la secuencia de reacción. En la industria del petróleo juega una función primordial, por medio de la cromatografía se puede analizar constituyentes de las gasolinas, las mezclas de gases de refinería, gases de combustión, etc.
Esta técnica es también utilizada en estudios de contaminantes en aguas como insecticidas, pesticidas, etc.
En investigación, también se utiliza para la identificación de un compuesto, o un fragmento del mismo mediante su espectro de masas por comparación con librerías.

HPLC-MS

LC-MS es muy común en farmacocinéticos estudios de los productos farmacéuticos y por lo tanto la técnica más frecuentemente utilizada en el ámbito de bioanálisis. Así mismo se utiliza en el desarrollo de drogas e identificación de las mismas. La alta sensibilidad y la selectividad y el alto rendimiento de LC / MS / MS que sea eficaz para la determinación de trazas en matrices biológicas complejas.

Es de aplicación en estudios medioambientales en distintos medios: residuos farmacéuticos, residuos de medicamentos veterinarios y plaguicidas, así como metabolitos de estos productos.
Así mismo, se aplica en la determinación de trazas de residuos de contaminantes en productos alimenticios.

IRMS

El campo donde la IRMS puede encontrar aplicación es muy amplio y en continuo crecimiento, y abarca áreas de conocimiento tales como el análisis forense, la investigación en el cambio climático, geología, arqueología, ecología, control de adulteraciones alimentarias, control de sustancias dopantes, la fisiología y bioquímica (estudios metabólicos y de consumo energético), alimentación (adulteraciones), hidrología (ciclo global del agua, acuíferos), paleontología (paleodietas), agricultura, estudios de flujos bio/geoquímicos en los ciclos naturales de hidrógeno, nitrógeno y carbono, estudios de fijación de nitrógeno en plantas, fertilizantes y vegetación en general, estudios de utilización de aminoácidos, proteínas vegetales y nitrógeno no proteico en alimentación animal, seguimiento estacional de las variaciones en relaciones isotópicas de nitrógeno y/o carbono en biomasa, estudios de adulteración en alimentos, y origen de bebidas alcohólicas, empleo de sustancias marcadas con isótopos no radioactivos en estudios metabólicos y de consumo energético en animales y humanos, datación de fósiles a partir las relaciones isotópicas en el colágeno de huesos, etc.

Actualmente en nuestro laboratorio se realizan distintos tipos de análisis como:

  • δ13C/12C, δ15N/14N en plantas y sedimentos.
  • δ13C/12C, δ15N/14N en muestras enriquecidas.
  • δ13C/12C y δ18O/16O de carbonatos en rocas, minerales y foramimíferos.
  • DIC en muestras de agua.
  • δ18O/16O y δ2H/H en agua mediante equilibración.
  • δ13C/12C y δ18O/16O en muestras de aire.
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