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Actualisé le 12/05/2014 |
| Chromatographie liquide haute performance |
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SPECTROMETRIE DE MASSE 1. C’est quoi ? 1.1. Il était une fois… Tout commença, comme pour beaucoup de découvertes.., dans un laboratoire en 1886. Un homme, Eugène Goldstein, observe des rayons sortant d’une cathode percée. Ces rayons furent interprétés comme étant des particules chargées positivement et capables de dévier leur trajectoire sous l’effet d’un champ magnétique et d’un champ électrique.
L’intérêt majeur de cette découverte fut la possibilité de séparer des ions positifs en fonction de leur masse. Découle ainsi la séparation des isotopes. C’est d’ailleurs en 1942 que l’uranium 235 et 238 ont été séparés lors du projet Manhattan pour fabriquer la bombe atomique appelée « Little boy » qui provoqua la catastrophe tristement connue d’Hiroshima. La spectrométrie de masse, aujourd’hui, est une technique qui permet d’identifier une espèce. Le principe est de fragmenter une molécule et d’en reconstituer le puzzle. 1.2. Comment ça marche ? L’échantillon, pur, est introduit dans le spectromètre de masse. L’espèce à analyser est, dans un premier temps fragmentée dans lachambre d’ionisation de manière à obtenir des ions. Pour identifier chaque ion il est nécessaire de les séparer dans l’analyseur. Une fois séparé ceux-ci sont collectés un à un pour donner un spectre.
Cliquer sur un thème pour en savoir plus. Le résultat obtenu, après traitement informatique, est un spectre ayant pour ordonnée l’abondance d’ions et pour abscisse le rapport masse sur charge noté m/z. Selon le type d’ionisation effectuée en amont, l’interprétation des spectres sera différente. Une ionisation par impact électronique donnera des pics représentant des fragments chargés d’une molécule :
Les pics issus d’une ionisation par électrospray, plus douce, correspondront à des ions quasi moléculaires multiprotonnés :
2. Ionisation En spectrométrie de masse, il est nécessaire que les ions soient chargés afin de pouvoir les séparer. Plusieurs techniques sont utilisées selon le type d'analyse désirée et selon la taille des molécules. 2.1. Impact électronique La méthode par impacte électronique est une technique très utilisée pour l'analyse de molécules de petites tailles (<100 000 Da). Un composé pur est introduit dans la chambre d'ionisation sous forme gaz. Souvent à la suite d'une séparation par CPG (chromatographie en phase gazeuse). Un bombardement d'électrons va fragmenter les molécules. Suivant l'énergie des électrons la molécule sera plus ou moins fragmentée.
Fragmentation de l'acide benzoïque à différentes énergies. Plus l'énergie est élevée plus il y a de pics.
Règles de fragmentation Soit la molécule ABC ionisée par bombardement électronique à 70 eV. La première ionisation va charger ABC :
Le spectre montrera alors un pic moléculaire correspondant à la masse de ABC. A partir de l'ion moléculaire peuvent s'ensuivre plusieurs fragmentations :
Les isotopes Historiquement les premières séparations par spectrométrie de masse ont fait apparaitre des isotopes. Certains atomes existent naturellement sous plusieurs formes isotopiques :
Pour une molécule plusieurs pics peuvent apparaitre sur un spectre avec des abondances relatives liées aux nombres d'isotopes présent et à leur abondance naturelle. Cas du chlore et du brome :
Exemple de spectres du chlorobenzène et du bromobenzène :
Quelques généralités peuvent être avancées quant à l'abondance relative du pic moléculaire. L'abondance relative est calculée par rapport au pic de base d'abondance 100 % et correspond à l'ion le plus stable.
Source : Base de données NIST MS search. Cliquer pour voir les spectres.
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