spektrometri massa

5/11/2018 SPEKTROMETRI MASSA - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/spektrometri-massa-55a0c8f7e1559 1/35

1

SPEKTROMETRI MASSA



2



3

Mass Spectrometry

How it works

Create charged species (high-energy electron beam)

Separate based on Mass/Charge ration (m/z)

Detect



4

Instrumentasi

• sample introduction system - vaporize sample• ion source - ionizes analyte gas molecules• mass analyzer - separates ions according to m/z• detector - counts ions• vacuum system - reduces collisions between

ions and gas molecules



5

Sumber Ion



6



7

To massanalyzer

filament

70 eV e-

anoderepeller Acceleration

slits

GC column

EI SourceUnder high vacuum



8

EI process

M + e- M+*

f1 f2 f3 f4

This is a remarkably reproducible process.M will fragment in the same pattern every timeusing a 70 eV electron beam



9

Keuntungan dan kekurangan EI

Advantages of EI:

• high ion currents - sensitive• fragmentation aids identification

Disadvantages of EI:

• weak or absent M+ peak inhibits determination of MW

• molecules must be vaporized • molecules must be thermally stable during vaporization



10

CI/ ion-molecule reaction

2CH4 + e- CH5+ and C2H5

+

CH5+ + M MH+ + CH4

The excess energy in MH+ is thedifference in proton affinities between

methane and M, usually not enough togive extensive fragmentation



11



12

2. Chemical Ionization (CI)

Many modern MS instruments can perform chemicalionization in addition to EI

3. Fast Atom Bombardment (FAB):

Hard ionization - fragmentation

Sample in glycerol solution

Bombarded by high energy Ar or Xe atoms (few keV) Both M+ and M- produced

Applicable to small or large unstable molecules



13

Mass Analyzer



14

Quadrupole Mass Filter



15



16

Prinsip dasar Atom dapat dibelokkan dalam sebuah medan magnet (dengan

anggapan atom tersebut diubah menjadi ion terlebih dahulu).Karena partikel-partikel bermuatan listrik dibelokkan dalam medanmagnet dan partikel-partikel yang tidak bermuatan (netral) tidak

dibelokkan



17

Tahap-tahap analisis

Tahap pertama : Ionisasi

Atom diionisasi dengan mengambil satu atau lebih elektron dariatom tersebut supaya terbentuk ion positif. Ini juga berlaku untukunsur-unsur yang biasanya membentuk ion-ion negatif (sebagaicontoh, klor) atau unsur-unsur yang tidak pernah membentuk ion(sebagai contoh, argon).

Spektrometer massa ini selalu bekerja hanya dengan ion positif.



18

Ionisasi Sampel yang berbentuk gas

(vaporised sample ) masuk kedalam ruang ionisasi.Kumparan metal yangdipanaskan denganmenggunakan listrikmelepaskan elektron-elektronyang ada pada sampel danelektron-elektron lepas itumenempel pada perangkapelektron (electron trap ) yangmempunyai muatan positif.

Partikel-partikel dalam sampletersebut (atom atau molekul)

dihantam oleh banyak sekalielektron-elektron, dan beberapadari tumbukan tersebutmempunyai energi cukup untukmelepaskan satu atau lebihelektron dari sample tersebutsehingga sample tersebutmenjadi ion positif.

Kebanyakan ion-ion positifyang terbentuk itu mempunyaimuatan +1 karena akan jauhlebih sulit untuk memindahkanelektron lagi dari sample yangsudah menjadi ion positif.

Ion-ion positif yang terbentukmasuk ke mesin yangmerupakan sebuah lempenganmetal yang bermuatan positif(Ion repeller ).



19

Tahap kedua : Percepatan Ion-ion tersebut dipercepat supaya semuanya mempunyai

energi kinetik yang sama

Energi Kinetik ion



20

Percepatan

Ion-ion positif yang ditolak dari ruang ionisasi yangsangat positif itu akan melewati 3 celah, dimana celah

terakhir itu bermuatan 0 V. Celah yang berada di tengahmempunyai voltase menengah. Semua ion-ion tersebutdipercepat sampai menjadi sinar yang sangat terfokus.



21

Tahap ketiga: Pembelokan

Ion-ion tersebut dibelokkan dengan menggunakan medanmagnet, pembelokan yang terjadi tergantung padamassa ion tersebut. Semakin ringan massanya, akansemakin mudah dibelokkan. Besarnya pembelokannya

juga tergantung pada besar muatan positif ion tersebut.

Semakin banyak elektron yang diambil pada tahap 1,semakin besar muatan ion tersebut, pembelokan yang

terjadi akan semakin besar.



22

Besarnya pembelokan yang dialami oleh sebuah ion tergantung pada:- Massa ion tersebut.

Ion-ion yang bermassa ringan akan dibelokkan > ion-ion yangbermassa berat.

- Muatan ion.Ion yang mempunyai muatan +2 (atau lebih) akan dibelokkan >ion-ion yang bermuatan +1.

Dua faktor diatas digabungkan ke dalam Perbandingan Massa/Muatan simbol m/z (atau m/e)



23

Tahap 4: Pendeteksian Pada gambar diatas, hanya

sinar B yang bisa terus melajusampai ke pendetektor ion. Ion-ion lainnya bertubrukan dengandinding dimana ion-ion akanmenerima elektron dan

dinetralisasi.Pada akhirnya, ion-ion yangtelah menjadi netral tersebutakan dipisahkan darispektrometer massa olehpompa vakum.

Ketika sebuah ion menubruk kotak

logam, maka ion tersebut akandinetralisasi oleh elektron yang pindahdari logam ke ion. Hal ini akan

menimbulkan ruang antara elektron-elektron yang ada dalam logamtersebut, dan elektron-elektron yangberada dalam kabel akan mengisiruang tersebut.

.

Aliran elektron di dalam kabelitu dideteksi sebagai aruslistrik yang bisa diperkuat dandicatat. Semakin banyak ionyang datang, semakin besatarus listrik yang timbul



24

Menentukan Rumus molekul



25

Puncak Ion Molekuler (M+)Sampel organik yang teruapkan melewati kamar ionisasi spektrometer

massa, uap akan ditembak oleh berkas elektron. Elektron-elektron

ini mempunyai energi yang cukup untuk mengeluarkan sebuahelektron dari molekul organik untuk membentuk ion positif disebution molekuler M+ atau

Pada spektrum massa, ion paling berat (ion dengan nilai m/z paling

besar) akan dianggap sebagai ion molekuler.



26



27

Isotop



28

Menghitung Relative Abundance (M+1) dan (M+2)

Jika hanya C, H, N, F, P, I yang ada:

%(M+1)= 100 [(M+1)/M] ~ 1,1 jumlah atom C +

0,36

jumlah atom N

%(M+2)= 100 [(M+2)/M] ~ (1,1 jumlah atom C)2 /200

+ 0,20 jumlah atom O



29

Spektra Massa – Puncak M+2 Puncak ion molekuler (M+ dan M+2) masing-masing mengandung satu

atom klorin – tetapi klorin dapat berupa dua isotop klorin, 35Cl dan37Cl.

Ion molekuler yang mengandung isotop 35Cl mempunyai massa rumusrelatif 78. Sedangkan yang mengandung 37Cl mempunyai massarumus relatif 80 – oleh karena itu ada dua garis pada m/z = 78 dan m/z= 80.

Perhatikan bahwa perbandingan tinggi puncaknya 3 : 1. Hal itumenunjukkan fakta bahwa klorin mengandung isotop 35Cl 3 kali lebihbanyak daripada isotop 37Cl. Itu artinya bahwa akan ada 3 kali lebihbanyak molekul yang mengandung isotop yang lebih ringan daripadayang lebih berat.



30

Garis-garis pada daerah ion molekuler (pada m/z 98, 100, dan 102) munculkarena adanya berbagai kombinasi isotop klorin yang mungkin.Karbon dan hidrogen menambah 28 – jadi berbagai ion molekuleryang mungkin adalah: 28 + 35 + 35 = 98 28 + 35 + 37 = 100

28 + 37 + 37 = 102

3 garis pada daerah ion molekuler ( M+, M+2, dan M+4) dengan jarak masing-masing 2 unit m/z, dan dengan perbandingan tinggipuncak 9:6:1, maka senyawa tersebut mengandung 2 atomklorin.

http://www.chem-is-try.org/tabel_periodik/karbon/

http://www.chem-is-try.org/tabel_periodik/hidrogen/

http://www.chem-is-try.org/tabel_periodik/hidrogen/

http://www.chem-is-try.org/tabel_periodik/karbon/



31

Senyawa yang mengandung atom bromin Bromin mempunyai dua isotop, 79Br dan 81Br dengan perkiraan

perbandingan 1 : 1 (50,5 : 49,5 jika anda ingin lebih rumit!). Itu artinyabahwa suatu senyawa yang mengandung 1 atom bromin akanmempunyai dua puncak dalam daerah ion molekuler, tergantung padaisotop bromin mana yang terdapat pada ion molekuler.

Tidak seperti senyawa yang mengandung klorin, di sini dua puncakakan mempunyai tinggi yang hampir sama.

Karbon dan hidrogen akan menambah 29. Oleh karena itu nilai m/zpuncak M+ dan M+2 adalah:

29 + 79 = 10829 + 81 = 110



32

Contoh:



33

ICP-MS(Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry)

Dikembangkan di akhir tahun 1980

Analisisnya cepat

Low detection limit dan sangat akuratMampu menganalisis multi-element



34

Prinsip dasar:

Sampel diuraikan menjadi unsur-unsur netral dalam suatu plasma gas argonyg bertemperatur tinggi dan dianalisis berdasarkam perbandinganmassa/muatan (m/z)



35

The ICP Torch showing fate of the sample.

spektrometri massa

Documents