Massispektromeetria

Massispektromeeter identifitseerib molekule, mõõtes proovist saadud ioonide massi-laengu suhet (m/z), ja instrumendi põhiloogika kulgeb kolmes etapis. Esiteks ioniseeritakse proov — tavaliselt gaasifaasi molekulide pommitamisel elektronikimbuga, mis on piisavalt energiline, et lüüa molekulist välja elektron, tekitades positiivselt laetud molekulaariooni. See ioniseerimise samm on hädavajalik just sellepärast, et kõik järgnev tugineb tekkinud ioonide manipuleerimisele elektri- ja magnetväljadega, mis neutraalsetele osakestele jõudu ei avalda. Teiseks kiirendatakse ioone ja eraldatakse neid nende m/z suhte järgi — magnetsektor-instrumendis kalduvad magnetvälja läbivad ioonid kõverjoonelistele teedele, mille raadius sõltub m/z-st, seega eraldatakse erineva massi-laengu suhtega ioonid füüsiliselt üksteisest; teised instrumendidisainid (lennuaja-, kvadrupool-) saavutavad sama eraldamise erinevate füüsikaliste vahenditega. Kolmandaks registreerib detektor iga m/z väärtuse juurde saabuvate ioonide esinemissageduse, tekitades massispektri: suhtelise esinemissageduse graafiku m/z suhtes.

Terve, fragmenteerumata ioniseeritud molekuli vastav tipp (molekulaariooni tipp) annab ühendi molekulmassi otse ja täpselt — sageli piisavalt täpselt, et eristada molekulvalemeid, mida oleks muidu tavalise massimõõtmisega võimatu eristada. Kuid ioniseerimisprotsess pakub sageli piisavalt liigenergiat, et lõhkuda osa molekulaarioonidest väiksemateks laetud fragmentideks enne nende eraldamist ja detekteerimist, ja need fragmentioonid ilmuvad kogu spektri ulatuses täiendavate tippudena madalamatel m/z väärtustel. Selle asemel et olla väljafiltreeritav müra, on see fragmenteerumismuster ise rikkalikult informatiivne: kuna molekul kaldub lagunema oma nõrgemate sidemete juures ja viisidel, mis tekitavad stabiilsemaid fragmentioone, toimib fragmentide masside konkreetne muster struktuurse sõrmejäljena, lubades keemikul sageli välja töötada, millised funktsionaalrühmad ja alastruktuurid olid algses molekulis kohal, lisaks tema üldise massi teadmisele — see ongi täpselt põhjus, miks massispektromeetriat kasutatakse läbivalt orgaanilises keemias, biokeemias ning keskkonna- ja kohtuekspertiisi analüüsis, nii tundmatute ühendite identifitseerimiseks kui teadaolevate struktuuri kinnitamiseks.