https://microbenotes.com/mass-spectrometry-ms-principle-working-instrumentation-steps-applications/
1. Dalam teknik ini, molekul dibombardir dengan seberkas elektron
berenergi.
2. Molekul-molekul tersebut terionisasi dan terpecah menjadi banyak
fragmen, beberapa di antaranya merupakan ion positif. Setiap jenis ion memiliki
rasio massa terhadap muatan tertentu, yaitu rasio m/e (nilai).
3. Bagi sebagian besar ion, muatannya satu, sehingga rasio m/e
hanyalah massa molekul ion.
4. Ion-ion melewati medan magnet dan listrik untuk mencapai detektor
tempat mereka dideteksi dan sinyal direkam untuk memberikan spektrum massa.
Cara
Kerja Spektrometri Massa (MS)
ü Dalam
prosedur umum, sampel, yang bisa berupa padat, cair, atau gas, diionisasi,
misalnya dengan membombardirnya dengan elektron.
ü Hal
ini dapat menyebabkan beberapa molekul sampel terpecah menjadi fragmen
bermuatan. Ion-ion ini kemudian dipisahkan berdasarkan rasio massa terhadap
muatannya, biasanya dengan mempercepatnya dan menempatkannya dalam medan
listrik atau magnet:
ü Ion
dengan rasio massa terhadap muatan yang sama akan mengalami jumlah pembelokan
yang sama.
ü Ion-ion
tersebut dideteksi oleh mekanisme yang mampu mendeteksi partikel bermuatan,
seperti pengganda elektron. Hasilnya ditampilkan sebagai spektrum kelimpahan
relatif ion yang terdeteksi sebagai fungsi rasio massa terhadap muatan.
ü Atom
atau molekul dalam sampel dapat diidentifikasi dengan menghubungkan massa yang
diketahui (misalnya seluruh molekul) dengan massa yang diidentifikasi atau
melalui pola
Instrumentasi
dan Langkah-Langkah Spektrometri Massa (MS)
A. Saluran Masuk Sampel
ü Sampel
yang disimpan dalam reservoir besar tempat molekul mencapai ruang ionisasi pada
tekanan rendah dalam aliran tetap melalui lubang jarum yang disebut “Kebocoran
molekul”.
B. Ionisasi
ü Atom
terionisasi dengan melepaskan satu atau lebih elektron untuk menghasilkan ion
positif melalui pemboman aliran elektron. Sebagian besar ion positif yang
terbentuk akan bermuatan +1.
ü Ionisasi
dapat dicapai dengan:
o
Ionisasi Elektron (EI-MS)
o
Ionisasi Kimia (CI-MS)
o
Teknik Desorpsi (FAB)
C. Percepatan
ü Ion
dipercepat sehingga semuanya memiliki energi kinetik yang sama.
ü Ion
positif melewati 3 celah dengan tegangan dalam urutan menurun.
ü Celah
tengah membawa tegangan menengah dan akhir pada nol volt.
D. Defleksi
ü Ion
dibelokkan oleh medan magnet karena perbedaan massanya.
ü Makin
ringan massanya, makin besar pula pembelokannya.
ü Itu
juga tergantung pada jumlah muatan +ve yang dibawa ion; semakin banyak muatan
+ve, semakin besar pula pembelokannya.
E. Deteksi
ü Berkas
ion yang melewati penganalisa massa dideteksi oleh detektor berdasarkan rasio
m/e.
ü Ketika
ion mengenai kotak logam, muatannya dinetralkan oleh elektron yang melompat
dari logam ke ion.
ü Jenis-jenis
penganalisa:
o
Penganalisis massa sektor magnetik
o
Penganalisis fokus ganda
o
Penganalisis massa kuadrupol
o
Penganalisis Waktu Penerbangan (TOF)
o
Penganalisis perangkap ion
o Penganalisis siklotron ion
Melalui spektrometer massa, para ilmuwan berhasil menemukan bahwa unsur hidrogen memiliki tiga isotop utama, yaitu:
🌿 1. Protium (^1H)
-
Jumlah proton: 1
-
Jumlah neutron: 0
-
Massa atom: ~1,0078 sma
-
Kelimpahan di alam: ~99,985%
-
✅ Isotop paling umum dan paling ringan
💧 2. Deuterium (^2H atau D)
-
Jumlah proton: 1
-
Jumlah neutron: 1
-
Massa atom: ~2,0141 sma
-
Kelimpahan di alam: ~0,015%
-
✅ Digunakan dalam penelitian nuklir dan air berat (D₂O)
☢️ 3. Tritium (^3H atau T)
-
Jumlah proton: 1
-
Jumlah neutron: 2
-
Massa atom: ~3,0160 sma
-
Kelimpahan di alam: sangat kecil (radioaktif, tidak stabil)
-
✅ Diproduksi secara buatan dalam reaktor nuklir, digunakan dalam pelacakan reaksi dan senjata nuklir
🔬 Bagaimana spektrometer massa menemukannya?
Spektrometer massa bekerja dengan:
-
Mengionisasi atom, biasanya menjadi ion bermuatan positif.
-
Mempercepat ion ke dalam medan magnet.
-
Mendeteksi perbedaan massa berdasarkan lintasan ion dalam medan magnet (massa yang lebih berat akan menyimpang lebih sedikit).
Karena tiap isotop punya massa berbeda, maka akan muncul puncak-puncak berbeda dalam hasil grafik spektrometer massa — inilah cara ilmuwan membedakan isotop-isotop hidrogen.
📘 Kesimpulan:
Tiga isotop hidrogen yang ditemukan melalui spektrometer massa adalah:
-
Protium (^1H)
-
Deuterium (^2H atau D)
-
Tritium (^3H atau T)
Pengukuran Proton
Langkah 1: Ionisasi
Proton sudah bermuatan positif secara alami, jadi tidak perlu diionisasi seperti atom netral lainnya.
Langkah 2: Perangkap Magnetik (Penning Trap)
Proton dimasukkan ke dalam medan magnetik dan listrik yang sangat kuat.
Proton akan bergerak melingkar karena pengaruh medan magnet → menghasilkan frekuensi siklotron.
Langkah 3: Pengukuran Frekuensi Gerak
Gerakan melingkar proton menyebabkan frekuensi tertentu (disebut frekuensi siklotron).
Frekuensi ini tergantung pada rasio massa terhadap muatan (m/q).
Langkah 4: Hitung Massa Proton
Karena nilai dan diketahui, dan bisa diukur sangat presisi, maka massa proton bisa dihitung dari persamaan di atas.
Hasil Akhir:
· Massa proton diperoleh dalam satuan kilogram, lalu sering diubah menjadi satuan massa atom (sma):
Tidak ada komentar:
Posting Komentar