Na czym polega chromatografia gazowa sprzężona ze spektrometrią mas?

Ochrona środowiska to dziedzina wykorzystująca bardzo zaawansowane metody badawcze – jedną z nich jest chromatografia gazowa sprzężona ze spektometrią mas, w skrócie nazywana GC-MS. Na czym ona polega i jak jest wykorzystywana?

Zastosowanie GC-MS

Skrót GC-MS pochodzi od angielskiego terminu gas chromatography – mass spectrometry. Metoda ta stanowi połączenie dwóch zaawansowanych technik wykorzystywanych do analizy związków organicznych, od których wzięła swą nazwę: chromatografii gazowej oraz spektrometrii mas – wyjaśnia specjalista z laboratorium Ekolab.

Charakteryzuje się ona najwyższą spośród podobnych metod efektywnością w identyfikacji i oznaczaniu śladowych ilości lotnych związków organicznych w złożonych matrycach naturalnych. Wykorzystywana jest powszechnie przez laboratoria specjalizujące się w monitorowaniu zanieczyszczeń środowiska naturalnego – dzięki niej można oznaczyć obecność związków organicznych w powietrzu, wodzie, glebie, odpadach, materiałach biologicznych, a także żywności oraz lekach.

Na czym polega GC-MS?

Jak zostało wspomniane wyżej, GC-MS to połączenie technik: chromatografii gazowej oraz spektrometrii mas. Pierwsza z nich służy do rozdziału analizowanej mieszaniny, np. próbki powietrza lub wody na składniki w czasie, natomiast spektrometr mas odpowiedzialny jest za rejestrację ich widm masowych, dzięki czemu możliwe staje się zidentyfikowanie tych składników. Metoda ta ma pewne ograniczenia – przede wszystkim analizie mogą zostać poddane tylko takie substancje, które nie ulegają termicznemu rozpadowi w chromatografie, gdyż otrzymane na końcu widmo masowe będzie widmem produktów ich rozpadu. Wprowadzona do chromatografu próbka rozdzielona zostaje na pojedyncze składniki, które następnie wprowadzane są do źródła jonów, czyli komory jonizacyjnej. Tam ulegają jonizacji i rozpadają się na naładowane fragmenty – proces ten jest nieodwracalny, zatem wprowadzonej próbki nie da się już odzyskać. W efekcie otrzymuje się jon molekularny o ładunku dodatnim z i masie m – jest on kationorodnikiem o nieparzystej liczbie elektronów i masie cząsteczkowej praktycznie równej masie cząsteczkowej badanego związku. W wyniku przejęcia znacznej części energii kinetycznej z jonizującego elektronu ulega on dalszemu rozpadowi, zwanemu fragmentacją – rozpada się on na kation parzystoelektronowy i rodnik lub kation rodnikowy i obojętną cząsteczkę. Każdy kolejny jon fragmentacyjny może ulec dalszemu rozpadowi, czego skutkiem jest otrzymanie pełnego zestawu jonów o różnym stosunku masy do ładunku, charakterystycznych dla danego związku.