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Article de référence | Réf : P2645 v2

Spectrométrie de masse organique - Principe, méthodes d’introduction et d’ionisation

Auteur(s) : David RONDEAU

Relu et validé le 02 sept. 2020

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RÉSUMÉ

La spectrométrie de masse organique permet l’obtention d’un spectre de masse ou la détermination de compositions élémentaires de composés chimiques, à partir d’échantillons de différentes natures (pures ou dans des mélanges et selon les trois états de la matière).Les spectromètres de masse sont des dispositifs d’analyse très largement utilisés en chimie, biologie, géologie ainsi que dans les sciences pharmaceutiques et environnementales. Ils diffèrent suivant la nature de la source d’ionisation et de l’analyseur qui les constituent.

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ABSTRACT

Organic Mass Spectrometry: Principle, introduction and ionization methods

This article presents the principles of organic mass spectrometry and describes the devices used for chemical analysis using a mass spectrometer. Their ionization methods are described, and their application fields specified. Physical theories underlying the operation of the analyzers now available in laboratories are presented, and their performance compared. After a presentation of detection systems and data processing, mass spectrometry is described in more practical detail, including instruments, and activation methods needed to obtain product ion spectra.

Auteur(s)

  • David RONDEAU : Professeur à l’Université de Bretagne Occidentale (Brest) - Institut d’électronique et de télécommunications de Rennes, France

INTRODUCTION

La spectrométrie de masse organique est une technique d’analyse chimique qui peut, en première approximation, être comparée à une balance de laboratoire à l’échelle moléculaire. Son principe est avant tout basé sur la mesure du rapport masse sur charge (m/z) d’un ion dans le but d’identifier ou de quantifier une entité chimique à l’état pur ou plus largement un ensemble de molécules présentes dans des mélanges complexes. En spectrométrie de masse, l’identification structurale est possible si les précisions de mesures des rapports m/z sont suffisantes pour permettre de proposer des compositions élémentaires des ions détectés. La caractérisation structurale peut être précisée grâce à l’interprétation de spectres de fragmentations des ions qui sont caractéristiques des molécules introduites dans le spectromètre. L’analyse quantitative peut se réaliser grâce aux possibilités de couplage des spectromètres de masse avec des techniques de séparation de constituants d’un mélange complexe comme la chromatographie en phase gazeuse ou liquide ou les techniques électrophorétiques comme l’électrophorèse capillaire. Elle est basée sur l’existence d’une relation entre l’intensité de la détection d’un signal reçu en sortie du spectromètre de masse et la quantité d’espèces ioniques produite dans la source d’ionisation. La spectrométrie de masse peut aussi participer à la détermination de propriétés thermochimiques d’espèces ioniques gazeuses ou à l’étude d’interactions moléculaires en phase condensée ou gazeuse.

Les spectromètres de masse sont des dispositifs d’analyse très largement utilisés en chimie, biologie, géologie ainsi que dans les sciences pharmaceutiques et environnementales. Leur mode de fonctionnement associe une source dite « d’ionisation » avec un « analyseur ». La source a pour rôle de former des ions gazeux à partir d’un échantillon à l’état solide, liquide ou vaporisé ; l’analyseur se charge ensuite de les trier en fonction de la valeur de leur rapport m/z.

Il existe de nombreux types de spectromètres de masse qui diffèrent entre eux par la nature des sources et des analyseurs qui les constituent. Chacun de ces appareillages possède donc des caractéristiques propres qui devront être considérées lorsque des analyses par spectrométrie de masse sont mises en œuvre dans un champ d’application donné. Détecter une ou plusieurs molécules cibles dans une matrice biologique, environnementale ou agroalimentaire peut conduire à envisager l’utilisation d’un spectromètre de masse qui sera différent de celui nécessaire à la caractérisation de biopolymères (protéines, sucres, lipides...) pour la biologie ou la médecine. La nature des molécules à ioniser (taille, polarité, fragilité thermique...) va guider le choix de la méthode d’ionisation à mettre en place. L’application analytique recherchée (dosage de molécules cibles, résolution de structure chimique, caractérisation de matériaux...) va aussi influer sur la mise au point de la méthode d’analyse et sur le choix du spectromètre de masse à implanter dans le laboratoire.

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KEYWORDS

chemical analysis   |   organic molecules   |   ionization

VERSIONS

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-p2645


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BIBLIOGRAPHIE

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  • (3) - COVEY (T.R.), THOMSON (B.A.), SCHNEIDER (B.B.) -   Atmospheric pressure ion sources.  -  Mass Spectrometry Reviews, 28, p. 870-897 (2009).

  • (4) -   Atomic weights of the elements.  -  Review 2000 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry, 75, p. 683-800 (2003).

  • (5) - SACK (T.M.), LAPP (R.L.), GROSS (M.I.), KIMBLE (B.J.) -   A method for the statistical evaluation of accurate mass measurement quality.  -  International Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes, 61, p. 191-223 (1984).

  • (6) - MURAY...

1 Outils logiciels

Molecular Weight Calculator, Version 6.50 par Matthew Monroe. Programme distribué gratuitement sur les sites http://www.alchemistmatt.com/ http://ncrr.pnl.gov/software/ http://come.to/alchemistmatt

HAUT DE PAGE

2 Sites Internet

WebBook de Chimie NIST. Base de données standard de référence NIST http://webbook.nist.gov/chemistry/

Principaux constructeurs de spectromètres de masse http://www.sisweb.com/index/referenc/ms-comp.htm

Société française de spectrométrie de masse http://www.sfsm.fr/

HAUT DE PAGE

3 Journaux internationaux

Journal of Mass Spectrometry http://www3.interscience.wiley.com/journal/117935721/tocgroup

Rapid Communications in Mass Spectrometry http://www3.interscience.wiley.com/journal/4849/home...

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