Espectrometría de masas | Química | Khan Academy en Español
Summary
TLDREste video explica la espectrometría de masas, una técnica usada para separar átomos, isótopos y fragmentos de moléculas según su masa. Comienza mencionando a John Dalton y su teoría atómica, destacando dos puntos que han cambiado: la existencia de isótopos y la capacidad de subdividir átomos. Luego, se detalla cómo funciona un espectrómetro de masas, que incluye un ionizador, un analizador de masas y un detector. Se describe cómo los iones se separan según su masa y cómo los resultados se interpretan para identificar isótopos, con un ejemplo usando el cloro.
Takeaways
- 🔬 La espectrometría de masas es una técnica que permite separar átomos, isótopos y fragmentos de moléculas según su masa.
- 📜 John Dalton fue uno de los pioneros de la química moderna y formuló la teoría atómica en 1803, la cual ha sufrido algunas modificaciones.
- ⚖️ Dalton creía que todos los átomos de un mismo elemento tenían la misma masa, pero hoy sabemos que existen isótopos con masas diferentes.
- 💥 Los átomos pueden ser subdivididos a través de procesos como la fisión y la fusión, a diferencia de lo que Dalton pensaba.
- 🧪 La espectrometría de masas ayuda a identificar isótopos de un elemento al medir la masa y abundancia de cada uno.
- ⚙️ Un espectrómetro de masas consta de tres partes: ionizador, analizador de masas y detector.
- 📡 En el ionizador, la muestra se ioniza al ser golpeada por electrones, generando iones positivos.
- 🧲 El analizador de masas utiliza un campo eléctrico y un imán para mover los iones y determinar su masa según su desplazamiento.
- 📈 El detector amplifica la señal generada por los iones y muestra el espectro que indica la cantidad de iones con una masa específica.
- 🧬 Además de identificar átomos e isótopos, la espectrometría de masas puede analizar macromoléculas como proteínas y fragmentos de aminoácidos.
Q & A
¿Qué es la espectrometría de masas?
-La espectrometría de masas es una técnica que permite separar átomos, isótopos y fragmentos de moléculas basándose en su masa. Es muy efectiva para identificar isótopos y analizar muestras.
¿Cuál fue la contribución de John Dalton a la química moderna?
-John Dalton fue uno de los pioneros de la química moderna. En 1803 presentó su teoría atómica, que sostiene que los elementos están formados por átomos que difieren en masa y tamaño dependiendo del elemento.
¿Qué dos cambios importantes se han hecho a la teoría atómica de Dalton?
-Los dos cambios principales son: la existencia de isótopos, lo que significa que no todos los átomos de un mismo elemento tienen la misma masa; y que los átomos pueden ser subdivididos mediante procesos como la fisión y la fusión.
¿Qué es un isótopo?
-Un isótopo es un átomo del mismo elemento que tiene un número diferente de neutrones, lo que le da una masa diferente. Por ejemplo, el cloro tiene los isótopos cloro-35 y cloro-37.
¿Cuáles son las tres partes principales de un espectrómetro de masas?
-Las tres partes principales de un espectrómetro de masas son el ionizador, el analizador de masas y el detector.
¿Qué función tiene el ionizador en el espectrómetro de masas?
-El ionizador elimina los electrones de las partículas de la muestra, creando iones positivos que serán analizados posteriormente.
¿Cómo funciona el analizador de masas?
-El analizador de masas utiliza un campo eléctrico y un imán para dirigir los iones y separarlos según su masa, ya que los iones más pesados se desvían menos que los más ligeros.
¿Cómo se calibra un espectrómetro de masas?
-La calibración del espectrómetro de masas se realiza ajustando la fuerza del imán para asegurarse de que los iones golpeen el detector correctamente.
¿Qué representa la intensidad en un espectro de masas?
-La intensidad en un espectro de masas indica la cantidad de iones con una masa atómica específica. Picos más altos significan que hay más iones con esa masa.
¿Cómo se calcula la masa atómica promedio de un elemento con isótopos?
-La masa atómica promedio se calcula multiplicando la masa de cada isótopo por su abundancia y sumando los resultados. Por ejemplo, el cloro tiene una masa atómica promedio de 35.45, basada en las masas y abundancias de sus isótopos cloro-35 y cloro-37.
Outlines
🔬 Introducción a la espectrometría de masas y teoría atómica de Dalton
En este video, se presenta una introducción a la espectrometría de masas, una técnica que permite separar átomos, isótopos y fragmentos de moléculas según su masa. Se menciona brevemente a John Dalton, uno de los pioneros de la química moderna, y su teoría atómica de 1803. Dalton proponía que los átomos de un mismo elemento son idénticos en masa y otras propiedades, pero ahora sabemos que los isótopos pueden tener diferentes masas. Además, se ha demostrado que los átomos pueden ser subdivididos mediante procesos como la fusión y la fisión.
⚖️ El uso de la espectrometría de masas para identificar isótopos
La espectrometría de masas permite identificar isótopos, es decir, átomos de un mismo elemento con diferente masa debido al número de neutrones. Este método ayuda a calcular la masa atómica promedio de un elemento, lo que se refleja en la tabla periódica. El proceso incluye tres partes: un ionizador, un analizador de masas y un detector. El ionizador elimina los electrones de una muestra para crear iones, el analizador usa campos eléctricos y magnéticos para separar los iones según su masa, y el detector amplifica las señales de los iones detectados para generar un espectro.
Mindmap
Keywords
💡Espectrometría de masas
💡Isótopos
💡Masa atómica
💡Ionizador
💡Analizador de masas
💡Detector
💡Calibración
💡John Dalton
💡Fusión y fisión
💡Proteínas y macromoléculas
Highlights
La espectrometría de masas es una técnica efectiva para separar átomos, isótopos y fragmentos de moléculas basándose en su masa.
John Dalton fue uno de los pioneros de la química moderna, presentando en 1803 su teoría atómica, que aún tiene relevancia.
Dalton creía que los átomos de un mismo elemento eran idénticos en masa, pero hoy sabemos que existen isótopos con diferente masa.
Los átomos pueden ser subdivididos gracias a los avances en el estudio de la fusión y fisión, algo que no se conocía en la época de Dalton.
La espectrometría de masas nos permite modificar la teoría atómica de Dalton al identificar los isótopos de un mismo elemento.
Los isótopos de un elemento tienen diferente masa debido al número de neutrones, y la espectrometría de masas permite analizar estas diferencias.
El espectrómetro de masas tiene tres componentes principales: el ionizador, el analizador de masas y el detector.
El ionizador vacía el espectrómetro de partículas de gas y luego ioniza la muestra para generar iones positivos.
El analizador de masas usa un campo eléctrico y un imán para mover y separar los iones según su masa.
El detector utiliza un multiplicador de electrones para amplificar la señal de los iones detectados y generar un espectro.
Al analizar el cloro, se observan dos isótopos estables, cloro-35 y cloro-37, con sus respectivos picos en el espectro.
La masa atómica promedio del cloro se calcula multiplicando la masa de cada isótopo por su abundancia y sumando los resultados.
El espectrómetro de masas también puede analizar átomos en moléculas y fragmentos de macromoléculas como proteínas.
La mioglobina, una proteína grande, puede ser analizada con espectrometría de masas para determinar qué aminoácidos contiene.
Los picos altos en un espectro indican una mayor abundancia de un ion o fragmento específico.
Transcripts
Hola este es el video de química
esencial número nu y hablaremos de la
espectrometría de masas que es una
técnica con la que podemos separar
átomos isótopos e incluso fragmentos de
moléculas basándonos en su masa Así que
es una técnica muy efectiva Pero antes
de entrar en los detalles me gustaría
hablar un poco sobre John Dalton John
Dalton fue uno de Los Pioneros de la
química moderna en una conferencia de
1803 presentó la teoría atómica de
Dalton veamos qué ha cambiado en los
últimos 200 años él creía número un que
los elementos están hechos de partículas
extremadamente pequeñas llamadas átomos
también creía que los átomos de un
determinado elemento son del mismo
tamaño masa y otras propiedades y que
los átomos de diferentes elementos
difieren en tamaño masa y otras
propiedades él creía que los átomos no
se pueden subdividir crear o destruir
que los átomos de diferentes elementos
se combinan en una relación simple de
números enteros para formar compuestos
químicos y número cinco en las
reacciones químicas los átomos son
combinados separados o rearreglos
entonces analizando estos cinco puntos
yo solo encuentro dos cambios en el
primero todos los átomos del mismo
elemento tendrán exactamente la misma
masa no Recuerden que existen los
isótopos que son un mismo elemento pero
con diferente número de neutrones y el
otro punto es que sí podemos subdividir
a los átomos porque podemos estudiar la
fusión y la fisión que son un poco
diferentes a la química que normalmente
conocemos pero fuera de eso Dalton hizo
un gran trabajo y en este video vamos a
enfocarnos en el punto número dos la
identificación de isótopos entonces la
espectrometría de masas es una forma en
la que podemos modificar la teoría
atómica de Dalton mediante la
identificación de los isótopos y
recuerden los isótopos son aquellos
átomos del mismo elemento pero que
tienen una masa diferente debido al
número de neutrones que contienen pero
lo que se hace es calcular un promedio
de la masa atómica o también conocida
como peso atómico Y eso es lo que vemos
en la tabla periódica ahora la
espectrometría de masas también nos
puede servir para analizar átomos
individuales identificar Cuáles son los
átomos presentes en una muestra o
incluso podemos romper grandes
macromoléculas y analizar sus fragmentos
ahora un espectrómetro de masas consiste
en tres partes tenemos un ionizador un
analizador de masas y un detector mm
primero veamos Qué hay en el ionizador
bueno bueno el ionizador tiene que estar
completamente vacío tenemos que quitar
todas las partículas de gas que haya
adentro del espectrómetro porque de lo
contrario no va a funcionar después lo
que hacemos Es colocar la muestra que
puede ser un sólido un líquido o un gas
vamos a inyectarlo en este tubo
ionizador y luego vamos a golpear la
muestra con electrones es decir que los
electrones se van a mover a través de la
muestra tenemos un pequeño tubo de rayos
catódicos que produce todos esos
electrones y así es como podemos
arrancar los electrones de la muestra al
mismo tiempo que se crea un cierto
número de iones positivos entonces aquí
vamos a ionizar la muestra seguirá
siendo la muestra pero estará ionizada y
sin electrones Okay ahora vamos con el
analizador de masas aquí solo tenemos
dos partes un campo eléctrico que
observen que es negativo porque queremos
mover los iones al analizador de masas y
después tenemos un imán que direcciona
circularmente el desplazamiento de los
iones darle dirección a los iones es
como dar la vuelta en una esquina y por
ejemplo si estamos muy pesados es más
difícil dar la vuelta entonces aquí es
en donde sabremos Cuál es la diferencia
entre las masas de esos iones y
finalmente vamos con el detector el
detector consiste en dos cosas un
multiplicador de electrones que
esencialmente es una placa en la que
cuando choca un electrón se desprenden
otros electrones que a su vez chocan con
la siguiente placa hasta que obtenemos
una señal Y esa señal tiene que ser
amplificada pero también podemos
enviarla a una computadora y así
podremos obtener el espectro que generan
las diferentes masas ahora lo primero
que tenemos que hacer es calibrar el
dispositivo Y eso cómo se hace bueno
empezamos enviando algunos iones y miren
aquí este ion no golpeó el detector Por
qué bueno eso es porque la fuerza del
imán está muy alta y al disminuir la
fuerza del electroimán si lanzamos otro
ion podemos ver que ahora el imán no es
lo suficientemente fuerte pero bueno
simplemente lo ajustamos y ahora a
lanzar más iones podemos ver que ya
calibramos el espectrómetro ahora Cuál
de estos iones será más pesado bueno los
iones más pesados son los que no pueden
dar la vuelta muy bien así que terminan
por aquí mientras que los iones más
ligeros terminan por acá Okay ahora
analicemos la muestra Así es como se ven
los resultados al crear un espectro aquí
tendremos las diferentes masas y aquí la
intensidad si la intensidad es alta
podremos ver picos Y eso significa que
tenemos muchos iones con ese peso
atómico específicamente entonces Hagamos
una prueba con el cloro el cloro
solamente tiene dos isótopos estables
cloro 35 y cloro 37 veamos Qué pasa
cuando analizamos el cloro con el
espectrómetro de
masas Okay lo que encontramos es que
efectivamente hay dos tipos de iones
porque tenemos dos picos y miren uno
corresponde al cloro 37 que tiene los
iones más pesados estos que tenemos aquí
y que no dieron la vuelta tan fácilmente
mm a ver veamos nuevamente Cómo se
movieron los iones aquí podemos ver que
los iones de cloro 37 no dan muy bien la
curva y también podemos ver que tenemos
más iones que corresponden a una masa
atómica de 35 okay Y una vez que tenemos
esto podemos calcular la masa atómica
promedio Y cómo la calculamos Bueno aquí
Aquí tengo unos valores que tomé de
Wikipedia para los dos isótopos estables
que existen en el cloro y Estas son las
masas actuales basadas en el número de
protones neutrones y electrones que
tienen y aquí tenemos la abundancia
aproximadamente el 75 por de átomos de
cloro corresponden al cloro 35 y el 24
por son cloro 37 por eso este pico es
tres veces más intenso que este Y cómo
calculamos la masa atómica promedio o
también conocida como peso atómico bueno
simplemente calculamos la masa por la
abundancia de uno de los isótopos más la
masa por la abundancia del otro Entonces
en este caso como solo tenemos dos
isótopos solo tenemos que hacer este
cálculo pero si tuviéramos muchos
isótopos simplemente vamos sumando y
multiplicando la masa por la abundancia
de cada uno Entonces vamos a sustituir
los valores la masa del isótopo a Es
aproximadamente igual a
34.97 y la vamos a multiplicar por la
abundancia que es de aproximadamente 75
por y luego sumamos la masa del otro
isótopo que es el cloro 37 por su
abundancia y finalmente obtenemos
35.45 eso es lo que encontr en la tabla
periódica Entonces cuando vemos estos
valores en la tabla periódica en
realidad estamos viendo la masa atómica
promedio ahora es muy importante que
sepan que un espectrómetro de masas se
puede usar para muchas otras cosas no
solamente para átomos e isótopos de un
solo elemento también podemos analizar
los átomos que hay en una molécula o
incluso podemos analizar fragmentos en
macromoléculas Como por ejemplo aquí
tenemos
mioglobina que es una proteína muy
grande y lo que podemos hacer es
analizarla con un espectrómetro de masas
para saber qué aminoácidos contiene
entonces Recuerden que si los picos son
altos eso significa que tenemos más de
ese aminoácido y generalmente lo que se
mide está en MZ por la relación de masa
y carga lo aprendieron aprendieron Cómo
usar los datos de la espectrometría de
masas para identificar elementos y la
masa de los átomos individuales de un
elemento recuerden todo se resume a esta
curva si los iones pueden dar la curva o
no dependerá de su masa y podemos
analizar el espectro para conocer su
abundancia
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