Изворни код странице Masena spektrometrija

[[Датотека:Isotope ratio ms.jpg|мини|250px|Maseni spektrometar]]
'''Masena spektrometrija''' je tehnika kojom se analiziraju [[molekul]]i na temelju njihove mase (i naboja).<ref name="isbn0-9660813-2-3">{{Cite book |last=Sparkman|first=O. David |title=Mass spectrometry desk reference |url=https://archive.org/details/massspectrometry0000spar |publisher=Global View Pub |location=Pittsburgh |year=2000|isbn=978-0-9660813-2-9 |oclc= |doi=|pages= }}</ref><ref name="британика">{{cite book |editor1-last=Мишић |editor1-first=Милан |title=Енциклопедија Британика. Л-М |date=2005 |publisher=Политика : Народна књига |location=Београд |isbn=86-331-2116-6 |pages=128}}</ref>  Prvi korak pri analizi molekula je njihova [[jonizacija]] u ''jonizatoru''. Nastali joni se provode kroz ''analizator'', koji razdvaja jone u prostoru i/ili vremenu. Iz analizatora, joni idu na '''detektor''' gde proizvode električni signal koji se može registrovati na [[osciloskop]]u, [[printer]]u, [[računar]]u ili na nekom drugom uređaju.<ref name="isbn0-9660813-2-3"/>

Masena spektrometrija se koristi za:
{{Литература|2}}
* određivanje sastava nepoznatog uzorka (kvalitativna analiza)
* određivanje izotopskog sastava uzorka
* određivanje [[Hemijska struktura|strukture]] molekula na bazi njihove fragmentacije
* određivanje molarne mase molekule
* određivanje količine određene materije u uzorku (kvantitativna analiza)
* određivanje fizičkih i hemijskih svojstava materije
* proučavanje ponašanja jona u [[vakuum]]u
* {{Cite book |ref= harv|last=Sparkman|first=O. David |title=Mass spectrometry desk reference |url= https://archive.org/details/massspectrometry0000spar|publisher=Global View Pub |location=Pittsburgh |year=2000|isbn=978-0-9660813-2-9 |oclc= |doi=}}
{{Литература крај}}

== Istorija ==
{{Latinize|{{detaljnije|Istorija masene spektrometrije}}}}
[[Датотека:Early Mass Spectrometer (replica).jpg|мини|upright=1.35|Replika [[J.J. Thomson|Dž.Dž. Tomsonovog]] trećeg masenog spektrometra]]

Godine 1886, [[Eugen Goldstein|Eugen Goldštajn]] je uočio zrake u [[gas discharge|gasnim pražnjenjima]] pod niskim pritiskom koji su putovali daleko od [[anode]] i kroz kanale u perforiranoj [[Катода|katodi]], suprotno smeru negativno naelektrisanih [[cathode rays|katodnih zraka]] (koji putuju od katode do anode). Goldštajn je ove pozitivno naelektrisane [[anode rays|anodne zrake]] nazvao -{„Kanalstrahlen”}-; standardni prevod ovog termina na jezik je „[[Anode ray|kanalni zraci]]”. [[Vilhelm Vin]] je otkrio da snažna električna ili magnetna polja odbijaju kanalne zrake i 1899. godine je konstruisao uređaj sa normalnim električnim i magnetnim poljima koja razdvajaju pozitivne zrake prema njihovom odnosu naelektrisanja i mase (''Q/m''). Vin je otkrio da odnos naelektrisanja i mase zavisi od prirode gasa u cevi instrumenta. Engleski naučnik [[Džozef Džon Tomson]] je kasnije poboljšao Vinov instrument smanjujući pritisak, čime je kreirao maseni spektrograf.

[[Датотека:Alpha calutron tank.jpg|мини|лево|Kalutronovi maseni spektrometri su korišteni u [[Manhattan Project|projektu Manhetn]] za obogaćivanje uranijuma.]]
Reč ''spektrograf'' je postala deo [[international scientific vocabulary|međunarodnog naučnog rečnika]] do 1884.<ref>{{Cite book|last=Downard|first=Kevin|title=Mass Spectrometry - A Foundation Course|url=https://archive.org/details/massspectrometry0000down|publisher=Royal Society of Chemistry|year=2004|isbn=978-0-85404-609-6|doi=10.1039/9781847551306}}</ref> Rani ''spektrometrijski'' uređaji koji su merili odnos mase i naelektrisanja jona nazvani su ''[[Спектроскоп|masenim spektrografima]]'' i sastojali su se od instrumenata koji su snimali [[spectrum|spektar]] masenih vrednosti na [[photographic plate|fotografskoj ploči]].<ref name='a804629h'>{{cite journal|title=Francis Aston and the mass spectrograph|journal=[[Dalton Transactions]]|year=1998|first=Gordon|last=Squires|pages=3893–3900|doi= 10.1039/a804629h|issue=23}}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = Downard KM | title = Historical account: Francis William Aston: the man behind the mass spectrograph | journal = European Journal of Mass Spectrometry | volume = 13 | issue = 3 | pages = 177–90 | year = 2007 | pmid = 17881785 | doi = 10.1255/ejms.878}}</ref> ''Maseni spektroskop'' je sličan ''masenom spektrografu'' samo što je snop jona usmeren na [[fosfor]]ni ekran.<ref>{{cite book|last = Thomson|first = J.J.|authorlink = J. J. Thomson|title = Rays Of Positive Electricity and Their Application to Chemical Analysis|publisher = Longman's Green and Company|year = 1913|location = London|url = https://archive.org/details/RaysOfPositiveElectricity}}</ref> Konfiguracija masenog spektroskopa korišćena je u ranim instrumentima kada je bilo poželjno da se efekti podešavanja brzo primete. Jednom kada je instrument pravilno podešen, umetnuta je i izložena fotografska ploča. Izraz maseni spektroskop nastavio se upotrebljavati iako je direktno osvetljavanje fosfornog ekrana zamenjeno indirektnim merenjima [[osciloskop]]om.<ref name='Siri_1947'>{{cite journal|title=Mass spectroscope for analysis in the low-mass range|journal=Review of Scientific Instruments|year= 1947|first=William|last=Siri|volume=18|issue=8|pages=540–545|doi= 10.1063/1.1740998|bibcode = 1947RScI...18..540S}}</ref> Upotreba termina ''masena spektroskopija'' je u današnje vreme malo zastupljena zbog mogućnosti konfuzije sa svetlosnom [[spectroscopy|spektroskopijom]].<ref name="isbn0-9660813-2-3"/><ref name='Price 1991'>{{cite journal | vauthors = Price P | title = Standard definitions of terms relating to mass spectrometry : A report from the committee on measurements and standards of the American society for mass spectrometry | journal = Journal of the American Society for Mass Spectrometry | volume = 2 | issue = 4 | pages = 336–48 | date=avgust 1991 | pmid = 24242353 | doi = 10.1016/1044-0305(91)80025-3}}</ref> Masena spektrometrija se često skraćuje kao ''mas-spek'' ili jednostavno kao ''MS''.<ref name="isbn0-9660813-2-3"/>

== Jonizator ==

Jonizator je uređaj koji prevodi molekule u jone. Proces jonizacije obično uključuje dovođenje energije molekulu, pri čemu se izbacuje jedan ili više [[elektron]]a. Pri tom procesu može doći i do fragmentacije molekule u dva ili više fragmenata. Fragmentacija je često poželjna jer pojava fragmenata u spektru ukazuje na to od kakvih je delova sastavljen ispitivani molekul. Spajanjem pojedinih fragmenata može se dobiti struktura molekula. Najčešće se molekul fragmentira na različite načine, dok jedan deo ostane cio i u spektru daje signal s najvećom vrednosti mase. Taj jon se naziva '''molekulski jon''' i on pokazuje masu (molarnu masu) molekule.

Postoji više načina jonizacije, koji se razlikuju po količini energije koja se predaje molekulu. Metode koje predaju više energije, jače fragmentiraju molekul, pa se takve metode neće koristiti kod molekula koji se vrlo lako raspadaju ili u slučajevima kada je potreban signal molekulskog jona.

=== Elektronska jonizacija ===

''Elektronska jonizacija'' (-{EI}-) koristi snop brzih elektrona, kojima se bombarduju molekuli u gasnoj fazi. Elektronski snop se proizvodi pomoću filamenta ([[katoda|katode]]) zagrejanog na visoku temperaturu provođenjem struje kroz njega. Elektroni koji izađu iz filamenta, ubrzavaju se prema pozitivno nabijenoj [[anoda|anodi]]. Variranjem potencijala između katode i anode, možemo varirati i energiju elektrona, a time i efikasnost fragmentacije. Obično se koriste energije od oko 70 [[Elektronvolt|-{eV}-]]. Elektronska jonizacija obično jako fragmentira molekule analita.

=== Jonizacija brzim atomima i jonima ===

''Jonizacija brzim atomima'' (-{FAB}- - {{jez-eng-lat|Fast Atom Bombardment}}), i jonizacija brzim jonima (-{FIB}- - {{jez-eng-lat|Fast Ion Bombardment}}) koristi brze atome ili jone (4 [[Elektronvolt|-{KeV}-]] -10 [[Elektronvolt|-{KeV}-]]) kojima se bombarduju molekule analita u datom mediju (tzv. '''matrici'''). Obično se koriste atomi/joni inertnih gasova ([[argon]], [[ksenon]]). Kao matrica, koriste se: [[glicerol]], [[tioglicerol]], [[3-nitrobenzilni alkohol]], [[18-kruna-6]], [[nitrofenil-oktilni etar]], [[sulfolan]], [[dietilanolamin]], [[trietanolamin]]. Ova jonizacija je blaža od elektronske jonizacije, pa je u spektru često vidljiv signal molekulskog jona.

=== Hemijska jonizacija ===

''Hemijska jonizacija'' (-{CI}- - {{jez-eng-lat|Chemical ionization}}) jonizuje molekulu posredno, pomoću neke druge materije. Uzorak (u gasovitom stanju) se pomeša sa nekim drugim gasom u velikom suvišku. Na dobijenu smešu se deluje brzim elektronima, slično kao kod elektronske jonizacije. Elektroni jonizuju gas u suvišku, dok dobijeni joni reagiraju sa molekulima analita pri čemu ih jonizuju. U ovoj metodi, kao medijum se koriste gasovi kao što su: [[metan]], [[amonijak]], i [[izobutan]]. Ova metoda proizvodi relativno malo fragmentacije i jasno vidljivi molekulski jon.

=== Elektrosprej ===

[[Датотека:NanoESIFT.jpg|мини|250px||Elektrosprej]]
'''Elektrosprej''' (-{ESI}- - {{jez-eng-lat|ElectroSpray Ionization}}) jonizacija jonizuje analit u obliku rastvora. Ova tehnika je posebno korisna u stvaranju jona iz makromolekula, jer prevladava sklonost tih molekula na fragmentiraju kada su jonizovani. Razvoj elektrosprej jonizacije za analizu bioloških makromolekula<ref>{{cite journal |last=Fenn|first=J. B. |last2=Mann|first2=M. |last3=Meng|first3=C. K. |last4=Wong|first4=S. F. |last5=Whitehouse|first5=C. M. | title = Electrospray ionization for mass spectrometry of large biomolecules | journal = [[Science (journal)|Science]] | year = 1989| volume = 246 | pages = 64–71 | doi = 10.1126/science.2675315 | pmid = 2675315 | issue = 4926}}</ref> je bilo nagrađeno [[Nobelova nagrada|Nobelovom nagradom]] za hemiju, Džon Benet Fen [[2002]].<ref>{{cite web | last =Markides | first =K |last2=Gräslund|first2=A | title =Advanced information on the Nobel Prize in Chemistry 2002 | work = | publisher = | date = | url = http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2002/advanced-chemistryprize2002.pdf | format =PDF | doi = | accessdate =}}</ref>

=== -{MALDI}- ===

-{''MALDI''}- ({{jez-eng-lat|Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization}} – matricom potpomognuta laserska desorpcija/jonizacija) je slabo invanzivna metoda za jonizaciju molekula. Kao matrica se koriste rastvor određenih materija u smeši vode i organskog rastvarača. Analit je rastvoren u matrici. Na matricu se deluje [[laser]]om, najčešće [[azotni laser|azotnim laserom]]. Matrica štiti analit od lasera, a njezinim isparavanjem i jonizacijom, ona prenosi deo naboja na analit, jonizujući ga. -{MALDI}- tehnika je pogodna za jonizaciju biomolekula i velikih [[organska hemija|organskih molekula]].

== Analizator ==

'''Analizator''' je uređaj koji razdvaja jone, nastale u '''jonizatoru''' po njihovoj [[masa|masi]] i/ili [[električni naboj|naboju]].

=== Magnetski sektorski analizator ===

'''Magnetski sektorski analizator''' se sastoji od [[magnet]]a, između čijih polova prolaze joni. Na ulasku i izlasku iz magnetskog sektora nalaze se dve pukotine koje ograničavaju snop jona koji ulaze, odnosno onih koji izlaze iz sektora kako ne bi smetali na detektoru.

Magnetsko polje deluje na naboj u kretanju [[Lorencova sila|Lorencovom silom]]:
<math>\overrightarrow{F} = q \cdot \overrightarrow{v} \times \overrightarrow{B}</math>

Zbog te sile, putanje jna u magnetskom polju su zakrivljene, i samo određeni joni mogu proći kroz izlaznu pukotinu i biti detektirani na detektoru. Pretraživanje po masama se provodi menjanjem jačine magnetskog polja (utiče se na radijuse zakrivljenosti putanje jona u magnetskom polju). Zbog toga je ova metoda spora, ali odlikuje se vrlo dobrim razlučivanjem.

[[Датотека:Sector.jpg|мини|250px|лево|Elektrostatički sektorski analizator; Na uređaju je uklonjen poklopac vakuumske komore i vidljive su dve zakrivljene elektrode.]]

=== Električni sektor ===

''Električni sektor'' je sličan magnetskom sektoru, samo što umjesto magnetskog polja upotrebljava električno polje, a pretraživanje se obavlja promenom napona na elektrodama. Ova metoda ima vrlo dobro razlučivanje, ali je spora, kao i kod magnetskog sektora.

=== Kvadrupolni analizator ===

[[Датотека:Quadrupole.gif|мини|200px|kvadrupolni analizator]]

''Kvadrupolni analizator'' se sastoji od četiri valjkaste paralelne elektrode. Joni se propuštaju između četiri elektrode. Na elektrode je priključen izvor [[naizmenična struja|naizmenične struje]]. Kroz analizator mogu proći samo određeni joni, a pretraživanje se provodi menjanjem frekvencije napona.

=== Jon ciklotronska rezonancija ===

'''Jon ciklotronska rezonancija''' ili -{''FTMS''}- ({{jez-eng-lat|Fourier Transform Mass Spectrometry}}) predstavlja tehniku analize jona po masama.

Uređaj se sastoji od velikog magneta koji proizvodi homogeno magnetsko polje. Unutar magnetskog polja se nalazi niz elektroda. Joni koji uđu u komoru spektrometra, kreću se u kružnim putanjama unutar komore zbog magnetskog polja. Pomoću dve elekrode, koje su postavljene okomito na smer magnetskog polja, moguće je kontrolisati položaj jona unutar komore. Na druge dve elektrode, smještene paralelno magnetskom polju primeni se naizmenična struja određene frekvencije. To naizmenično električno polje deluje na sve jone u komori, uređujući njihove putanje. Nakon završetka delovanja naizmeničnim električnim poljem, posmatra se prolazak jona pored detektorskih elektroda, koje su takođe smeštene paralelno smjeru magnetskog polja.

Signal koji se dobija sa detektorskih elektroda, sadrži informaciju o svim jonima, bez obzira na njihovu masu. Na taj signal, potrebno je primeniti matematičku operaciju - [[furierova transformacija|furierovu transformaciju]]. Tom operacijom se dobiva se maseni spektar. Ova metoda je brza i ima veliko razlučivanje, ali je i jako skupa. S obzirom da je u ovakvom instrumentu moguće manipulirati jonima, moguće je sprovoditi različita istraživanja na njima.

=== -{TOF}- analizator ===

''TOF analizator'' ({{jez-eng-lat|Time of flight}}) ubrzava jone iz ''jonizatora'' pomoću homogenog električnog polja. Lakši joni se jače ubrzavaju i prvi dolaze do detektora. Pretraživanje je ostvareno kašnjenjem težih jona iz analizatora. Zbog toga je ova metoda brza, ali ima manje razlučivanje od električnog ili magnetskog sektora.

=== Jonska zamka ===

'''Jonska zamka''' je mala kutija s nekoliko elektroda na koje je doveden naizmenični napon i istosmerni napon. Jon, koji uđe u zamku oscilira u zamci kompleksnim putanjama, koje se kontrolišu elektrodama s istosmernim naponom. Ova metoda je brza i ima nisko razlučivanje.

== Reference ==
{{reflist|30em}}

== Literatura ==
{{Литература|30em}}
* {{Cite book |ref= harv|last=Tureček|first=František |last2=McLafferty|first2=Fred W. |title=Interpretation of mass spectra |publisher=University Science Books |location=Sausalito, Calif |year=1993|isbn=978-0-935702-25-5|url=http://books.google.com/?id=xQWk5WQfMQAC&printsec=frontcover}}
* {{Cite book |ref= harv|last=Hoffman|first=Edmond de|last2=Stroobant|first2=Vincent|title = Mass Spectrometry: Principles and Applications|edition = 2nd|publisher = John Wiley and Sons|year = 2001|isbn=978-0-471-48566-7}}
* {{Cite book |ref= harv|last=Downard|first=Kevin|title=Mass Spectrometry - A Foundation Course |publisher=Royal Society of Chemistry |location=Cambridge UK |year=2004|url=http://books.google.com/?id=-8LtzxKrSwkC|isbn=978-0-85404-609-6}}
* {{Cite book |ref= harv|last=Siuzdak|first=Gary|title=Mass spectrometry for biotechnology |url= https://archive.org/details/massspectrometry0000siuz|publisher=Academic Press |location=Boston |year=1996|isbn=978-0-12-647471-8}}
* {{Cite book |ref= harv|last=Dass|first=Chhabil|title=Principles and practice of biological mass spectrometry |url= https://archive.org/details/principlespracti0000dass|publisher=John Wiley |location=New York |year=2001|isbn=978-0-471-33053-0}}
* {{Cite book |ref= harv|last= Gross|first=Jnrgen H.|title=Mass Spectrometry: A Textbook |publisher=Springer-Verlag |location=Berlin |year= 2006|isbn=978-3-540-40739-3|url=http://books.google.com/?id=e10yKTODUzoC&printsec=frontcover}}
* {{cite journal|last=Muzikar|first=P. |display-authors=etal |title=Accelerator Mass Spectrometry in Geologic Research|url=https://archive.org/details/sim_geological-society-of-america-bulletin_2003-06_115_6/page/643|journal=Geological Society of America Bulletin|volume=115|year=2003|pages=643–654|doi=10.1130/0016-7606(2003)115<0643:AMSIGR>2.0.CO;2}}
* {{Cite book |ref= harv|author=O. David Sparkman |title=Mass Spectrometry Desk Reference |publisher=Global View Pub |location=Pittsburgh |year= 2006|isbn=978-0-9660813-9-8}}
* {{Cite book |ref= harv|last=Tuniz|first=C. |title=Accelerator mass spectrometry: ultrasensitive analysis for global science |publisher=CRC Press |location=Boca Raton |year=1998|isbn=978-0-8493-4538-8|url=http://books.google.com/?id=RhW2k4u70ZcC&printsec=frontcover}}
* {{cite journal | vauthors = Kandiah M, Urban PL | title = Advances in ultrasensitive mass spectrometry of organic molecules | journal = Chemical Society Reviews | volume = 42 | issue = 12 | pages = 5299–322 | date=jun 2013 | pmid = 23471277 | doi = 10.1039/c3cs35389c }}

{{Литература крај}}

== Спољашње везе ==
{{Commonscat|Mass spectrometry}}
* {{Dmoz|Science/Chemistry/Analytical/Mass_Spectrometry|Mass Spectrometry|}}
* [https://web.archive.org/web/20141023124721/http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/java/massspectra/index.html Interactive tutorial on mass spectra] National High Magnetic Field Laboratory
* [http://www.vias.org/simulations/simusoft_msscope.html Mass spectrometer simulation] An interactive application simulating the console of a mass spectrometer
* [https://sgazard.github.io/elemental/ Realtime Mass Spectra simulation] Tool to simulate mass spectra in the browser

{{Spektroskopija-lat}}
{{Analitička hemija-lat}}
{{Metode za određivanje strukture proteina-lat}}
{{Нормативна контрола}}
{{СОРТИРАЊЕ:Масена спектрометрија}}
[[Категорија:Масена спектрометрија]]
[[Категорија:Мерни инструменти]]
[[Категорија:Научне технике]]