La spettrometria di massa serve per fare chiarezza quando si è di fronte a delle sostanze di cui non si conosce la natura. Magari si hanno dei sospetti, ma è certo necessario avere delle certezze, se si è in laboratorio o se si stanno cercando delle prove per una certa teoria. Vediamo come funziona e in che tipo di circostanze torna utile effettuarla.
Spettrometria di massa
Questa tecnica analitica viene usata per l’identificazione di sostanze sconosciute, un’altra situazione in cui risulta molto utile è l’analisi in tracce di sostanze. Non la si effettua quasi mai senza che seguano altre tipologie di analisi che servono a dare un quadro più completo della natura di una certa sostanza o della presenza, o assenza, di altre, anche se in minime quantità.
La spettrometria di massa è quindi eseguita in combinazione con la gascromatografia e la cromatografia in fase liquida (HPLC), da sempre, e recentemente anche in concomitanza con analisi svolte tramite tecniche quali il plasma a induzione.
Spettrometria: come funziona
Il principio su cui si basa la spettrometria di massa è la possibilità di separare una miscela di ioni in funzione del loro rapporto massa/carica generalmente tramite campi magnetici statici o oscillanti. Tale miscela è ottenuta ionizzando le molecole del campione, principalmente facendo loro attraversare un fascio di elettroni ad energia nota.
Le molecole così ionizzate sono instabili e si frammentano in ioni più leggeri secondo schemi tipici in funzione della loro struttura chimica Il diagramma che riporta l’abbondanza di ogni ione in funzione del rapporto massa/carica è il cosiddetto spettro di massa, tipico di ogni composto in quanto direttamente correlato alla sua struttura chimica ed alle condizioni di ionizzazione cui è stato sottoposto.
Spettrometria: picchi
Quando si va a svolgere una spettrometria emerge la presenza di alcuni tipi di ioni che possono formarsi durante la ionizzazione. I principali tipi che possiamo incontrare e da cui dobbiamo trarre informazioni utili, sono lo ione molecolare, gli ioni isotopici, quelli frammento, quelli di riarrangiamento, gli ioni multicarica e quelli metastabili, gli ioni di interazione ioni-molecola e quelli negativi che sono specifici della spettrometria di massa a ioni negativi.
Fatta la spettrografia, per andare a determinare la struttura molecolare di una sostanza, si hanno due strade da percorrere. Con il metodo top-down si parte dallo ione molecolare e si vanno ad analizzare i frammenti, con il metodo bottom-up, si fa esattamente il percorso opposto. Può capitare di usare questa tecnica anche per indagare meglio la composizione dell’aria che contiene anche composti volatili organici
Spettrometria: strumento
Lo strumento utilizzato per effettuare l’analisi della spettrometria di massa va a misurare la massa degli ioni ed è chiamato molto semplicemente spettrometro di massa. Vediamo in sintesi come agisce. Separa ioni che pur avendo stessa carica hanno massa diversa, in generale separa ioni che hanno un rapporto di massa su carica diverso.
Ci sono rilevatori particolari, a volte realizzati per particolari tipologie di misurazioni. Ad esempio se si tratta di misurare le abbondanze isotopiche, meglio uno spettrometro ad hoc, come quello magnetico progettato intorno al 1920 da Arthur Jeffrey Dempster. Oppure quello di Francis William Aston che gli esperti del settore conoscono.
Spettrometria e Antico Egitto
Grazie alla spettrometria di massa un gruppo di ricercatori tedeschi è riuscito a datare con maggiore precisione l’idolo di Šigir decretando che questa scultura in legno dell’antico Egitto è stata realizzata 11.500 anni fa. Quindi è il doppio più antica delle piramidi, quindi l’idolo diventa la più antica scultura monumentale in legno mai trovata.
Questa scultura è stata trovata in un’antica torbiera da alcuni minatori, un po’ per caso, in Russia, già nel 1890. E’ fatta in legno di larice e in più blocchi, si è conservata per moltissimo tempo solo grazie alle proprietà antimicrobiche trovate nella torba e mostra ancora bene dei segni di intagliatura. Su una parte dell’Idolo di Sigir sembra esserci un volto umano scolpito mentre dall’altra ci sono delle incisioni di cui non è ancora stato definito con certezza il significato ma si pensa siano dei simboli artistici legato alla religione o alla vita spirituale.
Non è la prima volta che si cerca di datare questo reperto, già nel 1997 un gruppo di ricercatori russi aveva effettuato delle analisi con il radiocarbonio, decretando che questa scultura era stata realizzata 9.500 anni fa. Le novità arrivate dagli studi del gruppo di studiosi tedeschi non solo spostano la data ma la sposta così di tanto che l’Idolo di Šigir diventa il reperto più antico a livello di sculture, e si corre indietro col tempo fino alla fine dell’Era Glaciale.
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