Wofür benötige ich GC-MS?

Die Gaschromatographie (GC) ist eine Technik, bei der die Verbindungen in einem Probengemisch in den gasförmigen Zustand überführt und anschließend die Komponenten auf der Grundlage des Siedepunkts und ihrer unterschiedlichen Adsorption auf einem porösen festen oder flüssigen Träger voneinander getrennt werden. Je nach Wechselwirkung der zu untersuchenden Verbindungen mit der stationären Phase, werden sie stärker oder schwächer zurückgehalten. Daraus resultieren unterschiedliche Retentionszeiten (RT) der Analyten, bis sie letztlich an dem Detektor nachgewiesen werden. (siehe hier Link, Was ist GC?)

 

Informationsgehalt Massenspektrum

Abb. 1: Informationsgehalt Massenspektrum

Für die Wahl eines geeigneten Detektors gibt es eine Vielzahl an Optionen, die abhängig von Analyten und Anwendung sind. Das resultierende Chromatogramm zeigt spezifische RT der Verbindungen innerhalb der Proben. Falls aber bei Fragestellungen dieser Wert nicht ausreichend ist und weitere Selektivitätsmerkale der Analyten von Nöten sind, kommt die Massenspektrometrie ins Spiel.

Mittels der Gaschromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie (GC-MS) erhalten wir zusätzlich die Information über die Masse unserer Analyten. Das Massenspektrometer (MS) ist daher vergleichbar mit einer sehr feinen und exakten Waage.

 

Aufbau eines Massenspektrometers

Abb. 2: Aufbau eines Massenspektrometers

Ein Massenspektrometer besteht aus den drei Grundelementen: Ionisation, Massensaparation (Analysator) und Detektion. Das Herzstück eines Massenspektrometers ist der Analysator. Hierbei stehen mehrere Möglichkeiten zur Auswahl. Ein bekanntes Beispiel ist die Technologie des Quadrupols:

Schematischer Aufbau eines Quadrupols

Abb. 3: Schematischer Aufbau eines Quadrupols

Ein Quadrupol besteht, wie der Name bereits verrät, aus vier parallel angeordneten zylindrischen Metallstäben. Am Quadrupol werden sowohl eine Gleichspannung in Flugrichtung der Ionen als auch eine hochfrequente Wechselspannung oder Radiofrequenz zwischen den einzelnen Stäben angelegt. Dabei ist die Polarität der Wechselspannung bei den jeweilig gegenüberliegenden Quadrupolstäben im Wechsel identisch. Je nach Abstimmung von Gleich- und Wechselspannung im Quadrupol können Ionen definierter m/z-Werte den Quadrupol passieren oder werden aufgrund von unstabilen Resonanzen aussortiert. Ob sich die Ionen in dem Feld des Quadrupols stabil verhalten oder nicht, wird durch die Mathieu-Gleichung beschrieben:

mz=KVr2ω2

Mathieu-Diagramm

Abb. 4: Mathieu-Diagramm

: Masse des Ions

: Ladungszustand

: Konstante

: Angelegte Spannung

: Effektive Distanz zwischen Elektroden

: Schwingungsfrequenz

Wo findet die GC-MS Verwendung?

Der Einsatz der Massenspektrometrie in Kombination mit der Gaschromatographie ist sehr vielfältig. Hier sind nur einige Beispiele aufgezeigt:

1. Umweltanalytik

  •  Bestimmung von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) im Boden oder Wasser
  • Nachweis von Pestizidrückständen in Oberflächengewässern


2. Forensische Toxikologie

  • Identifizierung von Drogen (z.B. Opiate) im Blut oder Urin
  • Untersuchung von Brandgasinhalationen (Benzol, Toluol)


3. Lebensmittel- und Aromaanalytik

  • Profiling von Aromastoffen (z. B. Ester, Aldehyde) in Wein oder Käse
  • Rückstandsanalytik von Insektiziden und Herbiziden


4. Pharmazeutische Analytik

  • Reinheitsprüfung von Synthesezwischenprodukten
  • Screening auf Verunreinigungen in Wirkstoffchargen

 

Welche GC-MS Geräte  bieten wir an?