ICP-MS para niños
El ICP-MS (Espectrometría de Masas con Plasma Acoplado Inductivamente) es una técnica de laboratorio muy avanzada. Se usa para descubrir qué elementos químicos hay en una muestra y en qué cantidad. Puede analizar casi todos los elementos de la tabla periódica. Es muy sensible y puede detectar cantidades muy pequeñas, desde partes por billón (ng/L) hasta partes por millón (mg/L). Además de identificar elementos, también puede estudiar los isótopos de esos elementos.
¿Cómo funciona el ICP-MS?
Un equipo de ICP-MS tiene varias partes que trabajan juntas para analizar una muestra. Cada parte cumple una función importante para preparar la muestra, convertirla en iones y luego separarlos y contarlos.
Preparación de la muestra: Sistema de introducción
La mayoría de las veces, el ICP-MS analiza muestras líquidas, aunque también puede adaptarse para sólidos. Para que la muestra líquida entre al equipo, se convierte en un aerosol muy fino. Esto se hace en dos pasos:
- Nebulizador: Toma la muestra líquida y, con la ayuda de un gas, la convierte en pequeñas gotas, como una niebla.
- Cámara de spray: Esta cámara se asegura de que solo las gotas del tamaño correcto pasen al siguiente paso. Las gotas más grandes se descartan para evitar problemas. Solo un pequeño porcentaje de la muestra llega al plasma.
El corazón del sistema: Plasma y bobina de radiofrecuencias
El plasma es una parte clave del ICP-MS. Es un gas muy caliente, como el que se ve en los rayos o en las luces de neón. Su trabajo es:
- Quitar el agua de la muestra.
- Convertir los elementos en átomos.
- Hacer que esos átomos se "exciten".
- Transformar los átomos en iones (átomos con carga eléctrica).
El plasma se crea usando gas argón dentro de una antorcha. La antorcha es como un tubo de cuarzo con tres partes. Una bobina especial la rodea. Cuando se le aplica energía de radiofrecuencia (RF) a la bobina, se genera un campo magnético muy fuerte. Una chispa inicial convierte un poco de argón en iones. Estos iones son atrapados por el campo magnético y chocan con otros átomos de argón, creando una reacción en cadena que convierte todo el gas en un plasma extremadamente caliente, ¡entre 6000 y 8000 grados Celsius!
El puente: La interfase
La interfase es una parte muy importante porque conecta el plasma caliente y a presión atmosférica con la siguiente sección, que está a temperatura ambiente y en un vacío muy alto. Es como un puente que permite que los iones pasen de un ambiente extremo a otro.
- Consiste en dos o tres conos de metal con agujeros muy pequeños.
- El espacio entre los conos está en un vacío profundo, creado por una bomba.
- El primer cono, llamado sampler, aspira el plasma con la muestra.
- Dentro de la cámara, los iones se expanden.
- El segundo cono, llamado skimmer, selecciona solo los iones que van por el centro del chorro. Se considera que estos iones representan mejor la muestra.
El vacío: Sistema de vacío
Para que los iones puedan viajar sin chocar con otras moléculas de gas, el espacio entre la interfase y el detector debe estar casi vacío. El sistema de vacío se encarga de esto.
- Usa una combinación de bombas, como las bombas turbomoleculares y las bombas mecánicas.
- Las bombas turbomoleculares pueden crear un vacío muy, muy profundo.
- Las bombas mecánicas ayudan a las turbomoleculares y también mantienen el vacío en la región de la interfase.
El guía: Lente de iones
Las lentes de iones no son como las lentes de gafas. Son una serie de piezas de metal con voltajes eléctricos fijos. Su misión es doble:
- Dirigir la mayor cantidad posible de iones de la muestra desde la interfase hacia el siguiente paso, donde se separan por masa.
- Detener y eliminar cualquier otra cosa que no sean los iones de la muestra, como partículas, átomos sin carga o luz (fotones). Esto es crucial para que la señal sea clara y precisa.
El limpiador: Celda de reacción/colisión
A veces, el argón del plasma o el aire pueden crear "interferencias" que confunden el análisis. La celda de reacción, también llamada celda de colisión, se usa para eliminar estas interferencias.
- Está ubicada antes del espectrómetro de masas.
- Cuando los iones entran en la celda, se inyecta un gas especial, como hidrógeno o helio.
- Los iones chocan y reaccionan con este gas.
- Estas reacciones transforman las especies que causan interferencia en otras que no interfieren, o cambian el ion de la muestra para que no tenga interferencias.
- Después de esto, los iones limpios pasan al espectrómetro de masas.
El separador: Espectrómetro de masas
El espectrómetro de masas es como un "filtro" que separa los iones según su masa. El tipo más común es el cuadrupolo.
- Consiste en cuatro cilindros metálicos colocados en círculo.
- Se les aplica una combinación de voltajes eléctricos.
- Solo los iones con una relación masa-carga específica pueden pasar a través del cuadrupolo y llegar al detector. Los demás iones son desviados.
El contador: Detector
El detector es la última parte del equipo y su función es contar los iones que llegan. Los tipos más comunes son:
- Multiplicadores de electrones: Son muy sensibles y se usan para contar un número bajo de iones. Cuando un ion choca, genera una cascada de electrones, creando una señal eléctrica que se mide.
- Colectores de Faraday: Se usan para contar un número alto de iones. Un electrodo metálico simple recoge los iones y genera una corriente eléctrica.
Ventajas del ICP-MS
La principal ventaja del ICP-MS es su increíble sensibilidad. Puede detectar cantidades extremadamente pequeñas de elementos, incluso unas pocas partes por billón (ppb) o partes por trillón (ppt). Esto lo hace perfecto para analizar elementos que están presentes en cantidades muy, muy bajas.
¿Para qué se usa el ICP-MS?
El ICP-MS tiene muchas aplicaciones en diferentes campos:
- Biología: Para estudiar elementos en muestras biológicas.
- Física de materiales: Para analizar la composición de nuevos materiales.
- Medioambiente: Para detectar contaminantes en agua, suelo o aire.
- Geoquímica: Para analizar rocas y minerales.
Véase también
En inglés: Inductively coupled plasma mass spectrometry Facts for Kids
