Metode Ionisasi

          Ionisasi adalah proses fisik mengubah atom atau molekul menjadi ion dengan menambahkan atau mengurangi partikel bermuatan seperti elektron atau lainnya. Proses ionisasi ke muatan positif atau negatif sedikit berbeda. Ion bermuatan positif didapat ketika elektron yang terikat pada atom atau molekul menyerap energi cukup agar dapat lepas dari potensial listrik yang mengikatnya. Energi yang dibutuhkan tersebut disebut potensial ionisasi. Ion bermuatan negatif didapat ketika elektron bebas bertabrakan dengan atom dan terperangkap dalam kulit atom dengan potensial listrik tertentu. Lebih singkatnya pengertian dari ionisasi yaitu proses perubahan atom atau kelompok atom netral menjadi bermuatan listrik akibat pengurangan atau penambahan elektron.

A.  Elektronik Ionisasi (EI)

Elektronik Ionisasi adalah metode spektrometri masa yang paling banyak digunakan dari semua metode ionisasi. Dalam proses EI,
sampel menguap kedalam sumber ion spectrometer massa, dimana ia dipengaruhi oleh balok elektron dengan energy yang cukup untuk mengionisasi molekul. Proses ini dapat diringkas dengan persamaan:

M_(g) + e^- à M⁺ _(g) + 2e^-

Sumber ion dirancang sedemikia rupa sehingga ketika ion terbentuk mereka didorong keluar dari sumber dan analyser massa. Elektronik ionisasi adalah sumber pilihan untuk menganalisis senyawa volatile dan semi-volatil. Metode ionisasi EI cocok untuk senyawa nontermobil. Volatilitas dari sampel diperlukan. EI adalah metode yang paling umum digunakan ionisasi.

Kelebihan:

Sebagian besar senyawa organic dapat digunakan dalam metode elektronik ionisasi ini. Secara khusus, ia harus memiliki tekanan uap setidaknya 10-6 torr. Sampel yang digunakan dapat berbentuk padat,  cair atau gas dan dipanaskan sampai 400^OC untuk mencapai tekanan yang diperlukan. Ion terbentuk ketika sinar 70 eV elektron mengenai molekul sampel dalam fase gas. Hal ini menyebabkan banyak kelebihan energy dan ion fragmen yang terbentuk pada sampel molekul. Ion-ion berguna dalam menentukan struktur molekul.

Kekurangan:

Untuk memberikan spectrum EI senyawa harus stabil. Karena sampel biasanya harus dipanaskan, suhu sampel labil mungkin tidak bekerja, meskipun ada kemungkinan untuk mendinginkan sumber ion dari 200^oC menjadi sekitar 50 ^oC. Selain itu, untuk beberapa senyawa dengan fragmen lengkap tapi tidak memberikan ion molekul. Sampel ionic umumnya tidak bekerja dengan energy ionisasi. Energy ionisasi dapat dilakukan oleh probe langsung dan GC / MS. Untuk senyawa yang tidak bekerja dengan Energi ionisasi, metode alternative ionisasi telah dikembangkan.

B.  Chemical Ionization (CI)

Chemical Ionization (CI) adalah teknik ionisasi yang digunakan dalam spektrometri masa. Ionisasi kimia adalah proses energy yang lebih rendah dibandingkan ionisasi elektron. Fragmentasi menghasilkan energy yang sedikit lebih rendah, dan biasanya spectrum lebih sederhana. Ebuah spectrum Chemical Ionization memiliki ion molekul khas yang mudah diidentifikasi.

Chemical ionization terdiri dari dua tahap. Pada langkah pertama gas pereaksi pada tekanan yang relative tinggi (~ 1 torr) terkena dampak ionisasi elektron. Produk-produk proses Energi Ionisasi pada tekanan tinggi dapat menjadi campuran kompleks dari ion, radikal dan netral, tetapi beberapa gas menghasilkan produk utama ang menguntungkan bagi proses Chemical Ionization.

Ion ammonium kemudian tersedia untuk tahap kedua dari proses cemical ionization, dimana ia mengalami reaksi molekul. Konstanta laju untuk jenis ion,  reaksi molekul sangat tinggi., karena energy aktivitas untuk reaksi tersebut kurang disukai.

Chemical Ionization menggunakan reaksi molekul ion untuk menghasilkan ion dari analit. Proses chemical ionization dimulai ketika gas pereaksi seperti metsns, isobutana, atau ammonia terionisasi oleh electronic ionization. Sebuah tekanan gas pereaksi tinggi (atau waktu reaksi yang lama) menghasilkan ion molekul. Reaksi antara ion pereaksi gas dan reagen gas netral.

Beberapa produk reaksi ion-molekul dapat bereaksi dengan molekul analit untuk menghasilkan ion analit.

Kelebihan:

a.       Efisien ionisasi, sensitivitas tinggi

b.      Kurang fragmentasi dari ion positif

c.       Lebih besar selektivitas untuk senyawa lingkungan atau biologis penting tertentu lebih besar.

Kelemahan:

a.       Tidak semua senyawa volatil menghasilkan ion negatif

b.      Reproduktivitas rendah

c.       Massa jangkauan rendah biasanya kurang dari 1.000 Da

C.  Desorption Ionization (DI)

Desorption Ionization (DI) adalah istilah umum yang digunakan untuk metode berbagai kelompok (ion spektrometri massa sekunder, pemboman atom cepat, desorpsi fisi fragmen californium, dan plasma desorpsi) dimana ion yang dihasilkan secara langsung dari sampel dengan masukan energi yang cepat ke fase terkondensasi sampel. Mungkin ada proses diskrit desorpsi (dala arti termal), melainkan transfer molekul sampel biasanya nonvolatile ke fase gas sebagai ion yang kemudian dapat dianalisis secara massal.

Salah satu metode memperkenalkan sampel ke ruang ionisasi. Sampel cair atau padat  yang dikemas dalam tabung kaca atau pemegang lainnya dan ditempatkan sangat dekat dengan berkas elektron atau ion pereaksi gas di ruang ionisasi.

Kelebihan:

a.       Mengurangi termal dekomposisi

b.      Analisis cepat

c.       Peralatan yang digunakan relatif sederhana

Kelemahan:

a.       Tidak terlalu direproduksi

b.      Pemanasan cepat memerlukan kecepatan cepat scan

D.  Spray Ionization (SI)

Spray Ionization (SI) adalah teknik yang digunakan dalam spektrometri massa untuk menghasilkan ion. Hal ini terutama berguna dalam memproduksi ion dari makromolekul karena mengatasi kecenderungan molekul-molekul fragmen saat terionisasi.

Spektrometri massa yang menggunakan SI disebut ionisasi elektrospray spektrometri massa (ESI-MS) atau elektrospray spektrometri massa (ES-MS). ESI merupakan teknik yang disebut ‘ionisasi lunak’, karena fragmentasi yang ada sangat sedikit. Hal ini dapat menguntungkan dalam arti bahwa ion molekul (atau lebih tepatnya ion molekul pseudo) selalu diamati, namun informasi struktural yang diperoleh dari spektrum massa sederhana sangat sedikit. Kerugian ini dapat diatasi dengan koppling ESI dengan tandem spektrometri massa (EI-MS/MS).

Di antara tekniki semprot yang paling sering digunakan adalah ionisasi elektrospray Ionisasi (ESI). Pengenalan elektrospray terbukti menjadi alat yang hebat dalam biokimia, yang memungkinkan karakterisasi spektrometri massa dan urutan peptida, protein dan biopolimer lainnya yang sangat penting bagi kehidupan manusia dan obat-obatan. Dalam sumber ESI, kolom yang efluen diarahkan melalui stainles steel kapiler. Sebuah tegangan tinggi diberikan pada kepiler (ca. 3-5 kV), yang disimpan dalam aliran koaksial gas nitrogen nebulizing, menciptakan aerosol tetesan yang sangat kecil, yang masing-masing membawa banyak beban kelebihan pada permukaannya.

Kelebihan:

a.       Proses ionisasi lunak sehingga ion molekul utuh diamati

b.      ESI memungkinkan produksi ion kalikan dikenakan. Hal ini menyebabkan kemampuan menganalisis spesies berat molekul sangat tinggi menggunakan analisis massal yang paling tersedia (misalnya quadrupoles)

c.       ESI adalah proses tekanan atmosfer. Hal ini membuat muda untuk digunakan dan mudah untuk antarmuka dengan teknik pemisahan HPCL dan CE.

Kelemahan:

Analit kadang-kadang terlibat dalam proses elektrokimia, sehingga menyebabkan pergeseran puncak yang sesuai dalam spektrum massa.