La Espectrometría de Masas con Plasma Inductivamente Acoplado (ICP-MS, por sus siglas en inglés), es una técnica analítica de punta y de gran interés para la ciencia moderna, ofrece incomparable sensibilidad, precisión, exactitud y especificidad en el análisis de elementos químicos y sus isótopos.
Esta sofisticada herramienta analítica, ha revolucionado el campo de las Ciencias de la Tierra, permitiendo a los científicos y a los profesionales de la industria explorar la composición cualitativa y cuantitativa de analitos tanto orgánicos como inorgánicos en diversos materiales, con gran detalle y exactitud (Skoog et al., 2017).
A más de 40 años de su creación, diversos modelos de espectrómetros de masas han sido fabricados, no obstante, a la fecha, cerca del 95 % de ellos son ICP-MS cuadrupolos (Q-ICP-MS) y el resto son del tipo sector magnético con diferentes tipos de ionización (TIMS, MC-ICP-MS, etc.).
Un ICP-MS combina dos grandes capacidades analíticas: Un poderoso plasma controlado mediante campos eléctricos y magnéticos, que puede alcanzar temperaturas mayores a los 15,000 Kelvin; y la espectrometría de masas, con la capacidad de filtrar, separar y detectar los iones con base en su relación masa/carga (m/Z+). La sinergia entre estas dos capacidades crea una plataforma robusta capaz de detectar y cuantificar elementos químicos a todo lo largo de la tabla periódica, desde concentraciones ultra-traza (partes por trillón) hasta altas concentraciones (millares de ppm), en un solo rango lineal.
Gracias a su extraordinaria sensibilidad, el ICP-MS alcanza inigualables límites de detección, por lo que puede detectar elementos en cantidades mínimas en una muestra, haciéndola una técnica analítica indispensable en el campo de las Ciencias de la Tierra. Además, gracias a su capacidad de realizar determinaciones multielementales, brinda la capacidad de medir un gran número de elementos químicos en una sola medición, volviéndola una herramienta poderosa y eficiente.
A través de una cuidadosa calibración y mediciones de diferentes controles de calidad, los analistas capacitados en Espectrometría de Masas garantizan la confiabilidad y la reproducibilidad de los resultados, tanto en el campo de la investigación, como para la industria en el cumplimiento de la normatividad.
Todas estas características, hacen a la técnica de ICP-MS particularmente valiosa en aplicaciones donde pequeñas variaciones en la composición elemental, puede tener implicaciones significativas, como lo es en la geoquímica ambiental e isotópica, petrogénesis, metalogénesis, geocronología, medicina y las ciencias forenses, entre otras.
A medida que la demanda de técnicas avanzadas continúa creciendo, también crece la importancia de la incorporación de la Espectrometría de Masas en la investigación científica, las aplicaciones industriales y el cumplimiento normativo. Su capacidad para ofrecer análisis elementales rápidos, precisos y confiables, posiciona esta herramienta como piedra angular de la química analítica moderna, permitiendo a los científicos e investigadores desentrañar los misterios del mundo actual y abordar los retos del futuro.
Enfoque y objetivo: Reconocer las partes componentes de un espectrómetro de masas, entender las diferencias entre los diferentes tipos de espectrómetros y aprender las metodologías de preparación de muestras, diseño de métodos y aplicaciones utilizando el ICP-MS como herramienta analítica.
CONOCIMIENTOS Y HABILIDADES AL CONCLUIR EL CURSO:
Al finalizar este curso el participante será capaz de conocer y diferenciar las partes de un espectrómetro de masas, diseñar un método de análisis. Sabrá aplicar la preparación de muestras, cómo realizar una calibración, el tratamiento de resultados y aprenderá algunas aplicaciones de la técnica analítica ICP-MS en las Ciencias de la Tierra y de la Salud.
Perfil del participante: Estudiantes, profesionales y académicos con conocimientos sólidos de química y estadística nivel licenciatura, que deseen aprender el uso de la Espectrometría de Masas con Plasma Inductivamente Acoplado, el desarrollo de métodos y sus aplicaciones en las Ciencias de la Tierra. Es deseable que el participante cuente con conocimientos básicos de los instrumentos, materiales y reactivos de un laboratorio de química analítica, así como de buenas prácticas de laboratorio.
Requisitos para obtener constancia académica:
Cumplir con el 90 % de las asistencias.
Ejercicios prácticos 10 %.
Examen final 90 %.
Se requiere calificación mínima de 8 para obtener constancia.
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Beca-estudiantes UNAM:
Requisitos:
Obligatorios:
1. Ser estudiante UNAM regular (contar con inscripción oficial del semestre),
2. Exposición de motivos,
3. Carta de recomendación de tutor(a) o responsable académico, con adscripción a la UNAM.
Tema 1. Introducción y breve historia de la química analítica a la espectrometría de masas. Introducción y breve historia. | 2 horas 1.1 Espectroscopía y desarrollo de las técnicas espectroscópicas. 1.2 Espectrometría y cuantificación atómica 1.3 El equipo ICP-MS y sus componentes
Tema 2. Sistemas de introducción de muestras y diferentes sistemas de acoplamientos al ICP-MS. | 2 horas
2.1 Sistema de desolvatación, nebulización y atomización 2.2 El Agilent 7500ce
Tema 3. Tipos de ionización en espectrometría de masas, teoría de plasmas y el acoplamiento inductivo | 2 horas 3.1 Tipos de fuentes de ionización en espectrometría de masas 3.2 Tipos de plasma y acoplamiento inductivo
Tema 4. Conducción del haz iónico y separación de masas (selectores de masas). Sistemas de detección. | 2 horas
4.1 Interface, bomba mecánica de vacío y turbo bomba molecular 4.2 Colimación de iones, dinámica de flujo de iones 4.3 El ICP-MS cuadrupolar, diferencias con otros selectores de masas 4.4 Detector de masas
4.5 Análisis del espectro de masas.
Tema 5. Teoría de preparación de muestras para un análisis por ICP-MS. | 4 horas 5.1 Acondicionamiento de muestras sólidas, molienda y tamizado. 5.2 Tratamiento de la muestra para un análisis directo 5.3 Preparación de muestras por digestión (horno de microondas y vial abierto), disolución y aforo 5.4 Uso de estándares internos 5.5 Preparación de curvas de calibración y controles de calidad 5.6 Procesamiento de espectro de masas conversión de cps a concentraciones 5.7 Conservación de muestras: sólidas biológicas y sintéticas
Tema 6. Desarrollo de método y análisis por ICP-MS | 2 horas
6.1 Elección de masas y tiempos de integración 6.2 Definición de ecuaciones de interferencias 6.3 Tuning y Resolution Axis 6.4 PA Factor 6.5 Calibración y verificación de la calibración 6.6 Secuencia analítica
6.7 Recomendaciones para evitar contaminación cruzada durante el análisis
Tema 7. Validación de métodos, aseguramiento y Control de Calidad en un análisis por ICP-MS | 2 horas 7.1 Parámetros de validación de métodos 7.2 Trazabilidad metrológica 7.3 Estándares y Materiales de Referencia Certificados 7.4 Aseguramiento y control de calidad en el laboratorio 7.5 Herramientas analíticas para el aseguramiento de la calidad 7.6 Muestras de control interno 7.7 Definición de criterios de aceptación
Tema 8. Aplicaciones a Ciencias de la Tierra | 4 horas
8.1 Aplicaciones en geocronología U – Th en rocas carbonatadas 8.2 Aplicaciones en estudios de contaminación ambiental 8.3 Aplicaciones en estudios de riesgo a la salud 8.4 Aplicaciones en estudios
Referencias bibliográficas recomendadas:
Steve J. Hill, “Inductively Coupled Plasma Spectrometry and its Applications”, Blackwell Publishing Ltd, 2007.
Douglas A. Skoog, Donald M. West, F. James Holler, Stanley R. Crouch, “Fundamentals of Analytical Chemistry”, Tenth Edition, 2021.
James N. Miller, Jane C. Miller, “Statistics and Chemometrics for Analytical Chemistry”, Sixth Edition, Pearson Education Limited, 2010.