Fungsi Spektrometer Massa

 Metode paling langsung dan akurat untuk menentukan massa atom dan massa molekul adalah metode spektrometri massa, seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.3. Pada sebuah spektrometer massa, suatu sampel gas ditembak oleh aliran elektron berenergi tinggi. Tumbukan antara elektron dan atom (atau molekul) gas menghasilkan ion positif dengan terlepasnya satu elektron dari tiap atom atau molekul. Ion-ion positif ini (dengan massa m dan muatan listrik e) dipercepat oleh dua buah lempeng yang bermuatan listrik berlawanan saat ion-ion tersebut melewatinya.

Figure 3.3  Schematic diagram of one type of mass spectrometer

    Setelah melewati kedua lempeng, ion-ion ini kemudian dibelokkan oleh sebuah magnet sehingga bergerak melengkung. Jari-jari lintasannya bergantung pada perbandingan antara muatan listrik dan massa (yaitu e/m). Ion-ion dengan perbandingan e/m lebih kecil mempunyai lintasan seperti kurva dengan jari-jari yang lebih besar daripada ion-ion yang memiliki perbandingan e/m lebih besar, sehingga ion-ion dengan muatan listrik sama tetapi massanya berbeda akan terpisah satu sama lain. Massa dari setiap ion (dan juga atom atau molekul induk) ditentukan oleh sejauh mana ion-ion tersebut dibelokkan. Akhirnya, ion-ion tersebut sampai pada sebuah detektor, yang mencatat arus listrik dari tiap jenis ion. Jumlah arus listrik yang dihasilkan sebanding dengan jumlah ion, sehingga kita dapat menentukan kelimpahan relatif dari isotop-isotopnya.

Figure 3.4 The Mass spectrum of the three isotope of neon.

         Spektrometer massa pertama yang dikembangkan pada tahun 1920-an oleh fisikawan Inggris, F.W. Aston, terlalu sederhana untuk standar saat ini. Akan tetapi, spektrometer tersebut memberikan bukti yang tidak terbantahkan akan adanya isotop Neon-20 (massa atom 19,9924 sma dan kelimpahan alami 90,92 persen) dan Neon-22 (massa atom 21,9914 sma dan kelimpahan alami 8,82 persen). Ketika spektrometer massa yang lebih canggih dan sensitif diciptakan, para ilmuwan dikejutkan dengan temuan bahwa Neon mempunyai isotop stabil yang ketiga dengan massa atom 20,9940 sma dan kelimpahan alami 0,257 persen (Gambar 3.4). Contoh ini menggambarkan betapa pentingya akurasi percobaan pada ilmu kuantitatif seperti kimia. Percobaan-percobaan terdahulu gagal mendeteksi Neon-21 karena kelimpahn alaminya hanya 0,257 persen. Dengan kata lain, hanya 26 dalam 10.000 atom Neon adalah Neon-21. Massa dari molekul-molekul dapat ditentukan dengan cara yang serupa oleh spektrometer massa.