Spectrometria cantitativă de masă este o metodă de determinare atât a masei moleculare a unui compus, cât și din ceea ce este fabricat. Spectrometria de masă funcționează prin expunerea unei probe la condiții extreme de căldură și electricitate, determinând-o să se spargă în fragmente moleculare încărcate. Compoziția și abundența acestor fragmente sunt analizate pentru a dezvălui masa și compoziția.
Există multe tipuri de spectrometrie cantitativă de masă, dar fiecare metodă utilizează același set de procese. O probă este mai întâi încălzită pentru a forma vapori, apoi ionizată și accelerată folosind un câmp electric. Ionii au fiecare o singură sarcină pozitivă, iar aceste particule încărcate sunt deviate prin trecerea lor printr-un câmp magnetic. Ionii mai ușori sunt deviați mai mult de un câmp magnetic decât ionii mai grei, astfel încât variația intensității câmpului canalizează ionii de masă diferită în aparatul de detectare.
Analiza metanului, cea mai simplă hidrocarbură – sau compus alcătuit din hidrogen (H) și carbon (C) – relevă prezența fragmentelor care au mase atomice de 1, 12, 13, 14, 15 și 16 unități de masă atomică (amu ). Metanul are formula CH4, iar analiza probei de metan relevă prezența, respectiv, a H+, C+, CH+,CH2+, CH3+ și CH4+. Se măsoară și abundența acestor fragmente, cea mai mare fiind la 16 amu, ceea ce corespunde cu masa ionului nefragmentat. Acest lucru se datorează faptului că este nevoie de o cantitate extremă de energie pentru a îndepărta hidrogenii din carbonul central, ceea ce înseamnă că ionul cel mai abundent va fi cel mai favorabil din punct de vedere energetic.
Există o abundență foarte mică a unui fragment care cântărește 17 amu pe spectrul de masă pentru metan. Această citire se datorează prezenței unui izotop de carbon sau hidrogen. Izotopii sunt elemente care au aceleași proprietăți chimice, dar greutăți atomice diferite, deoarece au un număr diferit de neutroni în nuclee. Nucleul de carbon-12 conține șase neutroni și șase protoni, dar izotopul mult mai rar carbon-13 conține șapte protoni. În mod similar, o cantitate mică din hidrogenul prezent va fi hidrogen-2, numit și deuteriu, care are un nucleu de un proton și un neutron.
Pe lângă analiza compoziției compușilor organici și a abundențelor relative de izotopi dintr-o probă, spectrometria cantitativă de masă este, de asemenea, utilizată pentru a elucida compoziția moleculelor biologice, cum ar fi proteinele. Proteinele sunt formate dintr-o catenă sau o secvență de aminoacizi, iar spectrometria de masă poate fi utilizată pentru a determina secvența în care apar aceste resturi de aminoacizi. Masa moleculară a unei proteine poate fi găsită și folosind spectrometria de masă cantitativă.