Masse-zu-Ladung-Verhältnis

Das Masse-zu-Ladung-Verhältnis ist eine physikalische Größe, die in der Massenspektrometrie verwendet wird.

Definition

Massenspektrometer messen nicht die Masse, sondern die Masse pro Ladung (m/q) von Ionen. Die Einheit des Masse-zu-Ladung-Verhältnis ist Thomson (Th), oder formaler:

$\left[\frac{m}{q}\right] = \mathrm{Th}$.

Das Thomson ist folgendermaßen definiert:

Th = u/e

wobei u die atomare Masseneinheit (auch Dalton genannt) und e die elementare Ladungseinheit bedeutet.

Besonderheiten bei der Nutzung

Die Ladungseinheit e ist allerdings keine offizielle Einheit zur Angabe von Ladungen, sondern eine physikalische Konstante. Sie wird durch die Definition des Thomson quasi durch die Hintertür eingeführt. Diese etwas unbequeme Begebenheit hat vermutlich dazu geführt, dass viele Massenspektrometriker m/z an Stelle des Masse-zu-Ladung-Verhältnis m/q verwenden. Das z, so argumentieren sie dann, bezeichne keine Ladung sondern nur die Anzahl der Einheitsladungen e und sei darum dimensionslos. Mit diesem Trick wird aber die Situation nur noch unübersichtlicher. Da Z dimensionslos ist, hätte m/z die Dimension einer Masse. Einige Massenspektrometriker messen darum folgerichtig m/z in Dalton, was aber beim Auftreten von Ionen unterschiedlicher Ladungen zum Desaster führt, da dann Ionen mit demselben m/z völlig unterschiedliche Massen haben können. Deshalb argumentieren einige Massenspektrometriker weiter, dass auch die Masse m und somit insgesamt m/z dimensionslos sei.

Ein Weg aus der Misere wäre das strikte Einhalten vom SI-Einheitensystem. m/q würde dann aber in Kilogramm/Coulomb (kg/C) gemessen, was zu keiner brauchbaren Zahlengröße führen würde. Der andere Weg führt wie beschrieben über das versteckte Einführen einer neuen Ladungseinheit e die gleich der Elementarladung ist und sich daher sowieso als Einheit aufdrängt und übrigens auch rege benutzt wird. Folgerichtig müssen Massenspektren mit m/q angeschrieben werden (und nicht m/z). Die Einheit wäre dann entweder kg/C oder eben Th (= u/e).

Siehe auch

• Spezifische Ladung