Bir kütle
spektrometrenin şematik diyagramı
Kütle spektrometresi bir molekülün yapısında bulunan
kütlelerin spektrumunu verir. Spektrumun x ekseni oluşan iyonların kütlelerini
(m/z), y ekseni her iyonun relatif miktarını (çokluğunu) gösterir; iyonlar ve
miktarlarını veren patern molekülün yapısını karakterize eder.
ÖRNEK
Etanolün kütle spektrumu aşağıdaki şekilde görülen paterni
verir.
Etanol,
C2H6O
(46.07)
Temel Pik: Bir kütle spektrumundaki en büyük pike
"temel pik" denir; uygulamada, çoğunlukla, pik yükseklikleri temel
pikin kesirleri olarak rapor edilir. Başka bir rapor şeklinde, pik
yükseklikleri yerine, toplam pik yüksekliğinin kesirleri olarak pik şiddetleri
kaydedilir; bu değerler daha tanımlayıcıdır.
Moleküler İyon (M+, veya M+·) Piki:
Molekül, iyonizasyon işleminde sadece bir elektron kaybetmişse bir moleküler
iyon oluşmuştur ve spektrumda bu moleküler iyona ait pik, M+
görülür.
Saf bir bileşiğin kütle spektrumu kalitatif analizde değerli
bilgiler verir. Ayrıca basit karışımların, özellikle gaz karışımlarının
tanımlanmasında da kütle spektrometresi kullanılabilir.
Bazı uygulamalar aşağıda kısaca anlatılmıştır.
Molekül
Ağırlının Saptanması
Kütle spektrometresi, buharlaşabilen pek çok maddenin
molekül ağırlığı tayininde uygulanabilen fevkalade bir yöntemdir. Yöntemde
moleküler iyon pikinin (veya kimyasal iyonizasyonda M+1 pikinin) tanımlanması
gerekir, saptanan moleküler iyonun kütlesi bileşiğin molekül ağırlığını verir;
yani, bir iyonun kütlesi, maddenin tanımlanması için önemli bir parametredir.
Organik bileşiklerin %80-90'ının moleküler iyon piki vardır; bu piklerin bazı
özellikleri bilinmelidir.
Moleküler iyon piki bulunmayabilir veya bir safsızlıktan
gelen pik ile karıştırılabilecek kadar küçük olabilir, bu duruma özellikle
dikkat edilmesi gerekir. Ayrıca, çarpışma işlemleriyle oluşabilecek (M+1)
piklerini de ana iyon pikleriyle karıştırmamaya özen gösterilmelidir; bunlar
daha şiddetlidir.
En yüksek kütle numaralı pikin moleküler iyona ait olup
olmadığının belirlenmesinde kullanılan tek bir yöntem yoktur. Bir dizi
gözlemden sonra, deneyimli bir kütle spektroskopist doğru olanı, belirli hata sınırları
içinde, saptayabilir.
(M+1) piki, çoğu zaman, bu pikin örnek miktarı
artırıldığında gösterdiği davranış (büyüme, v.s., gibi) izlenerek
tanımlanabilir.
Bazı hallerde ise en yüksek kütle pikinin moleküler iyon
piki olup olmadığının tayini oldukça zordur. Burada, çeşitli bileşiklerin fragman
şekillerinin bilinmesine gereksinim vardır. Örneğin, (M-3) deki bir pik,
moleküler iyonun M pikini şüpheli duruma sokar. Bu şekil, moleküler iyondan üç
hidrojen atomunun çıkmasıyla oluşur, ancak, böyle bir fragmantasyonla fazla
karşılaşılmaz.
Başka bir şekil (M-18)’de (veya M+1-18 de) bulunabilecek
kuvvetli bir piktir; alkoller ve aldehitlerde su kaybedilmesinde olduğu gibi,
böyle bir durumda ana iyon M zayıf bir pik olarak çıkabilir.
Ana bileşikte, yüksek izotopik halleri olan bazı
elementlerin bulunması halinde kütle spektrometresi ile tayin edilen molekül
ağırlığı, kimyasal skaladaki atom ağırlıklarından hesaplanan değere eşit olmaz.
Örneğin, metil bromürün 96 numaralı kütledeki piki, brom-81
izotopunun fazla olması nedeniyle, 94 kütle numaralı piki kadar kuvvetlidir.
(Tablo-2 ye bakın).
Molekül
Formüllerinin Saptanması
Moleküler iyon pikinin tanımlanmasıyla, bir bileşiğin kütle
spektrumundan tam veya kısmi molekül formülleri çıkarılabilir.
Ana iyon pikinin doğru olarak saptanmasıyla bir bileşik için
tam bir formül çıkarılabilir. Bu uygulamada bir kütle biriminin binde birkaç
kütle farklarını algılayabilecek yetenekte yüksek-rezolusyonlu bir kütle
spektrometresine gereksinim vardır.
Örneğin, aşağıdaki bileşiklerin molekül ağırlıklarını
inceleyelim:
Ölçülen ana iyonun kütlesi 120.069 ise örnek ancak C7H8N2
olabilir, diğerlerin olma olasılığı yoktur.
C, H, N, ve O ‘nin olası bileşikleri ile molekül
ağırlıklarını binde bir hassasiyetle veren tablolar bulunur. Bundan başka,
"Merck İndeks"de tüm bileşiklerin virgülden sonra altı haneye kadar
hassas molekül ağırlıklarını gösteren bir tablo bulunur.
İzotop
Pikleri
Tablo-1'de organik bileşiklerde çok bulunan bazı
elementlerin en fazla karşılaşılan doğal izotopları verilmiştir. Bir bileşikte
bu elementlerin varlığı moleküler iyon piki (M+1) den başka (M+2) pikinin de
çıkmasına olanak verir. Klor ve brom içeren bileşiklerde oldukça büyük (M+2)
pikleri gözlenir.
ÖRNEKLER
1-Bromopropan, ve 2-kloropropanın kütle spektrumlarının
incelenmesi
1-Bromopropan, C3H7Br
(122.99)
En zayıf bağ: C–Br bağı
Temel pik: m/z = 43 [M – 79, veya (M + 2) – 81]
2-Kloropropan, C3H7Cl
(78.54)
M + 2 pikinin yüksekliği, moleküler iyon pikinin 1/3’ü
kardadır; dolayısıyla bileşik bir klor içerir.
Temel pik, m/z = 43’dür; C–Cl bağının heterolitik
bölünmesinin sonucudur.
m/z = 63 ve m/z = 65 piklerinin oranı = 3:1; bu değerler bir
klor atomunun bulunduğunu gösterir.
İzotopik
Oranlardan Molekül Formüllerinin Çıkarılması
Bir cihazın kütle numaralarını sadece tam sayılara göre
ayırması durumunda da bir bileşiğin formülü hakkında faydalı bilgiler
edinilebilir. Bu durumda olması gereken koşul, moleküler iyon pikinin yeteri
kadar şiddetli olması ve bu pik ile (M+1) ve (M+2) izotop piklerinin doğru
olarak saptanabilmesidir. Aşağıda bir örnek verilmiştir.
ÖRNEK
Dinitrobenzen (C6H4N2O4,
M = 168) ve bir olefinin (C12H24, M=168), (M+1)/M oranlarının
hesaplanması.
Her 100 tane 12C atomu için, 1.08 13C
atomu vardır. (Tablo-1). Dinitrobenzende altı karbon atomu bulunduğundan,
13C içermeyen her 100
molekül dinitrobenzene karşılık,
13C içeren 6 x 1.08 =
6.48 molekül dinitrobenzen vardır.
Sadece bu etkiden dolayı (M+1) piki M pikinin %6.48 i
kadardır. Bu pike moleküldeki diğer elementlerin de katkısı olacaktır; bunlar
da dikkate alındığında, aşağıdaki hesaplamalara göre, (M+1) pikinin relatif
değeri %7.46 ya yükselir.
Bu örnekte görüldüğü gibi, (M+1) piki ile M piki
yüksekliklerinin oranından, kütle ağırlıklarının tam sayıları birbirinin ayni
olan iki bileşik birbirinden ayırt edilebilir.
Moleküler formüllerin tayininde relatif izotop pik
yükseklikleri işlemi çok kolaylaştırır. Beynon tarafından hazırlanan
tablolardan bir bölümü Tablo-3'de verilmiştir. Burada C, H, O, ve N'un, kütle
numarası 83 ve 84 olan tüm bileşiklerine ait (M+1) ve (M+2) pikleri M pikinin
yüzdesi olarak sıralanmıştır. Bir spektrumdan bu değerler doğru olarak elde
edilebilirse orijinal formüle benzer bir formül bulunabilir. Örneğin, 84
kütledeki bir moleküler iyonun (M+1) piki %5.6, (M+2) piki de %0.3 olduğunda
bileşiğin formülü C5H8O'dur (Tablo-3).
İzotopik oran, bir bileşikteki sülfür, klor ve brom atomlarının
teşhis edilmesi ve sayısının bulunmasında çok kullanılır, çünkü bu atomların
(M+2) pikine katkıları oldukça fazladır (Tablo-1). Örneğin, M pikinin %65 i
kadar olan bir (M+2) piki, bir molekülde iki klor atomu bulunduğunun bir
göstergesidir; %4 dolayındaki bir (M+2) piki de bir atom kükürt olduğunu
belirtir. (M+4) ve (M+6) pik yüksekliklerinin incelenmesiyle ise klor ve brom
atomlarının beraberce bulunduğu hal teşhis edilir.
Çarpışma
Ürünlerinin Pikleri:
İyon-molekül çarpışmasıyla moleküler iyon piklerinden daha
büyük kütle numaralı pikler oluşur. Normal örnek basınçlarında bu tip tek
önemli reaksiyon, çarpışmayla iyona bir hidrojen atomunun transferidir; böylece
(M+1) piki oluşur. Proton-transferi işlemi ikinci-dereceden bir reaksiyondur,
ve ürün miktarı reaktant konsantrasyonuna çok fazla bağlıdır. Bu tip bir (M+1)
pikinin yüksekliği örnek basıncının artırılmasıyla, diğer piklere göre, çok
daha hızlı artar; böylece proton-transfer reaksiyonunun varlığı saptanabilir.
Moleküler
İyonun Kararlılığı
Uygulanan bir çalışma koşulunda, bir moleküler iyon pikinin
şiddeti iyonlaşan taneciğin kararlılığına bağlıdır; taneciğin kollektöre
ulaşması ve dedektörde algılanabilmesi için yaşam sürecinin en az 10-5
saniye olması gerekir. İyonun kararlılığı yapısına çok bağlıdır; bu nedenle de
moleküler iyon piklerinin büyüklüğü önemli farklılıklar gösterir.
p elektron
sistemlerinin bulunması moleküler iyonun kararlı olmasını sağlar, çünkü bu
durumda bir elektronun verilmesi çok kolaylaşır. Siklik yapılar da büyük ana pikler
verirler, bunda bir bağın kopması iki taneciğin oluşmasına yol açmaz.
Çoğunlukla moleküler iyonun kararlılığı aşağıdaki sıraya
göre azalır:
Aromatikler > konjuge olefinler > alisiklikler >
sürfürler > dallanmamış hidrokarbonlar > merkaptanlar > ketonlar >
aminler > esterler > eterler> karboksilik asitler > dallanmış
hidrokarbonlar > alkoller.
Bu etkiler Tablo-2'de gösterilmiştir: bazı C10 bileşikleri
için moleküler iyon pikinin yüksekliği, spektrumdaki toplam pik yükseklikleri
ile kıyaslanmıştır.
Bir kütle spektrometresi, toplam pik yüksekliklerinin en az
%1 i kadar yükseklikte bir ana pik vermelidir; bu sınır bazı cihazlar için %0.1
seviyesine kadar düşebilir. Böylece, bazı alkoller ve dallanmış hidrokarbonlar
dışında, moleküler iyonun kütlesi ve bundan hareketle de bileşiğin molekül
ağırlığı saptanır.
Fragman
İyonlar
Çoğu zaman molekül, bir valens elektron kaybettiğinde bağlar
kırılır, veya meydana gelen moleküler iyon, daha düşük enerjili iyonlara
bölünür (fragmanlar). Yüklü iyonların kütleleri fragman iyonlar olarak
kaydedilir.
M+· iyonu, en gevşek bağlı elektronlarından
birinin kaybedilmesiyle meydana gelir. Bağlanmamış elektron çiftleri veya p elektronlar bulunuyorsa, elektron impact
işlemiyle M+· ‘dan bir elektron kaybedilir.
Sadece C–C ve C–H bağları içeren moleküllerde kayıp
elektronun yeri saptanamaz; bu durumda formül köşeli parantez içinde yazılır.
ÖRNEK
ÖRNEK
Neopentan
(2,2-dimetilpropan) spektrumu
Neopentanın fragmantasyonunda, kırılma bir dallanma
noktasında meydana gelir; oluşan, relatif olarak kararlı bir karbokatyondur.
Önemli üç karbokatyon vardır, moleküler iyon (m/z = 72) saptanamaz.
2,2-Dimetilpropan, C5H12
(72.15)
Nitrojen
Kuralı
Molekül ağırlığı tayin edilecek bir bileşiğin olası
formülleri "nitrojen kuralı" ile de saptanabilir. Bu kurala göre,
molekül ağırlıkları çift sayı olan tüm organik bileşiklerde nitrojen atomu ya
yoktur veya çift sayılıdır; molekül ağırlıkları tek sayı olan tüm organik
bileşikler ise tek sayılı nitrojen atomu içermelidir. Bir bağın kopmasıyla
meydana gelen fragmanlar, sıfır veya çift sayılı nitrojen atomu içeriyorsa tek
sayılıdır; tersine, nitrojenler tek sayılı ise fragmanlar çift sayılıdır. Moleküler
ve fragman iyonlar, bulunan N atomu sayısına
bağlı olarak elektron sayısını belirler.
Bu kural, organik bileşiklerde bulunan elementlerin nitrojen
hariç, izotop kütle numaralarının ve değerliklerinin (valans), her ikisinin de
çift veya her ikisinin de tek olması gerçeğine dayanır. Nitrojen ise, tek
değerlikli ve çift kütleli izotopu olan bir atomdur.Örneğin,
Nitrojen kuralı karbon, hidrojen, oksijen, kükürt,
halojenler, fosfor, ve bor içeren tüm kovalent yapılı bileşiklere
uygulanabilir.
Çift (1, 2, ..) veya sıfır N içeren iyonlar:
ÖRNEK
4-Metilpent-3-en-2-on
(Mesitil oksit), C6H10O (98.14)
ÖRNEK
N-etil-N-metiletanamin,
C5H13N (87.16)
Parçalanma)
Şekillerinden Bileşiklerin Tanımlanması
Molekül ağırlığı çift sayılı olan basit moleküllerin
parçalanmasıyla kütleleri birbirinden farklı çok sayıda iyon oluşur. Çizilen
karmaşık spektrumdan ana molekül veya bileşikteki fonksiyonel gruplar
saptanabilir. Saf maddelerin parçalanma ürünleri hatlarının sistematik olarak
incelenmesiyle parçalanma mekanizması ve spektrayı tanımlayacak bir seri genel
kural çıkarılır. Bir spektrumdaki piklerin tümünün hesaplanması çoğu zaman
gerekmez. Bunun yerine parçalanmayı tanımlayan hatlar incelenir.
Örneğin, n-heptan, 1-pentanol ve n-heptanal spektrumları
incelendiğinde n-heptan spektrumunun birbirinden 14 kütle birimi kadar
uzaklıkta pik salkımları şeklinde olduğu görülür. Böyle bir görünüm, peşpeşe
metilen grupları kaybederek parçalanan düz zincirli parafinleri gösterir. Ayni
görünüm, 1-pentanol ve n-heptanalin sol tarafında da vardır. En kararlı
hidrokarbon iyonlar üç veya dört karbon atomu içerirler ve bunları tanımlayan
pikler de büyük olur.
Alkollerin pikleri ya çok zayıftır veya hiç ana iyon piki
bulunmaz, fakat su kaybıyla (M-18)’de kuvvetli bir pik oluşur (1-pentanol). Bir
oksijenin yanındaki C – C bağı da kopabilir, primer alkoller böylece oluşan CH2
= OH+ iyonu nedeniyle 31 numaralı kütlede kuvvetli bir pik verirler.
n-Heptan C7H16
(100.2)
1-Pentanol, C5H12O
(88.15)
n-Heptanal, C7H14O
(114.19)
Tablo-3: Bazı C, H, O ve N Bileşiklerinin İ
zotopik Miktarları(a)
zotopik Miktarları(a)
Kütle
Spektrometrenin Kantitatif Uygulamaları
Kütle spektrometresi benzer bileşikler içeren karışımların
kantitatif analizinde kullanılan güçlü bir cihazdır. Daha önce de değinildiği
gibi, ilk ticari kütle spektrometresi, petrol endüstrisinde uçucu hidrokarbon
örneklerindeki bileşiklerin tayininde kullanılmak üzere 1940 yıllarında
üretilmiş ve yaklaşık on yıl içinde yöntem çok sayıda diğer uçucu bileşiklerin
analizinde de başarıyla kullanılmaya başlanmıştır. Şimdiki zamanda ise kütle
spektroskopisi uçuculuğu düşük organik ve inorganik pek çok maddenin analizinde kullanılmaktadır.
Organik
Karışımların Kantitatif Analizi
Başarılı bir kütle spektrometrik analiz için temel
gereksinimler 4 maddede toplanabilir:
·
Her bileşiğin diğer piklerden çok iyi ayrılmış
en az bir piki bulunmalıdır;
·
bir pike her bir bileşiğin katkısı doğrusal
olmalıdır;
·
hassasiyet (iyon akımı/kısmı basınç) %1 (relatif
olarak) tekrarlanabilirlik sınırına girmelidir;
·
kalibrasyon için uygun standartlar
bulunabilmelidir.
Kalibrasyon
Kantitatif kütle spektrometresi standartlarla yapılan
deneysel kalibrasyona dayanır. Uygun koşullar altında, kütle pik yükseklikleri
bileşiklerin kısmı basınçları ile doğru orantılıdır. Kompleks karışımlarda,
karışımdaki her bir maddeye ait bir kütle piki alınması çok az rastlanan bir
durumdur; spektra verilerinin çözümlenmesi için aşağıdaki bir seri denklemin
çözülmesi gerekir.
Im, karışımın spektrumunda m kütlesindeki ölçülen
iyon akımı, ve imn ‘de n bileşiğinin m kütlesindeki iyon akımıdır. n
bileşiğinin karışımdaki kısmı basıncı pn dir. Her bileşiğin imn
değeri, kısmı basıncı (pn) bilinen bir standartla kalibrasyon yapılarak
bulunur. Bir karışım için ölçülen iyon akımlarının denklemlerde yerine konulmasıyla
örnekteki her bileşiğin kısmi basıncı bulunur.
Duyarlılık
ve doğruluk
Kantitatif kütle spektral ölçmelerin duyarlılığı ölçülen
değere göre %2-5 aralığında değişebilir. Doğruluk, analiz edilen karışımın
karmaşıklığına ve karışımdaki bileşiklerin yapılarına bağlı olarak önemli
derecelerde değişir. 5-10 bileşiğin bulunduğu gaz hidrokarbon karışımlarında
mutlak hata 0.2-0.8 mol arasındadır.
Bileşik
Analizleri
Kütle spektrometresinin kantitatif uygulama alanı, özet bir
bilgi verilmesini zorlaştıracak kadar geniştir. Melpolder ve Brocun tarafından
hazırlanan tipik uygulamalar listesinde, yöntemin çok yönlü olduğu açıkça
görülür. Örneğin, ısıtılmadan analiz edilebilen karışımlar listesinde tabii
gaz, C4-C5 hidrokarbonlar; C6-C8
doymuş hidrokarbonlar; C1-C5 alkoller, aldehitler, ve
ketonlar; C1-C4 klorürler ve iyodürler; fluorokarbonlar;
tiyofenler; atmosferik kirler; eksoz gazları; ve diğer pekçok madde bulunur.
Yüksek sıcaklıklar kullanıldığında listede C16 –C27
alkoller, aromatik asitler ve esterler, steroidler, fluorlu polifeniller,
alifatik amidler, halojenli aromatik türevler, ve aromatik nitriller için
başarılı analitik yöntemler verilmiştir.
Kütle spektrometresi yüksek-molekül-ağırlıklı polimerik
maddelerin analizinde ve tanımlanmasında da kullanılır. Burada, örnek önce
piroliz edilir (ısıyla bozundurulur) ve uçucu ürünler spektrometreye
gönderilir. Veya, ısıtma doğrudan giriş
sisteminin probu üzerinde yapılır. Bazı polimerler önemli tek bir tür tanecik
verir; örneğin, tabii kauçuktan izopren, polistirenden stiren, polietilenden
etilen, ve Kel-F den CF2 = C F Cl oluşur. Diğer polimerler, piroliz
sıcaklığına bağlı olarak iki veya üç ürün verirler. Sıcaklığın etkisini
inceleyen çalışmalardan, yaklaşık molekül ağırlığı dağılımı ve çeşitli bağların
kararlılıkları ile ilgili bilgiler edinilebilir.
Bileşik
Tipinin Tayini
Petrol ürünlerinin kantitatif analizinde karmaşık yapıları
nedeniyle, çoğunlukla, örneğin içerdiği her bir bileşik yerine, bileşik
"tipleri" nin analizi tercih edilir. Kütle spektrometresi bu tip
analizler için uygun bir cihazdır. Örneğin, parafinik hidrokarbonlar 43, 57,
71, 85, ve 99 kütlelerde kuvvetli pikler vermezler. Sikloparafinler ve mono-olefinlerin
ise 41, 55, 69, 83, ve 97 kütle numaralarında özel kuvvetli pikleri bulunur.
67, 68, 81, 82, 95, ve 96 kütle grubundaki pikler de sikloolefinler, diolefinler,
ve asetilenlere özgüdür. Alkilbenzenler ise 77, 78, 79, 91, 92, 105, 106, 119,
120, 133, ve 134’de pikler verirler. Bir grubun pik yüksekliklerinin
matematiksel birleşimi, her bir hidrokarbon tipinin konsantrasyonunu
değerlendirmede kullanılan analitik bir parametredir. Tip analizleri benzinler,
gaz yağları, yağlama yağları, asfaltlar, ve parafinler, olefinler, alkoller, ve
ketonlar karışımlarının özellikleri tanımlamada kullanılmaktadır.
İnorganik
Eser Kalıntı Analizleri
Kıvılcım kaynağının (1.3.3.) geliştirilmesiyle kütle
spektrometrenin inorganik katı maddelere uygulanması da sağlanmıştır. Bu
tekniğin metaller, alaşımlar, süper iletkenler ve minerallerdeki eser kalıntı
elementlerin analizinde önemli bir yeri vardır.
Kıvılcım kaynaklı kütle spektrometrenin kendine özgü
avantajları vardır. Duyarlılığı çok yüksektir, milyarda bir kısım (ppb) a kadar
yarı kantitatif analizlerde kullanılabilir. İkinci önemli avantajı,
spektrumunun basitliğidir; spektrumda tek bir kuvvetli pik ve birkaç zayıf hat
bulunur; zayıf hatlar çok yüklü iyonlarda görülür. Üçüncü avantaj, çeşitli
elementlerin hat şiddetlerinin kabaca eşit olmasıdır (2-3 fakörü kadar
değişir).
Kıvılcım kaynaklı kütle spektrometrenin en önemli
dezavantajı kaynağın düzensizleşebilmesi ve ölçümlerin tekrarlanabilirliğinin
bozulmasıdır. İyon akımlarının zamanla büyük dalgalanmalar göstermesi nedeniyle
ölçmelerin integratör bir dedektörle yapılması gerekir; bu amaçla, çoğunlukla,
fotoğrafik algılama kullanılır.
Kıvılcım kaynağının ikinci dezavantajı kinetik enerjileri
farklı tanecikler üretilmesidir. Bu da, pahalı çift-odaklamalı spektrometreler
kullanılmasını gerektirir.
Duyarlılık
, Doğruluk , ve Hassasiyet
Kıvılcım kaynaklı kütle spektrometresi, ideal koşullarda,
milyarda birkaç kısma kadar konsantrasyonlara duyarlıdır. Çok az durumlarda
duyarlılık bu değerin bir veya ikinci kuvveti kadar büyük olur.
Kıvılcım kaynaklı kütle spektrometrede yapılan kantitatif
ölçmeler, fotoğraf levhasının kararma derecesinin bir mikrodensiyometre ile
ölçülmesine dayanır; uygun standartların bulunduğu hallerde belirsizlik,
ölçülen değerin %10-30 u arasında değişir. Standart örneklerin hassasiyetine
göre hata seviyesi daha yüksek olabilir.
İzotop
Miktarı Ölçümü
Kütle spektrometresi başlangıçta izotopik miktarların
ölçülmesi amacıyla geliştirilmiştir, ve bu alanda çok önemli veriler
toplanmıştır. Çeşitli izotopların miktarları ile ilgili veriler şimdi çeşitli
amaçlarla kullanılabilmektedir. Diğer önemli uygulamalar arasında izotopik
seyreltme analizleri, izotoplarla izleme çalışmaları, ve kayalar ve
minerallerin izotopik oran ölçümleri ile yaşlarının saptanması sayılabilir.
Kütle spektrometresi izotop tayinine 13C, 17O, 18O,
15N, 34S, ve radyoaktif olmayan taneciklere
uygulanmasında da olanak verir.