BI_BOEM_U1_EA_XXYZ - Martin Contreras

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Universidad Abierta y a Distancia de México 
 
Ingeniería en Biotecnología 
 
Óptica, electricidad y magnetismo 
 
Grupo: BI-BOEM-2101-B2-002 
 
Unidad 1: Electromagnetismo 
 
 Evidencia de aprendizaje- Electromagnetismo 
 
Martin Contreras Jiménez 
ES202117326 
 
Fecha de entrega 
25/04/2021 
 
 
 
Espectrómetro de masas 
La Espectrometría de Masas es una técnica microanalítica usada para identificar 
compuestos desconocidos, cuantificar compuestos conocidos, y para elucidar la estructura 
y propiedades químicas de las moléculas. Requiere cantidades pequeñas de muestra y 
obtiene información característica como el peso y algunas veces la estructura del analito. 
Funcionamiento 
En la Espectrometría de masas la muestra es ionizada (y por tanto destruida) usando 
diversos procedimientos para ello. De todos ellos el más usual y/o utilizado es la técnica 
denominada de Impacto Electrónico consistente en el bombardeo de la muestra 
(previamente vaporizada mediante el uso de alto vacío y una fuente de calor) con una 
corriente de electrones a alta velocidad. 
Mediante este proceso, la sustancia pierde algunos electrones y se fragmenta dando 
diferentes iones, radicales y moléculas neutras. Los iones (moléculas o fragmentos 
cargados) son entonces conducidos mediante un acelerador de iones a un tubo analizador 
curvado sobre el que existe un fuerte campo magnético y conducidos a un 
colector/analizador sobre el que se recogen los impactos de dichos iones en función de la 
relación carga/masa de los mismos. 
Cada compuesto es único, y cada uno de los compuestos se ionizará y fragmentará de una 
determinada manera, y en este principio se basa la espectrometría de masas para 
identificar cada analito. 
Leyes que lo sustentan 
La ley de Lorentz establece que una partícula cargada q que circula a una velocidad v⃗ por 
un punto en el que existe una intensidad de campo magnético B⃗⃗ , sufrirá la acción de una 
fuerza F⃗ denominada fuerza de Lorentz cuyo valor es proporcional al valor de q, B⃗⃗ y v⃗ se 
obtiene por medio de la siguiente expresión: 
 
𝐹 = 𝑞 ∙ 𝑣 ∙ �⃗� 
 
 
Aplicaciones 
 
Cromatografía Líquida HPLC-MS 
LC-MS es muy común en farmacocinéticos estudios de los productos farmacéuticos y por 
lo tanto la técnica más frecuentemente utilizada en el ámbito de bioanálisis. Así mismo se 
utiliza en el desarrollo de drogas e identificación de las mismas. La alta sensibilidad y la 
selectividad y el alto rendimiento de LC / MS / MS que sea eficaz para la determinación de 
trazas en matrices biológicas complejas. 
 
 
Es de aplicación en estudios medioambientales en distintos medios: residuos 
farmacéuticos, residuos de medicamentos veterinarios y plaguicidas, así como metabolitos 
de estos productos. Así mismo, se aplica en la determinación de trazas de residuos de 
contaminantes en productos alimenticios. 
Espectrometría de masas de relaciones isotópicas (IRMS) 
El campo donde la IRMS puede encontrar aplicación es muy amplio y en continuo 
crecimiento, y abarca áreas de conocimiento tales como el análisis forense, la investigación 
en el cambio climático, geología, arqueología, ecología, control de adulteraciones 
alimentarias, control de sustancias dopantes, la fisiología y bioquímica (estudios 
metabólicos y de consumo energético), alimentación (adulteraciones), hidrología (ciclo 
global del agua, acuíferos), paleontología (paleodietas), agricultura, estudios de flujos 
bio/geoquímicos en los ciclos naturales de hidrógeno, nitrógeno y carbono, estudios de 
fijación de nitrógeno en plantas, fertilizantes y vegetación en general, estudios de utilización 
de aminoácidos, proteínas vegetales y nitrógeno no proteico en alimentación animal, 
seguimiento estacional de las variaciones en relaciones isotópicas de nitrógeno y/o carbono 
en biomasa, estudios de adulteración en alimentos, y origen de bebidas alcohólicas, empleo 
de sustancias marcadas con isótopos no radioactivos en estudios metabólicos y de 
consumo energético en animales y humanos, datación de fósiles a partir las relaciones 
isotópicas en el colágeno de huesos, etc. 
3.- A) Interactúe con el simulador para cambiar las condiciones de éste cuando: El campo 
magnético (B) es mayor que el campo eléctrico (E) y cuando el campo magnético es menor 
que el campo eléctrico, para ambos casos la masa es m=2u; B) una vez que haya recreado 
las condiciones explique sus observaciones con los conceptos aprendidos de la unidad 1 
R=Cuando la fuerza magnética es mayor que la fuerza eléctrica la partícula se dirige hacia 
arriba y esto se debe a que la fuerza magnética depende de la velocidad de la partícula, 
mientras que la fuerza eléctrica depende solo de la carga y el campo eléctrico del selector 
de velocidades del espectrómetro de masas. 
Fuerza magnética 𝐹𝑚 = 𝑞 ∙ 𝑣 ∙ 𝛽 
Fuerza eléctrica 𝐹𝑒 = 𝑞 ∙ 𝐸 
𝑣 =
E
𝛽
 
Cuando la fuerza eléctrica es mayor a la fuerza magnética la partícula se dirige hacia abajo. 
Solo cuando la fuerza magnética y la fuerza eléctrica la partícula será seleccionada para 
analizar su masa ya que seguirá una trayectoria rectilínea. 
 
 
Fuerza magnética mayor a la fuerza eléctrica: 
 
 
Fuerza eléctrica mayor a la fuerza magnética 
 
 
 
 
Fuerza magnética igual a la fuerza eléctrica: 
 
 
 
 
 
5.Recree las siguientes condiciones enmarcadas dentro de los recuadros rojos en el 
simulador: 
 
 
 
6.Responda con ayuda del simulador y la teoría de la unidad. 
a) ¿Qué valor marca el medidor de campo cuando el norte del imán se acerca a las espiras? 
 
 
b) ¿Qué valor marca el medidor de campo cuando el norte del imán se aleja de las espiras? 
¿este valor coincide con el valor del campo del imán? justifique sus respuestas. 
 
Marca un valor parecido, pero en el medido de voltaje el signo es opuesto y esto es debido 
al tipo de corriente que se genera ya que estamos hablando de una corriente alterna que 
cuenta con semiciclos positivos y semiciclos negativos. 
c)Si ahora baja el número de espiras y sube la velocidad a 100RPM, ¿Cómo son estos 
nuevos valores que se obtienen con respecto a los obtenidos en la primera suposición? 
justifique sus respuestas 
En las capturas que hemos tomado de la simulación no podemos notar que los valores sean 
iguales, pero yo en mi caso saque dos capturas cuando el polo norte del imán se esta 
acercando a las espiras y saque un promedio el cual es igual al valor cuando el imán se 
aleja de las espiras, de tal manera que los valores si son iguales, pero por la precisión del 
simulador no lo podemos notar claramente. 
 
 
d) ¿Es posible que con esta información dada por el simulador pueda calcular el voltaje en 
el sistema? En caso de responder si calcúlelo. Justifique cualquiera de sus respuestas 
A mi parecer no ya que necesitamos el área de la superficie ya sea para obtener el flujo 
magnético. 
 
CONCLUSIÓN 
En esta actividad lo que pude notar es las aplicaciones que tienen y han tenido en los 
inventos que de alguna manera utilizan electricidad, desde un generador electro hasta el 
espectrómetro de masas el cual a mi parecer su principio de funcionamiento tiene una 
complejidad la cual hay detalles los cuales no logre entender del todo, en cuanto al 
generador eléctrico su principio es algo más básico si es que tenemos el conocimiento sobre 
la Ley de Faraday, Ley de Lenz, etc, hay que tener en cuenta que todas estas leyes son 
eslabones las cuales tenemos que aprender y entender para analizar los fenómenos de 
nuestro alrededor. 
 
REFERENCIAS 
 
Magnetismo. Fuerza de Lorentz. (s. f.). montes.upm. Recuperado 25 de abril de 2021, de 
http://www2.montes.upm.es/dptos/digfa/cfisica/magnet/fuerzamag.html 
Selector de Velocidades - Espectrómetro de Masa. (2020, 21 septiembre). [Vídeo]. 
YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=5vBIawads9Y 
Espectrometría de Masas. (s. f.). SERVICIOS CENTRALES DE APOYO A LA 
INVESTIGACIÓN. Recuperado25 de abril de 2021, de 
http://www.scai.uma.es/areas/aqcm/ems/ems.html