Orgaaninen kemia
Massaspektrometrialla on ratkaiseva rooli orgaanisessa kemiassa. Sen hyödyllisyyttä kemiallisessa analyysissä käsiteltiin aiemmin, kun kuvattiin sopivia kokeellisia tekniikoita. Samoja tekniikoita voidaan käyttää monimutkaisten molekyylien rakenteen selvittämisessä, mutta ehkä vieläkin suurempi arvo tällaisessa työssä on korkearesoluutioisilla mittauksilla.
Korkearesoluutioisella massaspektrometrillä on mahdollista tehdä molekyyli-ionin (tai minkä tahansa muun spektrissä olevan ionin) massamittauksia noin yhden miljoonasosan tarkkuudella. Tämä massa tarjoaa parhaan indeksin ionikaavojen määrittämiseen. Ionien C6H12+ ja C4H4O2+ tarkat massat ovat esimerkiksi 84,0939 ja 84,0211, ja nämä ionit voidaan helposti erottaa toisistaan pelkästään niiden massojen perusteella. Kun molekyylikaava on tiedossa, voidaan päätellä molekyylirakenteen muodostavien renkaiden ja kaksoissidosten kokonaismäärä ja alkaa spekuloida mahdollisia rakennekaavoja. Rakennekaavojen päättelemiseksi molekyylikaavoista on olennaista tutkia massaspektrin fragmentti-ioneja. Orgaanisten molekyylien fragmentaatiomalleja ei ole vieläkään mahdollista ennustaa lopullisesti, mutta monet puoli-empiiriset fragmentaatiosäännöt tunnetaan, ja yleensä spektristä voidaan poimia tietyille kemiallisille ryhmille ominaisia piikkejä. Tekniikka on arvokas siinä mielessä, että tuntemattoman yhdisteen koostumuksen yksityiskohtia ei yleensä tarvitse tuntea, jotta sen täydellinen tai osittainen rakenne voidaan päätellä. Analyysiin tarvitaan vain pieni määrä yhdistettä, enintään sata mikrogrammaa.
Käytettäessä tietokonetta, joka on kytketty korkearesoluutioiseen massaspektrometriin, voidaan piirtää noin 1 000 massapiikkiä minuutissa jopa 20 000:n erotuskyvyllä, tehdä tarkkoja mittauksia jokaisesta piikistä ja tulostaa piikkien korkeudet ja ionikoostumukset ”alkuainekarttana” spektrin tulkinnan helpottamiseksi. Tietokoneen on myös mahdollista suorittaa monet loogiset vaiheet datan pelkistämisessä, jotka johtavat rakenteen selvittämiseen.
Reaktioastian sisältämien materiaalien jatkuvaa näytteenottoa ja sen jälkeistä analyysia massaspektrometrillä on käytetty reaktion aikana muodostuvien välilajien määrän tunnistamiseen ja mittaamiseen ajan funktiona. Tämänkaltainen analyysi on tärkeää sekä sen suhteen, että se antaa viitteitä mekanismista, jolla kokonaisreaktio tapahtuu, että sen suhteen, että se mahdollistaa reaktioiden yksityiskohtaisen kinetiikan selvittämisen.
Isotooppimerkintöjä käytetään laajalti tällaisissa tutkimuksissa. Se voi osoittaa, mitkä tietyt atomit osallistuvat reaktioon; uudelleenjärjestelyreaktioissa se voi osoittaa, onko kyseessä intramolekulaarinen vai intermolekulaarinen prosessi; vaihtoreaktioissa se voi osoittaa, että tietyt atomit, esimerkiksi vetyatomit, vaihtavat reagoivien lajien välillä. Leimausta käytetään laajalti myös massaspektrometrisissä tutkimuksissa antamaan tietoa massaspektrometrissä tapahtuvista fragmentaatioreaktioista.
Massaspektrometriaa käyttäviä tutkimusaloja ovat muun muassa proteiinien rakenteen, lääkeaineiden aineenvaihdunnan, makujen ja hajujen, öljyn ja petrokemian, orgaanisten fossiilien, perinnöllisten aineenvaihduntasairauksien, ilmakehän ja hengityskaasujen sekä monien muiden pitkälle erikoistuneiden aiheiden tutkimukset.