Spektrometri massa kuantitatif adalah metode untuk menentukan massa molekul suatu senyawa dan dari apa senyawa itu dibuat. Spektrometri massa bekerja dengan memaparkan sampel pada kondisi panas dan listrik yang ekstrem, menyebabkannya pecah menjadi fragmen molekul bermuatan. Komposisi dan kelimpahan fragmen ini dianalisis untuk mengungkapkan massa dan komposisinya.
Ada banyak jenis spektrometri massa kuantitatif, tetapi setiap metode menggunakan serangkaian proses yang sama. Sebuah sampel pertama dipanaskan untuk membentuk uap, kemudian terionisasi dan dipercepat menggunakan medan listrik. Masing-masing ion memiliki muatan positif tunggal, dan partikel bermuatan ini dibelokkan dengan melewatkannya melalui medan magnet. Ion yang lebih ringan lebih banyak dibelokkan oleh medan magnet daripada ion yang lebih berat, sehingga memvariasikan kekuatan medan menyalurkan ion dengan massa yang berbeda ke dalam alat pendeteksi.
Analisis metana, hidrokarbon paling sederhana — atau senyawa yang terdiri dari hidrogen (H) dan karbon (C) — mengungkapkan adanya fragmen yang memiliki massa atom 1, 12, 13, 14, 15 dan 16 satuan massa atom (sma ). Metana memiliki rumus CH4, dan analisis sampel metana mengungkapkan keberadaan masing-masing H+, C+, CH+,CH2+, CH3+ dan CH4+. Kelimpahan fragmen-fragmen ini juga diukur, dengan yang tertinggi pada 16 sma, yang sesuai dengan massa ion yang tidak terfragmentasi. Ini karena dibutuhkan energi yang sangat besar untuk melepaskan hidrogen dari karbon pusat, yang berarti bahwa ion yang paling melimpah akan menjadi yang paling disukai secara energi.
Ada kelimpahan yang sangat kecil dari sebuah fragmen dengan berat 17 sma pada spektrum massa untuk metana. Pembacaan ini karena adanya isotop karbon atau hidrogen. Isotop adalah unsur-unsur yang memiliki sifat kimia yang sama tetapi berat atomnya berbeda karena memiliki jumlah neutron yang berbeda dalam inti atomnya. Inti karbon-12 mengandung enam neutron dan enam proton, tetapi isotop karbon-13 yang jauh lebih jarang mengandung tujuh proton. Demikian pula, sejumlah kecil hidrogen yang ada akan menjadi hidrogen-2, juga disebut deuterium, yang memiliki inti satu proton dan satu neutron.
Selain menganalisis komposisi senyawa organik dan kelimpahan relatif isotop dalam sampel, spektrometri massa kuantitatif juga digunakan untuk menjelaskan komposisi molekul biologis seperti protein. Protein terdiri dari rantai atau urutan asam amino, dan spektrometri massa dapat digunakan untuk menentukan urutan di mana residu asam amino ini terjadi. Massa molekul protein juga dapat ditemukan dengan menggunakan spektrometri massa kuantitatif.