Masa cząsteczkowa

Nie należy mylić z masą molową lub liczbą masową .

Masa cząsteczkowa ( m ) to masa danej cząsteczki: jest mierzona w daltonach (Da lub u). Różne cząsteczki tego samego związku mogą mieć różne masy cząsteczkowe, ponieważ zawierają różne izotopy pierwiastka. Powiązana wielkość względna masa cząsteczkowa, zgodnie z definicją IUPAC , jest stosunkiem masy cząsteczki do zunifikowanej jednostki masy atomowej (znanej również jako dalton) i nie ma jednostek. Masa cząsteczkowa i względna masa cząsteczkowa różnią się od masy molowej , ale są z nią powiązane . Masę molową definiuje się jako masę danej substancji podzieloną przez ilość substancji i wyraża się wg/mol. To sprawia, że ​​masa molowa jest średnią wielu cząstek lub cząsteczek, a masa cząsteczkowa jest masą jednej określonej cząstki lub cząsteczki. Masa molowa jest zwykle bardziej odpowiednią wartością w przypadku makroskopowych (nadających się do zważenia) ilości substancji.

Definicja masy cząsteczkowej jest najbardziej autorytatywnie synonimem względnej masy cząsteczkowej; jednak w powszechnej praktyce jest bardzo zmienny. Gdy masa cząsteczkowa jest używana z jednostkami Da lub u, często jest to średnia ważona podobna do masy molowej, ale z innymi jednostkami. W biologii molekularnej masa makrocząsteczek jest określana jako ich masa cząsteczkowa i jest wyrażana w kDa, chociaż wartość liczbowa jest często przybliżona i reprezentuje średnią.

Terminy masa cząsteczkowa , masa cząsteczkowa i masa molowa są często używane zamiennie w dziedzinach nauki, w których ich rozróżnienie nie jest pomocne. W innych dziedzinach nauki rozróżnienie to jest kluczowe. Masa cząsteczkowa jest częściej używana w odniesieniu do masy pojedynczej lub określonej dobrze określonej cząsteczki, a rzadziej niż masa cząsteczkowa w odniesieniu do średniej ważonej próbki. Przed redefinicją jednostek podstawowych SI w 2019 r ilości wyrażone w daltonach (Da lub u) były z definicji liczbowo równoważne identycznym ilościom wyrażonym w jednostkach g/mol, a zatem były ściśle liczbowo zamienne. Po redefinicji jednostek z 20 maja 2019 r. Zależność ta jest tylko prawie równoważna.

Masa cząsteczkowa cząsteczek o małej i średniej wielkości, mierzona za pomocą spektrometrii mas, może być wykorzystana do określenia składu pierwiastków w cząsteczce. Masy cząsteczkowe makrocząsteczek, takich jak białka, można również określić za pomocą spektrometrii mas; jednakże metody oparte na lepkości i rozpraszaniu światła są również stosowane do określania masy cząsteczkowej, gdy dane krystalograficzne lub spektrometria mas nie są dostępne.

Obliczenie

Masy cząsteczkowe są obliczane na podstawie mas atomowych każdego nuklidu obecnego w cząsteczce, podczas gdy względne masy cząsteczkowe są obliczane na podstawie standardowych mas atomowych każdego pierwiastka . Standardowa masa atomowa uwzględnia rozkład izotopowy pierwiastka w danej próbce (zwykle przyjmuje się, że jest „normalny”). Na przykład woda ma względną masę cząsteczkową 18,0153(3), ale poszczególne cząsteczki wody mają masy cząsteczkowe w zakresie od 18,010 564 6863(15) Da ( 1 H
2 160 ) i 22,027 7364(9)
Da ( 2H2180 ) .

Masy atomowe i cząsteczkowe są zwykle podawane w daltonach , które określa się w stosunku do masy izotopu 12 C (węgiel 12). Względne wartości masy atomowej i cząsteczkowej, jak zdefiniowano, są bezwymiarowe . Jednak „jednostka” Dalton jest nadal używana w powszechnej praktyce. Na przykład względna masa cząsteczkowa i masa cząsteczkowa metanu , którego wzór cząsteczkowy to CH 4 , oblicza się odpowiednio w następujący sposób:

Względna masa cząsteczkowa CH 4
Standardowa masa atomowa Numer Całkowita masa cząsteczkowa (bezwymiarowa)
C 12.011 1 12.011
H 1.008 4 4.032
CH 4 16.043
Masa cząsteczkowa 12 C 1 H 4
Masa nuklidu Numer Całkowita masa cząsteczkowa (Da lub u)
12 C 12.00 1 12.00
1 H 1.007825 4 4.0313
CH 4 16.0313

Niepewność masy cząsteczkowej odzwierciedla wariancję (błąd) pomiaru, a nie naturalną wariancję obfitości izotopów na całym świecie. W spektrometrii mas o wysokiej rozdzielczości izotopomery masowe 12 C 1 H 4 i 13 C 1 H 4 obserwuje się jako odrębne cząsteczki o masach cząsteczkowych odpowiednio około 16,031 Da i 17,035 Da. Intensywność pików spektrometrii mas jest proporcjonalna do obfitości izotopów w formach molekularnych. 12 C 2 H 1 H 3 można również zaobserwować przy masie cząsteczkowej 17 Da.

Determinacja

Spekrtometria masy

Główny artykuł: Spektrometria mas

W spektrometrii mas masa cząsteczkowa małej cząsteczki jest zwykle podawana jako masa monoizotopowa , to znaczy masa cząsteczki zawierającej tylko najbardziej powszechny izotop każdego pierwiastka. Należy zauważyć, że różni się to również nieznacznie od masy cząsteczkowej tym, że wybór izotopów jest określony, a zatem jest to pojedyncza specyficzna masa cząsteczkowa z wielu możliwości. Masy użyte do obliczenia monoizotopowej masy cząsteczkowej znajdują się w tabeli mas izotopowych i nie można ich znaleźć w typowym układzie okresowym. Średnia masa cząsteczkowa jest często używana w przypadku większych cząsteczek, ponieważ jest mało prawdopodobne, aby cząsteczki z wieloma atomami składały się wyłącznie z najbardziej rozpowszechnionych izotopów każdego pierwiastka. Teoretyczną średnią masę cząsteczkową można obliczyć za pomocą standardowe masy atomowe znalezione w typowym układzie okresowym pierwiastków, ponieważ prawdopodobnie istnieje statystyczny rozkład atomów reprezentujących izotopy w całej cząsteczce. Jednak średnia masa cząsteczkowa próbki zwykle znacznie się od niej różni, ponieważ średnia z pojedynczej próbki nie jest taka sama jak średnia z wielu próbek rozmieszczonych geograficznie.

Fotometria masowa

Fotometria masowa (MP) to szybka, w roztworze, bez znaczników metoda uzyskiwania masy cząsteczkowej białek, lipidów, cukrów i kwasów nukleinowych na poziomie pojedynczej cząsteczki. Technika ta opiera się na interferometrycznej mikroskopii światła rozproszonego. Kontrast światła rozproszonego przez pojedyncze zdarzenie wiązania na granicy między roztworem białka a szkiełkiem jest wykrywany i jest liniowo proporcjonalny do masy cząsteczki. Technika ta umożliwia również pomiar jednorodności próbki, wykrywanie oligomeryzacji białek , charakteryzację złożonych zespołów makrocząsteczkowych ( rybosomy , GroEL , AAV ) i interakcje białkowe, takie jak interakcje białko-białko. Fotometria masowa umożliwia dokładny pomiar masy cząsteczkowej w szerokim zakresie mas cząsteczkowych (40 kDa – 5MDa).

Metody hydrodynamiczne

pierwszym przybliżeniu podstawą wyznaczania masy cząsteczkowej według relacji Marka-Houwinka jest fakt, że lepkość istotna roztworów (lub zawiesin ) makrocząsteczek zależy od proporcji objętościowej cząstek rozproszonych w danym rozpuszczalniku. W szczególności rozmiar hydrodynamiczny w odniesieniu do masy cząsteczkowej zależy od współczynnika konwersji, opisującego kształt określonej cząsteczki. Pozwala to na opisanie pozornej masy cząsteczkowej za pomocą szeregu technik wrażliwych na efekty hydrodynamiczne, w tym DLS , SEC (znany również jako GPC , gdy eluentem jest rozpuszczalnik organiczny), wiskozymetria i dyfuzyjnie uporządkowana spektroskopia jądrowego rezonansu magnetycznego (DOSY). Pozorny rozmiar hydrodynamiczny można następnie wykorzystać do przybliżenia masy cząsteczkowej przy użyciu szeregu standardów specyficznych dla makrocząsteczek. Ponieważ wymaga to kalibracji, jest często opisywana jako „względna” metoda oznaczania masy cząsteczkowej.

Statyczne rozpraszanie światła

Możliwe jest również wyznaczenie bezwzględnej masy cząsteczkowej bezpośrednio z rozpraszania światła, tradycyjnie przy użyciu metody Zimma . Można to osiągnąć za pomocą klasycznego statycznego rozpraszania światła lub wielokątowych detektorów rozpraszania światła. Masy cząsteczkowe wyznaczone tą metodą nie wymagają kalibracji, stąd określenie „bezwzględne”. Jedynym wymaganym pomiarem zewnętrznym jest przyrost współczynnika załamania światła , który opisuje zmianę współczynnika załamania światła wraz ze stężeniem.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Molecular_mass&oldid=1133124328 ”