Massa molecolare

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Vedi anche: massa molare

La massa molecolare relativa o il peso molecolare è la massa di una molecola. È calcolato come la somma dei pesi atomici di ciascun elemento costitutivo moltiplicato per il numero di atomi di quell'elemento nella formula molecolare. La massa molecolare di molecole di piccole e medie dimensioni, misurata mediante spettrometria di massa, determina la stechiometria. Per molecole di grandi dimensioni come le proteine, i metodi basati sulla viscosità e la dispersione della luce possono essere utilizzati per determinare la massa molecolare quando i dati cristallografici non sono disponibili.

definizioni

Entrambe le masse atomiche e molecolari sono generalmente ottenute rispetto alla massa dell'isotopo 12C (carbonio 12), che per definizione[1] è uguale a 12. Ad esempio, il peso molecolare del metano, la cui formula molecolare è CH4, è calcolato come segue:

Massa atomica Numero Massa totale
C 12.011 1 12.011
H 1.00794 4 4.03176
CH4 16.04276

Un termine più appropriato sarebbe "massa molecolare relativa". Tuttavia l'aggettivo "relativo" è omesso poiché è universalmente assunto che le masse atomiche e molecolari siano relative alla massa di 12C. I valori relativi della massa atomica e molecolare sono privi di dimensione ma vengono forniti con la "unità" Dalton (precedentemente unità di massa atomica) per indicare che il numero è uguale alla massa di una molecola divisa per112 della massa di un atomo di 12C. La massa di 1 mole di sostanza è indicata come massa molare. Per definizione, ha il grammo unitario.

Nell'esempio sopra il peso atomico del carbonio è dato come 12.011, non 12. Ciò è dovuto al fatto che il carbonio presente in natura è una miscela degli isotopi 12C, 13C e 14C che hanno relative masse atomiche di 12, 13 e 14 rispettivamente. Inoltre, la proporzione degli isotopi varia tra i campioni, quindi 12.011 è un valore medio. Al contrario, c'è meno variazione nell'idrogeno presente in natura, quindi il peso atomico medio è noto in modo più preciso. La precisione della massa molecolare è determinata dalla precisione del valore di massa atomica meno preciso, in questo caso quello del carbonio. Nella spettrometria di massa ad alta risoluzione gli isotopomeri 12C1H4 e 13C1H4 sono osservati come molecole distinte, con pesi molecolari di 16 e 17, rispettivamente. L'intensità dei picchi di spettrometria di massa è proporzionale alle abbondanze isotopiche nelle specie molecolari. 12C 2H 1H3 può anche essere osservato con peso molecolare di 17.

Determinazione

Spettrometria di massa

Articolo principale: spettrometria di massa

Nella spettrometria di massa, la massa molecolare di una piccola molecola viene solitamente indicata come massa monoisotopica, cioè la massa della molecola contenente solo l'isotopo più comune di ciascun elemento. Si noti che questo differisce anche leggermente dalla massa molecolare in quanto la scelta degli isotopi è definita e quindi è una singola massa molecolare specifica dei molti possibili. Le masse utilizzate per calcolare la massa molecolare monoisotopica si trovano su una tabella di masse isotopiche e non si trovano su una tipica tavola periodica. La massa molecolare media è spesso utilizzata per molecole più grandi poiché è improbabile che molecole con molti atomi siano composte esclusivamente dall'isotopo più abbondante di ciascun elemento. Una massa molecolare media teorica può essere calcolata utilizzando i pesi atomici standard presenti su una tavola periodica tipica, poiché è probabile che ci sia una distribuzione statistica di atomi che rappresentano gli isotopi in tutta la molecola. Questo tuttavia può differire dalla vera massa molecolare media del campione a causa di variazioni naturali (o artificiali) nelle distribuzioni isotopiche.

Metodi idrodinamici

In prima approssimazione, la base per la determinazione del peso molecolare secondo le relazioni di Mark-Houwink[2] è il fatto che la viscosità intrinseca di soluzioni (o sospensioni) di macromolecole dipende dalla proporzione volumetrica delle particelle disperse in un particolare solvente. In particolare, la dimensione idrodinamica correlata al peso molecolare dipende da un fattore di conversione, che descrive la forma di una particolare molecola. Ciò consente di descrivere il peso molecolare apparente da una serie di tecniche sensibili agli effetti idrodinamici, tra cui DLS, SEC (noto anche come GPC), viscosimetria e spettroscopia di risonanza magnetica ordinata a diffusione (DOSY).[3] La dimensione idrodinamica apparente può quindi essere utilizzata per approssimare il peso molecolare utilizzando una serie di standard specifici per la macromolecola.[4] Poiché ciò richiede una calibrazione, è spesso descritto come un metodo di determinazione del peso molecolare "relativo".

Diffusione statica della luce

È anche possibile determinare il peso molecolare assoluto direttamente dalla diffusione della luce, usando tradizionalmente il metodo Zimm. Questo può essere ottenuto tramite la diffusione della luce statica classica o tramite rivelatori a dispersione di luce multi-angolo. I pesi molecolari determinati da questo metodo non richiedono la calibrazione, quindi il termine "assoluto". L'unica misura esterna richiesta è l'incremento dell'indice di rifrazione, che descrive la variazione dell'indice di rifrazione con la concentrazione.

Guarda anche

  • Massa molare assoluta
  • Metodo Dumas per la determinazione del peso molecolare
  • Distribuzione di massa molare
  • Unità di massa atomica unificata

Riferimenti

  1. ^ International Union of Pure and Applied Chemistry (1980). "Pesi atomici degli elementi 1979" (PDF). Appl puro Chem. 52 (10): 2349-84. doi: 10,1351 / pac198052102349.
  2. ^ Paul, Hiemenz C. e Lodge P. Timothy. Chimica dei polimeri. Secondo ed. Boca Raton: CRC P, 2007. 336, 338-339.
  3. ^ Johnson Jr., C. S. (1999). "Diffusione ordinata spettroscopia di risonanza magnetica nucleare: principi e applicazioni". Progressi nella spettroscopia di risonanza magnetica nucleare. 34: 203-256. doi: 10.1016 / S0079-6565 (99) 00.003-5.
  4. ^ Neufeld, R .; Stalke, D. (2015). "Determinazione accurata del peso molecolare di piccole molecole tramite DOSY-NMR utilizzando curve di calibrazione esterne con coefficienti di diffusione normalizzati". Chem. Sci. 6: 3354-3364. doi: 10,1039 / C5SC00670H.

link esterno

  • Un'applicazione Android gratuita per il calcolo del peso molecolare e reciproco di qualsiasi formula chimica
  • Add-in di stechiometria per Microsoft Excel per il calcolo di pesi molecolari, coefficienti di reazione e stechiometria.
Controllo di autorità
  • GND: 4170374-1
  • NDL: 00561038
Estratto da "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Molecular_mass&oldid=852218735"
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