Molekyylipaino on mittaus, joka edustaa jonkin aineen yksittäisen molekyylin massaa. Se auttaa tutkijoita ja analyytikoita ymmärtämään muun muassa tiheyttä, tilavuutta ja nesteen siirtymistä. Tietäen molekyylien tarkan painon tietyssä kemikaalissa tai yhdisteessä voi myös auttaa ihmisiä arvioimaan, miten nämä yhdisteet reagoivat eri olosuhteissa. On olemassa pari eri tapaa laskea paino, mutta massaspektrometriaa, nesteen siirtymistä ja valon taittumista koskevat testit ovat yleensä yleisimpiä.
Yleisen keskiarvon saaminen
Helpoin tapa laskea molekyylipaino, jota joskus kutsutaan myös ”molekyylimassaksi”, on laskea yhteen kunkin komponentin kokonaispaino. Tämä vaatii yleensä ennakkotietoa kunkin atomin perusmassasta sekä aineen molekyylikoostumuksesta. Vesi on hyvä esimerkki. Se koostuu kahdesta vetyatomista ja yhdestä happiatomista, ja se tunnetaan kemiallisesti nimellä H2O. Tutkija ottaisi vedyn painon ja kertoisi sen kahdella, koska vedessä on kaksi vetyatomia, ja lisäisi sitten hapen painon. Vety painaa noin 1 atomimassayksikköä (u) ja happi painaa noin 16 u. Laskelma on siis 1 × 2 + 16 = 18 u, joten yhden vesimolekyylin paino on noin 18 u.
Isotooppien kirjanpito
Useimmissa tapauksissa molekyylimassa on perusviivan keskiarvo; minkä tahansa molekyylin paino voi olla hieman erilainen kuin toisen isotooppien vuoksi. Isotoopit ovat elementtien muunnelmia ja niissä on ydin, jossa on sama määrä protoneja, mutta eri määrä neutroneja, jolloin niillä on erilainen atomipaino, joka joskus otetaan huomioon laskelmissa. Isotooppien huomioon ottaminen antaa tarkemman mittauksen, mutta vaatii yleensä erikoistyökaluja ja tarkemman prosessin.
Tarkat laskentamenetelmät
Yksi parhaista tavoista saada tarkka mittaus on käyttää massaspektrometriä, joka on erityinen kone, joka on suunniteltu eristämään ja tunnistamaan molekyylejä. Kone tuottaa numeroita ja esityksiä, joita analyytikkojen on käytettävä kootakseen tarkemman massalukeman. Nämä koneet sijaitsevat yleensä laboratorioissa ja oppilaitoksissa.
Tutkijat laskevat joskus myös painon käyttämällä niin kutsuttuja “hydrodynaamisia” menetelmiä, jotka perustuvat pohjimmiltaan aineiden upottamiseen veteen ja tutkivat siirtymän määrää ja laajuutta. Se vaatii erityistä kalibrointia ja useita työkaluja hajallaan olevien molekyylien sieppaamiseen ja tarkkailuun. Joissakin tapauksissa tutkijat voivat myös saada hyvän massatunnon suorittamalla hajavaloanalyysin, jossa valonsäteet johdetaan aineiden läpi. Taittumisnopeus, joka on pohjimmiltaan nopeus ja nopeus, jolla valo kulkee aineen toiselta puolelta toiselle- tai nopeus, jolla se imeytyy, erittäin tiheiden aineiden tapauksessa- voi olla perusta molekyylin määrittämiselle. tason paino.
Suhde molaariseen massaan
Jotkut kemistit viittaavat tähän mittaukseen vaihdettavasti moolimassan kanssa. Moolimassa viittaa yhden moolin painoon, joka on samanlainen kuin atomimassa, mutta jonka uskotaan usein olevan yleispätevämpi. Moli on aineen määrä, joka sisältää saman määrän alkuaineita, kuten elektroneja, ioneja ja atomeja, kuin 12 grammassa hiili-12: ta. Hiili-12 on vakain hiili-isotooppi, ja sitä käytetään standardina, jolla mitataan kaikki atomimassat.
Miksi sillä on merkitystä
Tietäen kuinka paljon eri molekyylit painavat on tärkeää useissa eri tilanteissa, mutta se on yleensä kriittisintä laboratorio- ja tuotantoympäristöissä. Tutkijat tarvitsevat yleensä näitä tietoja ennakoidakseen, miten eri aineet liittyvät toisiinsa, ja myös varmistaakseen, että pitoisuudet ja suspensiot ovat vakaita. Elintarvikevalmistajat käyttävät tällaisia laskelmia varmistaakseen esimerkiksi eri ainesosien sekoittumisen ja saadakseen oikean makuprofiilin, kun käytetään eri painoisia makeutusaineita tai emulgointiaineita.
Molekyylipaino on myös todella tärkeä lääkkeitä luotaessa ja annosteltaessa. Lääkevalmistajien sekä lääkäreiden ja sairaanhoitajien on usein tiedettävä, kuinka paljon tietyn lääkkeen molekyyli painaa, jotta he voivat tietää, kuinka tehokas kapseli, injektio tai muu annos todennäköisesti on. Paino on myös todella tärkeä, kun on kyse lääkkeiden vaihtamisesta tai reseptien vaihtamisesta sen varmistamiseksi, että potilaat saavat oikean pitoisuuden.