تعیین وزن مولکولی در آزمایشگاه رادگستر توسط دستگاه LC-MS/MS

یکی از کاربرد های دستگاه LC-MS/MS تعیین وزن مولکولی میباشد. این امر به صورت تخصصی در آزمایشگاه رادگستر انجام میگیرد.

سیستم اندازه گیری وزن مولکولی متوسط وزن (Mw) شامل جرم زنجیره های جداگانه است که به وزن مولکولی کلی پلیمر کمک می کند. این مبتنی بر این واقعیت است که مولکول های بزرگتر دارای جرم بیشتری نسبت به مولکول های کوچکتر هستند.

دیگر کاربرد های دستگاه LC-MS/MS:

مقاله مرتبط :

وزن مولکولی به چه معناست؟

وزن مولکولی (MW) مجموع وزن اتمی اتم های یک مولکول است. (اگرچه وزن مولکولی اغلب استفاده می‌شود، اما اصطلاح دقیق‌تر جرم مولکولی است.) یک مولکول را می‌توان به عنوان موجودی از یک یا چند اتم مختلف که توسط انواعی از برهمکنش‌های متقابل به هم متصل شده‌اند نگریست. به عنوان مثال، وزن مولکولی آب، H2O، به صورت (2 × 1.00797) + (1 × 15.9994) = 18.0153 محاسبه می شود، که در آن 1.00797 و 15.9994 به ترتیب وزن اتمی هیدروژن (H) و اکسیژن (O) هستند. . به طور کلی، وزن مولکولی را می توان با روش های شیمیایی یا طیف سنجی جرمی تعیین کرد.

تاریخچه تعیین وزن مولکولی

اولین رویکرد مستقیم برای تعیین وزن مولکولی توسط دو دانشمند فرانسوی در سال 1819 ارائه شد، پیر لوئیز دولونگ (1785-1838) و الکسیس-ترز پتی (1791-1820). آنها پیشنهاد کردند که مقدار گرمای لازم برای افزایش دمای اتم یک ماده جامد به میزان معینی باید مستقل از نوع اتم باشد، در نتیجه وزن اتمی گرم باید با گرمای ویژه ماده نسبت معکوس داشته باشد. اگرچه قانون Dulong و Petit برای بسیاری از عناصر تقریب منصفانه ای را به اثبات رساند، اما برای بسیاری از عناصر دیگر دقیق نبود، و در تعیین وزن اتمی عناصر گازی اصلاً مفید نبود.

در سال 1811، فیزیکدان ایتالیایی لورنزو رومانو آمادئو کارلو آووگادرو دی کوارگوا دی سرتو (1776-1856)، که در میان آیندگان با نام آووگادرو شناخته می‌شود، به این نتیجه رسید که حجم‌های مساوی از همه گازها در دما و فشار یکسان حاوی تعداد یکسانی مولکول هستند. متأسفانه، ایده‌های آووگادرو تأثیر چندانی بر کار معاصران او نداشت و تا سال 1860 بود که دانشمند ایتالیایی دیگر به نام استانیسلائو کانیتزارو (1826–1910) اشاره کرد که فرضیه آووگادرو می‌تواند به عنوان مبنایی برای تعیین وزن‌های اتمی و مولکولی مورد استفاده قرار گیرد. .

چرا وزن مولکولی مهم است؟

وزن مولکولی کمتر معمولا راحت تر جریان می یابد. وزن مولکولی بالا مقاومت در برابر ضربه مواد را افزایش می دهد. درجه درهم تنیدگی بیشتر به این معنی است که برای پاره شدن، پیوندهای پلیمری بیشتری باید شکسته شود، این بدان معنی است که پلیمر می تواند انرژی بیشتری را قبل از شکست جذب کند.

روش کلاسیک تعیین وزن مولکولی

روش کلاسیک برای تعیین وزن مولکولی گاز استفاده از داده های چگالی است. به طور آزمایشی، چند میلی لیتر از یک مایع فرار در یک فلاسک درب دار حاوی یک روزنه کوچک قرار داده می شود. سپس فلاسک تا دمای بالاتر از نقطه جوش مایع گرم می شود. با تبخیر مایع، بخار آن جایگزین هوای داخل فلاسک می شود. سپس اجازه داده می شود تا فلاسک خنک شود و با ورود مجدد هوا به داخل فلاسک، بخار متراکم می شود. سپس جرم بخار محاسبه می شود و در رابطه با قانون گاز ایده آل برای تعیین وزن مولکولی مایع استفاده می شود. این روش برای بسیاری از گازها و مایعات فرار بسیار خوب عمل می کند، اما نمی توان از آن برای موادی مانند اوره که در اثر حرارت تجزیه می شوند، استفاده کرد.

وزن اتمی

برای دانستن بیشتر در مورد وزن مولکولی، ابتدا باید با مفهوم وزن اتمی آشنا شد. از آنجا که یک عنصر (به عنوان مثال، کربن، اکسیژن، گوگرد، و غیره) اغلب به صورت مخلوطی از دو یا چند ایزوتوپ طبیعی (اشکال پایدار و ناپایدار) وجود دارد که تعداد پروتون‌های یکسانی دارند اما در تعداد نوترون‌ها، جرم اتمی متفاوت است. این ایزوتوپ ها کمی با یکدیگر متفاوت هستند. در این حالت، جرم اتمی به طور میانگین محاسبه می شود و نسبت مقدار حاصل به مقداری استاندارد به عنوان وزن اتمی عنصر تعریف می شود.

مطالب بیشتر درباره وزن مولکولی

در سال 1961، ایزوتوپ 12C کربن به عنوان استاندارد وزن اتمی با مقدار 12.00000 d پذیرفته شد، که در آن d دالتون است، واحد جرم هسته‌ها، به نام جان دالتون شیمیدان و فیزیکدان انگلیسی (1766-1844). بنابراین، دالتون دقیقاً به عنوان یک دوازدهم (1/12) جرم اتم کربن خنثی (C) تعریف می شود. بر این اساس، وزن اتمی اکسیژن 15.9994 ± 0.0001 است و 0.0001 ± به دلیل تغییرات طبیعی در ترکیب ایزوتوپی عنصر اکسیژن است. برای یک مولکول اکسیژن، O2، وزن مولکولی با 2 × 15.9994 = 31.9988 یا 32 برای همه اهداف عملی داده می شود. به بیان دقیق، وزن‌های مولکولی بدون بعد هستند، اما در بسیاری از موارد، افراد آنها را از جرم‌های مولکولی تشخیص نمی‌دهند و از گرم/مول به عنوان واحد استفاده می‌کنند.
از آنجایی که اندازه مولکول ها از یک اتمی، دو اتمی، سه اتمی تا چند اتمی متغیر است، وزن مولکولی می تواند به کوچکی 4.0026 برای هلیوم گازی (He)، 2.0159 برای هیدروژن (H2) و 44.01 برای دی اکسید کربن (CO2) یا به اندازه بزرگ باشد. چند صد هزار پروتئین برای بسیاری از ماکرومولکول های تشکیل شده توسط چند واکنش، به عنوان مثال، محلول پلی استایرن در بنزن، توده های مولکول های پلیمر جداگانه در محدوده ای از مقادیر توزیع می شوند. بنابراین، دانشمندان باید از یک مقدار متوسط ​​برای توصیف وزن مولکولی خود استفاده کنند. ساده ترین راه برای انجام این کار این است که به سادگی عدد میانگین را در نظر بگیرید، به عنوان مثال، موج = N (ni + wi/ni)، که در آن محصول هر وزن مولکولی (wi) و تعداد مولکول های (ni) دارای آن wi را اضافه کنید. ، آن را بر تعداد کل مولکول های محلول تقسیم کرده و در نهایت در عدد آووگادرو N ضرب کنید.
کاهش نقطه ذوب یک ماده خالص با افزودن ترکیب دوم و افزایش نقطه جوش یک مایع به دلیل حل شدن مواد غیرفرار می تواند برای تعیین وزن مولکولی ترکیب اضافه شده یا مواد محلول استفاده شود. به عنوان مثال، در مورد دوم، ارتفاع دما ΔT = bm، که m مولالیته کل (به عنوان مثال، مول املاح در هر 1000 گرم حلال) املاح است و b یک مشخصه ثابت حلال است (به عنوان مثال، 0.51). برای H2O و 2.6 برای C6H6). تا زمانی که نسبت وزن املاح به حلال مشخص باشد، دانشمندان می توانند وزن مولکولی املاح را تعیین کنند.
اگر دانشمندان بخواهند وزن‌های مولکولی را مستقیم و دقیق به دست آورند، طیف‌سنجی جرمی رویکرد خوبی است. اصل آن را می توان به روش زیر توضیح داد: مولکول های مورد نظر توسط الکترون های پرانرژی بمباران می شوند، یونیزه می شوند و به قطعات زیادی با مقادیر خاص نسبت بار به جرم، q/m شکسته می شوند. با اعمال یک پتانسیل الکتریکی و/یا یک میدان مغناطیسی، یون‌ها بر اساس مقادیر m/q فردی خود منحرف می‌شوند و یا بر روی صفحه عکاسی در موقعیت‌های مختلف نمایش داده می‌شوند (روش قدیمی، همچنین به عنوان طیف‌نگار جرمی شناخته می‌شود) یا شناسایی می‌شوند.