分子量

分子量

分子量,組成分子的所有原子的原子量的總和,分子量的符號為Mr。單位道爾頓(Dalton,Da,D),大分子(如蛋白質)的分子量通常使用kDa。(另一種說法是:分子量為無量綱量,單位為1)目前,分子量在中國大陸的規範名稱為“相對分子質量”,同樣,原子量的規範名稱為“相對原子質量”。

概述

分子量超高分子量聚乙烯

分子量是物質分子或特定單元的平均質量與核素碳12(原子量為12的碳原子)原子質量的1/12之比,等於分子中原子的原子量之和。如二氧化硫(SO2)的分子量為64.06,即為一個硫原子和兩個氧原子的原子量之和。分子量 molecular weight 分子中各原子量的總和。聚合物是不同分子量同系物的混合物,其分子量需以統計平均分子量表示。

我們過去長期習慣使用著的“分子量”實際上都是相對的分子質量。因此,國標指出“以前稱為分子量”的即是“相對分子質量”(relativemolecularmass),並將後者定義為“物質的分子或特定單元的平均質量與核素12C原子質量的1/12之比”。相對分子質量是兩個質量之比,也在計算表達形式上進一步明確了“相對”的含義。

相對分子質量

相對分子質量:化學式中各原子的相對原子質量的總和與原子的質量計量一樣,分子的質量計量也先後存在3個量名稱:相對分子質量、分子質量分子量。眾所周知,

分子量沸點與相對分子質量的關係
分子的質量為組成分子的各原子的質量之和。在日常專業工作中,不論是單質還是化合物,它們的分子質量都是根據各元素原子的個數和各元素的“相對原子質量”(由元素周期表上查到)計算得到。既然元素的相對原子質量是一個單位為“1”的相對質量,那么由此計算得到的分子質量必然也是一個單位為“1”的相對質量。對於某些結構複雜的生物大分子,往往都是通過電泳離心或色譜分析等方法測得其近似分子質量,因而更是一個相對概念的量值。所以,我們過去長期習慣使用著的“分子量”實際上都是相對的分子質量。因此,國標指出“以前稱為分子量”的即是“相對分子質量”(relative molecular mass),並將後者定義為“物質的分子或特定單元的平均質量與核素12C原子質量的1/12之比”。相對分子質量是兩個質量之比,也在計算表達形式上進一步明確了“相對”的含義。對於定義中的“特定單元”,主要是指空氣等組成成分基本不變的特殊混合物,它們的相對質量可根據其組成成分(N2,O2,CO2,Ar等)的相對分子質量和其在空氣中的體積分數計算其平均質量,然後與 12C原子質量的1/12相比即可獲得。相對分子質量的量符號為Mr,單位為“1”。

對於過去長期使用的“分子量”,其英文為molecular weight,確切原意為“分子重量”。它既不是質量概念,又沒有相對的含意,因而也是一個不夠準確和不夠科學的量名稱。根據國標規定,“分子量”應停止使用,凡過去使用“分子量”的場合都應換以使用“相對分子質量”。另外,過去一直以“Dalton”、“D”和“kD”作為分子量的單位,後來也曾有人提出以“u”作為分子量的單位,這些都是不恰當的用法。相對分子質量的單位只能是“1”,而不是“Dalton”,“D”,“kD”或“u”。

至於分子質量,國標中僅給出了一個量符號m,其單位為

分子量分子量
“kg”和“u”。從理論上說,分子質量應是一個與“原子質量”對應的絕對意義的質量。但在現實中,這樣的“分子質量”幾乎是不可能得到的,而且在實際工作中也不可能接觸和使用它。因此,我們可以不必花費精力去研究它。

“kD”又常寫為“kDa”,意義為“千道爾頓”。“D”(“道爾頓”)是英國化學家John Daleon(1766~1844年)1803年創立倍比定律時的確定的相對原子量的舊單位符號[7],雖然屬非SI單位即非法定計量單位,但至今仍在被國內外文獻中大量使用。中國期刊界已有不少人著文要求取締“D”及其衍生單位符號如kD、MD等。但取締後的表達形式卻不盡相同。有人認為應該用法定的原子質量單位符號“u”取而代之[1,5,6],如將“5 kD”寫為“5 ku”。又有人同時認為,可以用相對分子質量(Mr)或相對原子質量(Ar)的單位“1”取代,如將“5 kD”寫“5×103”[1]。
D”本身意義就為相對原子量”[7],因而用“u”取代“D”雖然在生物學領域中數值方面顯不出差異,但“u”與“D”的原始概念並不相同。因此,我刊認為在處理“kD”之類的單位時,至少應建議作者區別不同單位符號與不同量符號之間的匹配:如5 kD改為5 ku,則其量符應使用m(如m=5 ku);如用改為5×103,則套用“Mr”或“Ar”表達。
此外,鑒於目前科學界尚有大量使用“D”或“kD”的文獻存在,在某些類型的論文寫作中,作者往往會堅持在某些數據中使用“D”或“kD”。例如在綜述類論文中,被引用文獻數據中“D”常常不可避免。在這種情況下,我們認為應尊重作者的選擇,雖然期刊中會出現“非法的”D,但不應視為“違法”。

在法定計量中,有兩個不同意義的u。一個“u”是可與SI單位並用的中國法定計量單位;其與SI單位的關係為1 u≈1.660 540×10-27 kg,其量名稱為質量;單位名稱為“原子質量單位”[2]。因而其量符號應為m。例如某物質X的質量為5 ku,可寫為m(X)=5 ku。另一個u是SI量“原子

分子量分子量
質量常量”(“mu”)的單位符。原子質量單位常量(量符號為mu)的定義為:“一個12C中性原子處於基態的靜止質量的1/12”;u的名稱也為“原子質量單位”,但
1 u=(1.6605402±0.0000010)×10-27 kg[8]。
據法定計量GB3102.8-93[3],當需要用u表達質量m時,則應有m=Mr *mu[3]。這樣看來,如果用來代替kD的ku若是原子質量常量的單位,則應先知道被計量的物質X的相對分子質量Mr(X),因為m(X)=Mr(X)*mu。
再比較“mu”的定義和“Ar”或“Mr”定義。mu的定義: mu=m(12C)/12[8];而Ar(或Mr)的定義為:“元素的(或分子的)平均原子質量與核素12C原子質量的1/12之比[3]”。兩者在本質上是不同的。鑒於以上認識,根據法定計量表達規則[10],我們認為不宜將u或ku作為Ar或Mr的單位符號使用。

分子量分布

molecular weight distribution,組成聚合物

分子量不同分子量分布的產品
不同分子量聚合物的相對量。此相對量按一定的機率函式分布,通常以分子量分布曲線表示。分子量分布(Molecular Weight Distribution, MWD ):由於高聚物一般由不同分子量的同系物組成的混合物,因此它的分子量具有一定的分布,分子量分布一般 有分布指數和分子量分布曲線兩種表示方法。

質均分子量

聚合物中按分子數按質量平均的相對分子質量。質均分子量的測定,高聚物的分子量及分子量分布,是研究聚合物及高分子材料性能的最基本數據之一。它涉及到高分子材料及其製品的力學性能,高聚物的流變性質,聚合物加工性能和加工條件的選擇。也是在高分子化學、高分子物理領域對具體聚合反應,具體聚合物的結構研究所需的基本數據之一。
粘度法測質均分子量,粘均分子量Mη)用烏式粘度計,測高

分子量超高分子量聚乙烯管材生產

分子稀釋溶液的特性粘數[η],根據Mark-Houwink公式[η]=kMα,從文獻或有關手冊查出k、α值,計算出高分子的分子量。其中,k、α值因所用溶劑的不同及實驗溫度的不同而具有不同數值。
當入射光電磁波通過介質時,使介質中的小粒子(如高分子)中的電子產生強迫振動,從而產生二次波源向各方向發射與振盪電場(入射光電磁波)同樣頻率的散射光波。這種散射波的強弱和小粒子(高分子)中的偶極子數量相關,即和該高分子的質量或摩爾質量有關。根據上述原理,使用雷射光散射儀對高分子稀溶液測定和入射光呈小角度(2℃-7℃)時的散射光強度,從而計算出稀溶液中高分子的絕對重均分子量(MW)值。採用動態光散射的測定可以測定粒子(高分子)的流體力學半徑的分布,進而計算得到高分子分子量的分布曲線。
當高分子溶液通過填充有特種多孔性填料的柱子時,溶液中高分子因其分子量的不同,而呈現不同大小的流體力學體積。柱子的填充料表面和內部存在著各種大小不同的孔洞和通道,當被檢測的高分子溶液隨著淋洗液引入柱子後,高分子溶質即向填料內部孔洞滲透,滲透的程度和高分子體積的大小有關。大於填料孔洞直徑的高分子只能穿行於填料的顆粒之間,因此將首先被淋洗液帶出柱子,而其他分子體積小於填料孔洞的高分子,則可以在填料孔洞內滯留,分子體積越小,則在填料內可滯留的孔洞越多,因此被淋洗出來的時間越長。按此原理,用相關凝膠滲透色譜儀,可以得到聚合物中分子量分布曲線。配合不同組分高分子的質譜分析,可得到不同組分高分子的絕對分子量。用已知分子量的高分子對上述分子量分布曲線進行分子量標定,可得到各組分的相對分子量。由於不同高分子在溶劑中的溶解溫度不同,有時需在較高溫度下才能製成高分子溶液,這時GPC柱子需在較高溫度下工作。

鹼基的代碼和分子量

Base MW

A 312

C 288

G328

T 303

DNA的鹼基數與分子量的換算

DNA鹼基對(鈉鹽)的平均分子量=650道爾頓
A260unitdsDNA=50µg/ml=0.15mM(innucleotides)
A260unitssDNA=33µg/ml=0.10mM(innucleotides)
A260unitssRNA=40µg/ml=0.11mM(innucleotides)
雙鏈DNA分子的分子量(道爾頓)=鹼基對目×650
雙鏈DNA分子的末端摩爾數=2×DNA質量(克)/DNA分子量(道爾頓)
限制性內切酶酶切後的DNA末端摩爾數:
環狀DNA分子:2×DNA摩爾數×位點數
線性DNA分子:2×DNA摩爾數×位點數+2×DNA摩爾數
1µg1000bpDNA=1.52pmol=9.1×1011molecules
1µgpUC18/19DNA(2686bp)=0.57pmol=3.4×1011molecules
1µgpBR322DNA(4361bp)=0.35pmol=2.1×1011molecules
1µgM13mp18/19DNA(7249bp)=0.21pmol=1.3×1011molecules
1µgλDNA(48502bp)=0.03pmol=1.8×1010molecules
1pmol1000bpDNA=0.66µg
1pmolpUC18/19DNA(2686bp)=1.77µg
1pmolpBR322DNA(4361bp)=2.88µg
1pmolM13mp18/19DNA(7249bp)=4.78µg
1pmolλDNA(48502bp)=32.01µg
kbDNA=333個胺基酸的編碼量≈37,000道爾頓蛋白質
10,000道爾頓蛋白質≈270bpDNA
50,000道爾頓蛋白質≈1.35kbDNA

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