분자량

Molecular mass

분자량(m)은 주어진 분자의 질량이다: 그것은 달톤(Da 또는 [1][2]u) 단위로 측정된다.같은 화합물의 서로 다른 분자는 서로 다른 원소의 동위원소를 포함하고 있기 때문에 서로 다른 분자 질량을 가질 수 있다.IUPAC에 의해 정의된 관련 분자의 상대 분자 질량은 통일된 원자 질량 단위(달톤이라고도 함)에 대한 분자의 질량의 비율이며 단위가 없다.분자량과 상대 분자량은 어금니 질량과 구별되지만 관련이 있다.몰 질량은 주어진 물질의 질량을 물질의 양으로 나눈 값으로 정의되며 g/mol로 표현된다.몰 질량은 일반적으로 물질의 거시적(중량) 양을 다룰 때 더 적절한 수치이다.

분자량의 정의는 가장 권위적으로 상대적인 분자량과 동의어이지만, 일반적으로는 매우 가변적입니다.분자량은 단위 Da 또는 u와 함께 사용될 때, 종종 몰 질량과 비슷하지만 다른 단위로 가중 평균이 된다.분자생물학에서 고분자의 질량은 분자량이라고 불리며 kDa로 표현된다. 그러나 수치 값은 종종 근사하고 평균을 나타낸다.

분자량, 분자량, 그리고 몰 질량이라는 용어는 종종 그것들을 구별하는 것이 도움이 되지 않는 과학 분야에서 서로 바꿔서 사용된다.과학의 다른 분야에서는 그 구별이 매우 중요하다.분자 질량은 단일 또는 특정 명확하게 정의된 분자의 질량을 참조할 때 더 일반적으로 사용되며 표본의 가중 평균을 참조할 때 분자량보다 덜 일반적으로 사용됩니다.달톤(Da 또는 u)으로 표현되는 SI 기준 단위 수량의 2019년 재정의 이전에는 정의상 g/mol 단위로 표현되는 동일한 수량과 수치적으로 동등했기 때문에 엄밀하게 수치적으로 상호 교환이 가능했다.2019년 5월 20일 단위 재정의 이후, 이 관계는 거의 동등하다.

질량분석에 의해 측정되는 중소형 분자의 분자 질량은 분자 내 원소의 구성을 결정하는 데 사용될 수 있다.단백질과 같은 고분자의 분자 질량은 질량 분석법에 의해서도 결정될 수 있다.그러나 결정학적 또는 질량 분석 데이터를 이용할 수 없을 때 점도와 빛 산란법에 기초한 방법도 분자 질량을 결정하기 위해 사용된다.

계산

분자량은 분자에 존재하는 각 핵종원자량에서 계산되며, 상대 분자량은 원소의 표준 원자량에서[3] 계산됩니다.표준 원자량은 주어진 표본에서 원소의 동위원소 분포를 고려한다(일반적으로 "정규"로 가정).예를 들어 은 18.0153(3)의 상대 분자량을 가지지만 개별 물 분자는 18.0105646863(15)Da(1HO)와
2
16 22.0277364(29)Da(HO
2
18) 사이의 분자량을 가진다.

원자 및 분자 질량은 보통 동위원소 C(탄소 12)의 질량에 대해 정의된 달톤 단위로 보고된다.정의되어 있는 상대적 원자 및 분자 질량 값은 차원이 없습니다.하지만, "단위" 달튼은 여전히 일반적인 관행에서 사용되고 있습니다.예를 들어 분자식이 CH인4 메탄의 상대 분자량과 분자량은 각각 다음과 같이 계산된다.

CH의 상대4 분자량
표준 원자량 번호 총 분자량(무차원)
C 12.011 1 12.011
H 1.008 4 4.032
CH4 16.043
CH14 분자량
핵종 질량 번호 총 분자량(Da 또는 u)
12C. 12.00 1 12.00
1H 1.007825 4 4.0313
CH4 16.0313

분자 질량의 불확실성은 측정의 분산(오류)을 반영하며, 지구 전체의 동위원소 풍부성의 자연적 분산은 반영하지 않는다.고해상도 질량분석에서는 질량등방체14 CH와14 CH가 각각 분자량이 약 16.031Da, 17.035Da인 별개의 분자로 관찰된다.질량분석 피크 강도는 분자종의 동위원소 함량에 비례한다.12C H3 H는 분자량 17 Da에서도 관찰할 수 있다.

결정.

질량 분석

질량분석에서 작은 분자의 분자량은 보통 단이성 질량, 즉 각 원소의 가장 일반적인 동위원소만을 포함하는 분자의 질량으로 보고된다.이것은 또한 동위원소의 선택이 정의되어 있기 때문에 많은 가능성을 가진 단일 특정 분자량이라는 점에서 분자량과 미묘하게 다르다는 점에 유의한다.단이성 분자 질량을 계산하는 데 사용되는 질량은 동위원소 질량 표에서 발견되지만 일반적인 주기 표에서는 발견되지 않습니다.많은 원자를 가진 분자가 각 원소의 가장 풍부한 동위원소만으로 구성될 가능성은 낮기 때문에 평균 분자량은 종종 더 큰 분자에 사용된다.이론적인 평균 분자량은 분자 전체에 걸쳐 동위원소를 나타내는 원자의 통계적 분포가 있을 가능성이 높기 때문에 전형적인 주기율표에서 발견된 표준 원자량을 사용하여 계산할 수 있다.그러나 단일 표본 평균은 지리적으로 분포된 여러 표본의 평균과 같지 않기 때문에 표본의 평균 분자 질량은 보통 이와 상당히 다르다.

질량 측광학

질량 측광법(MP)은 단일 분자 수준에서 단백질, 지질, 당 및 핵산의 분자량을 얻기 위한 빠르고 용액의 라벨이 없는 방법입니다.이 기술은 간섭계 산란광 현미경을 [4]기반으로 한다.단백질 용액과 유리 슬라이드와의 계면에서의 단일 결합 이벤트에 의한 산란광과의 대비가 검출되어 분자의 질량에 선형적으로 비례한다.이 기술은 또한 샘플 균질성 [5]측정, 단백질 올리고머화 상태 검출, 복잡한 고분자 조립체(리보솜, 그로엘, AAV)의 특성화 및 단백질-단백질 [6]상호작용과 같은 단백질 상호작용을 수행할 수 있다.질량 측광은 광범위한 분자 질량(40kDa – 5MDa)에 걸쳐 분자 질량을 정확하게 측정할 수 있다.

유체역학적 방법

첫 번째 근사치에 따르면, 마크-휴윙 관계[7] 따른 분자량 결정의 근거는 고분자 용액(또는 현탁액)의 고유 점도가 특정 용매에 분산된 입자의 부피 비율에 의존한다는 사실이다.특히 분자량과 관련된 유체역학적 크기는 특정 분자의 형태를 설명하는 변환 인자에 따라 달라집니다.이를 통해 DLS, SEC(용리액이 유기용매인 경우 GPC라고도 함), 점도계, 확산순서 핵자기공명분광학(DOSY)[8] 등 유체역학적 효과에 민감한 다양한 기술로부터 외관 분자량을 설명할 수 있다.그런 다음 일련의 고분자 특이적 [9]표준을 사용하여 분자 질량을 근사하는 데 외관 유체 역학적 크기를 사용할 수 있습니다.이것은 보정이 필요하기 때문에, 종종 "상대적인" 분자량 결정 방법으로 묘사된다.

정광 산란

또한 전통적으로 Zim법을 사용하여 빛의 산란으로부터 직접 절대 분자량을 결정할 수도 있다.이는 기존의 정적산란 또는 다각도 빛 산란 검출기를 통해 달성할 수 있다.이 방법으로 결정되는 분자량은 보정이 필요하지 않으므로 "절대"라는 용어를 사용합니다.필요한 유일한 외부 측정은 굴절률 증가이며, 이는 농도와 함께 굴절률의 변화를 나타낸다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ International Bureau of Weights and Measures (2006), The International System of Units (SI) (PDF) (8th ed.), p. 126, ISBN 92-822-2213-6, archived (PDF) from the original on 2021-06-04, retrieved 2021-12-16
  2. ^ Mohr, Peter J.; Taylor, Barry N.; Newell, David B. (2011). "CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants: 2010". J. Baker, M. Douma, S. Kotochigova가 개발한 데이터베이스.국립표준기술연구소, Gaithersburg, MD 20899
  3. ^ "Atomic Weights and Isotopic Compositions for All Elements". NIST. Retrieved 2007-10-14.
  4. ^ Young et al. (2018년)단일 생물학적 고분자의 정량적 이미징.사이언스 360, 423-427.DOI: https://doi.org/10.1126/science.aar5839
  5. ^ 손-세게브, A., 벨라시크, K., 보드러그, T. 등질량 측광법에 의한 고분자 기계의 이질성 정량화.NAT Community 11, 1772 (2020)https://doi.org/10.1038/s41467-020-15642-w
  6. ^ 솔터먼 외질량 측광법을 이용한 분자계수에 의한 단백질-단백질 상호작용 정량화.앵구Chem Int Ed, 2020, 59(27), 10774-10779
  7. ^ 폴, 하이멘츠 C, 그리고 로지 P.티모시.고분자 화학seconded.Boca Raton: CRC P, 2007. 336, 338~339.
  8. ^ Johnson Jr., C. S. (1999). "Diffusion ordered nuclear magnetic resonance spectroscopy: principles and applications". Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy. 34 (3–4): 203–256. doi:10.1016/S0079-6565(99)00003-5.
  9. ^ Neufeld, R.; Stalke, D. (2015). "Accurate Molecular Weight Determination of Small Molecules via DOSY-NMR by Using External Calibration Curves with Normalized Diffusion Coefficients" (PDF). Chem. Sci. 6 (6): 3354–3364. doi:10.1039/C5SC00670H. PMC 5656982. PMID 29142693.

외부 링크