Το μοριακό βάρος είναι μια μέτρηση που αντιπροσωπεύει τη μάζα ενός μόνο μορίου κάποιας ουσίας. Βοηθά τους επιστήμονες και τους αναλυτές να κατανοήσουν την πυκνότητα, τον όγκο και τη μετατόπιση ρευστού, μεταξύ άλλων. Η γνώση του ακριβούς βάρους των μορίων σε μια συγκεκριμένη χημική ουσία ή ένωση μπορεί επίσης να βοηθήσει τους ανθρώπους να μετρήσουν πώς αυτές οι ενώσεις θα αντιδράσουν υπό διαφορετικές συνθήκες. Υπάρχουν μερικοί διαφορετικοί τρόποι υπολογισμού του βάρους, αλλά οι δοκιμές που περιλαμβάνουν φασματομετρία μάζας, μετατόπιση ρευστού και διάθλαση φωτός τείνουν να είναι οι πιο συνηθισμένοι.
Λήψη γενικού μέσου όρου
Ο ευκολότερος τρόπος για τον υπολογισμό του μοριακού βάρους, που μερικές φορές ονομάζεται επίσης «μοριακή μάζα», είναι να αθροίσετε το συνολικό βάρος κάθε συστατικού. Αυτό συνήθως απαιτεί προηγούμενη γνώση της βασικής μάζας κάθε ατόμου καθώς και της μοριακής σύνθεσης της ουσίας. Το νερό είναι ένα καλό παράδειγμα. Αποτελείται από δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου και είναι χημικά γνωστό ως H2O. Ένας ερευνητής θα έπαιρνε το βάρος του υδρογόνου και θα το πολλαπλασίαζε επί δύο, αφού υπάρχουν δύο άτομα υδρογόνου στο νερό, και στη συνέχεια θα πρόσθετε το βάρος του οξυγόνου. Το υδρογόνο ζυγίζει περίπου 1 μονάδα ατομικής μάζας (u) και το οξυγόνο ζυγίζει περίπου 16 u. Επομένως, ο υπολογισμός είναι 1 × 2 + 16 = 18 u, άρα το βάρος ενός μορίου νερού είναι περίπου 18 u.
Λογιστική για Ισότοπα
Στις περισσότερες περιπτώσεις η μοριακή μάζα είναι ένας βασικός μέσος όρος. το βάρος ενός μορίου μπορεί να είναι ελαφρώς διαφορετικό από ένα άλλο λόγω των ισοτόπων. Τα ισότοπα είναι παραλλαγές στοιχείων και έχουν πυρήνα με τον ίδιο αριθμό πρωτονίων αλλά διαφορετικό αριθμό νετρονίων, δίνοντάς τους διαφορετικό ατομικό βάρος που μερικές φορές υπολογίζεται στους υπολογισμούς. Η λήψη υπόψη των ισοτόπων θα δώσει μια πιο ακριβή μέτρηση, αλλά συνήθως απαιτεί ειδικά εργαλεία και μια πιο ακριβή διαδικασία.
Ακριβείς Μέθοδοι Υπολογισμού
Ένας από τους καλύτερους τρόπους για να πάρετε μια ακριβή μέτρηση είναι χρησιμοποιώντας ένα φασματόμετρο μάζας, ένα ειδικό μηχάνημα που έχει σχεδιαστεί για να απομονώνει και να αναγνωρίζει μόρια. Το μηχάνημα παράγει αριθμούς και παραστάσεις που πρέπει να χρησιμοποιήσουν οι αναλυτές για να συνθέσουν μια πιο ακριβή μαζική ανάγνωση. Αυτά τα μηχανήματα συνήθως στεγάζονται σε εργαστήρια και ακαδημαϊκά ιδρύματα.
Οι επιστήμονες μερικές φορές υπολογίζουν επίσης το βάρος χρησιμοποιώντας τις γνωστές ως «υδροδυναμικές» μεθόδους, οι οποίες βασικά περιλαμβάνουν βύθιση ουσιών στο νερό και μελέτη της ποσότητας και της έκτασης της μετατόπισης. Απαιτεί ειδική βαθμονόμηση και έναν αριθμό εργαλείων τόσο για τη σύλληψη όσο και για την παρατήρηση διεσπαρμένων μορίων. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι ερευνητές μπορούν επίσης να αποκτήσουν μια καλή αίσθηση της μάζας εκτελώντας μια ανάλυση διάσπαρτου φωτός, στην οποία δέσμες φωτός περνούν μέσα από ουσίες. Ο ρυθμός διάθλασης, ο οποίος είναι βασικά ο ρυθμός και η ταχύτητα με την οποία το φως περνά από τη μια πλευρά μιας ουσίας στην άλλη — ή ο ρυθμός με τον οποίο απορροφάται, στην περίπτωση ουσιών υψηλής πυκνότητας — μπορεί να παρέχει τη βάση για τον προσδιορισμό του μορίου- επίπεδο βάρους.
Σχέση με τη Μοριακή Μάζα
Μερικοί χημικοί αναφέρονται σε αυτή τη μέτρηση εναλλακτικά με τη μοριακή μάζα. Η μοριακή μάζα αναφέρεται στο βάρος ενός mol μιας ουσίας, το οποίο είναι παρόμοιο με την ατομική μάζα, αλλά συχνά θεωρείται ότι είναι πιο ακριβές παγκοσμίως. Ένα mole είναι η ποσότητα μιας ουσίας που περιέχει τον ίδιο αριθμό στοιχειακών οντοτήτων, όπως ηλεκτρόνια, ιόντα και άτομα, όπως υπάρχουν σε 12 γραμμάρια άνθρακα-12. Ο άνθρακας-12 είναι το πιο σταθερό από τα ισότοπα άνθρακα και χρησιμοποιείται ως το πρότυπο με το οποίο μετρώνται όλες οι ατομικές μάζες.
Γιατί έχει σημασία
Το να γνωρίζουμε πόσο ζυγίζουν διαφορετικά μόρια είναι σημαντικό σε πολλές διαφορετικές ρυθμίσεις, αλλά είναι συνήθως το πιο κρίσιμο σε εργαστηριακά περιβάλλοντα και περιβάλλοντα παραγωγής. Οι επιστήμονες χρειάζονται συνήθως αυτές τις πληροφορίες για να προβλέψουν πώς θα συσχετιστούν οι διάφορες ουσίες μεταξύ τους, καθώς και για να είναι σίγουροι ότι οι συγκεντρώσεις και τα εναιωρήματα είναι σταθερά. Οι κατασκευαστές τροφίμων χρησιμοποιούν αυτού του είδους τους υπολογισμούς για να βεβαιωθούν ότι θα αναμειχθούν διαφορετικά συστατικά, για παράδειγμα, και για να αποκτήσουν το σωστό γευστικό προφίλ όταν χρησιμοποιούν γλυκαντικά ή γαλακτωματοποιητές με διαφορετικά βάρη.
Το μοριακό βάρος είναι επίσης πολύ σημαντικό κατά τη δημιουργία και τη χορήγηση φαρμάκων. Οι φαρμακευτικοί κατασκευαστές καθώς και οι γιατροί και οι νοσηλευτές συχνά χρειάζεται να γνωρίζουν πόσο ζυγίζει ένα μόριο ενός δεδομένου φαρμάκου για να γνωρίζουν πόσο ισχυρή είναι πιθανό να είναι μια κάψουλα, μια ένεση ή άλλη δόση. Το βάρος είναι επίσης πολύ σημαντικό όταν πρόκειται για αλλαγή φαρμάκων ή για διαφορετικές συνταγές, προκειμένου να είμαστε σίγουροι ότι οι ασθενείς λαμβάνουν τη σωστή συγκέντρωση.