Il peso molecolare è una misura che rappresenta la massa di una singola molecola di una sostanza. Aiuta scienziati e analisti a comprendere la densità, il volume e lo spostamento del fluido, tra le altre cose. Conoscere il peso esatto delle molecole in una determinata sostanza chimica o composto può anche aiutare le persone a valutare come reagiranno quei composti in condizioni diverse. Esistono un paio di modi diversi per calcolare il peso, ma i test che coinvolgono la spettrometria di massa, lo spostamento del fluido e la rifrazione della luce tendono ad essere i più comuni.
Ottenere una media generale
Il modo più semplice per calcolare il peso molecolare, talvolta chiamato anche “massa molecolare”, è sommare il peso totale di ciascun componente. Questo di solito richiede una conoscenza preliminare della massa di base di ciascun atomo e della composizione molecolare della sostanza. L’acqua è un buon esempio. È composto da due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno ed è noto chimicamente come H2O. Un ricercatore prenderebbe il peso dell’idrogeno e lo moltiplicherà per due, poiché ci sono due atomi di idrogeno nell’acqua, e poi aggiungerà il peso dell’ossigeno. L’idrogeno pesa circa 1 unità di massa atomica (u) e l’ossigeno pesa circa 16 u. Il calcolo quindi è 1 × 2 + 16 = 18 u, quindi il peso di una molecola d’acqua è di circa 18 u.
Contabilità per gli isotopi
Nella maggior parte dei casi la massa molecolare è una media di base; il peso di una qualsiasi molecola può essere leggermente diverso da un’altra a causa degli isotopi. Gli isotopi sono variazioni di elementi e hanno un nucleo con lo stesso numero di protoni ma un diverso numero di neutroni, dando loro un diverso peso atomico che a volte viene calcolato nei calcoli. Tenendo conto degli isotopi si ottiene una misurazione più accurata, ma di solito richiede strumenti speciali e un processo più preciso.
Metodi di calcolo precisi
Uno dei modi migliori per ottenere una misurazione esatta è utilizzare uno spettrometro di massa, una macchina speciale progettata per isolare e identificare le molecole. La macchina produce numeri e rappresentazioni che gli analisti devono usare per mettere insieme una lettura di massa più esatta. Queste macchine sono solitamente alloggiate in laboratori e istituzioni accademiche.
Gli scienziati a volte calcolano anche il peso usando i cosiddetti metodi “idrodinamici”, che fondamentalmente implicano l’immersione di sostanze nell’acqua e lo studio della quantità e dell’entità dello spostamento. Richiede una calibrazione speciale e una serie di strumenti per catturare e osservare le molecole disperse. In alcuni casi i ricercatori possono anche ottenere un buon senso di massa eseguendo un’analisi della luce diffusa, in cui i fasci di luce vengono fatti passare attraverso le sostanze. Il tasso di rifrazione, che è sostanzialmente la velocità e la velocità con cui la luce passa da un lato all’altro di una sostanza – o la velocità con cui viene assorbita, nel caso di sostanze ad alta densità – può fornire la base per determinare la molecola- peso livellato.
Relazione con la massa molare
Alcuni chimici si riferiscono a questa misura in modo intercambiabile con la massa molare. La massa molare si riferisce al peso di una mole di una sostanza, che è simile alla massa atomica ma si pensa spesso che sia più universalmente precisa. Una mole è la quantità di una sostanza che contiene lo stesso numero di entità elementari, come elettroni, ioni e atomi, come ci sono in 12 grammi di carbonio-12. Il carbonio-12 è il più stabile degli isotopi di carbonio ed è utilizzato come standard con cui vengono misurate tutte le masse atomiche.
Perchè importa
Sapere quanto pesano le diverse molecole è importante in una serie di contesti diversi, ma di solito è più critico negli ambienti di laboratorio e di produzione. Gli scienziati di solito hanno bisogno di queste informazioni per prevedere come le diverse sostanze si relazionano tra loro e anche per essere sicuri che le concentrazioni e le sospensioni siano stabili. I produttori di alimenti utilizzano questo tipo di calcoli per assicurarsi che ingredienti diversi si mescolino, ad esempio, e per ottenere il giusto profilo di gusto quando si utilizzano dolcificanti o emulsionanti con pesi diversi.
Anche il peso molecolare è molto importante quando si creano e si dosano i farmaci. I produttori farmaceutici, così come i medici e gli infermieri, spesso hanno bisogno di sapere quanto pesa una molecola di un dato farmaco per sapere quanto è probabile che sia potente una capsula, un’iniezione o un’altra dose. Il peso è molto importante anche quando si tratta di cambiare farmaco o variare le prescrizioni per essere sicuri che i pazienti ottengano la giusta concentrazione.