Das Molekulargewicht ist ein Maß, das die Masse eines einzelnen Moleküls einer Substanz darstellt. Es hilft Wissenschaftlern und Analysten, unter anderem Dichte, Volumen und Flüssigkeitsverdrängung zu verstehen. Die Kenntnis des genauen Gewichts von Molekülen in einer bestimmten Chemikalie oder Verbindung kann auch dazu beitragen, abzuschätzen, wie diese Verbindungen unter verschiedenen Bedingungen reagieren. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, das Gewicht zu berechnen, aber Tests mit Massenspektrometrie, Flüssigkeitsverdrängung und Lichtbrechung sind in der Regel die gebräuchlichsten.
Einen allgemeinen Durchschnitt erhalten
Die einfachste Methode zur Berechnung des Molekulargewichts, manchmal auch „Molekulargewicht“ genannt, besteht darin, das Gesamtgewicht jeder Komponente zu addieren. Dies erfordert in der Regel Vorkenntnisse über die Grundmasse jedes Atoms sowie über die molekulare Zusammensetzung des Stoffes. Wasser ist ein gutes Beispiel. Es besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom und wird chemisch als H2O bezeichnet. Ein Forscher würde das Gewicht von Wasserstoff nehmen und mit zwei multiplizieren, da Wasser zwei Wasserstoffatome enthält, und dann das Gewicht von Sauerstoff addieren. Wasserstoff wiegt etwa 1 Atommasseneinheit (u) und Sauerstoff wiegt etwa 16 u. Die Rechnung lautet daher 1 × 2 + 16 = 18 u, das Gewicht eines Wassermoleküls beträgt also ungefähr 18 u.
Bilanzierung von Isotopen
In den meisten Fällen ist die molekulare Masse ein Basisliniendurchschnitt; das Gewicht eines Moleküls kann sich aufgrund von Isotopen geringfügig von einem anderen unterscheiden. Isotope sind Variationen von Elementen und haben einen Kern mit der gleichen Anzahl von Protonen, aber einer anderen Anzahl von Neutronen, was ihnen ein anderes Atomgewicht verleiht, das manchmal in die Berechnungen eingeht. Die Berücksichtigung von Isotopen führt zu einer genaueren Messung, erfordert jedoch in der Regel spezielle Werkzeuge und einen genaueren Prozess.
Präzise Berechnungsmethoden
Eine der besten Möglichkeiten, eine genaue Messung zu erhalten, ist die Verwendung eines Massenspektrometers, einer speziellen Maschine, die entwickelt wurde, um Moleküle zu isolieren und zu identifizieren. Die Maschine erzeugt Zahlen und Darstellungen, die Analysten verwenden müssen, um eine genauere Massenablesung zusammenzustellen. Diese Maschinen sind normalerweise in Labors und akademischen Einrichtungen untergebracht.
Wissenschaftler berechnen das Gewicht manchmal auch mit sogenannten „hydrodynamischen“ Methoden, bei denen es im Wesentlichen darum geht, Stoffe in Wasser einzutauchen und die Menge und das Ausmaß der Verdrängung zu untersuchen. Es erfordert eine spezielle Kalibrierung und eine Reihe von Werkzeugen, um dispergierte Moleküle sowohl einzufangen als auch zu beobachten. In einigen Fällen können Forscher auch ein gutes Gefühl für die Masse erhalten, indem sie eine Streulichtanalyse durchführen, bei der Lichtstrahlen durch Substanzen geleitet werden. Als Grundlage für die Bestimmung ebenes Gewicht.
Beziehung zur Molmasse
Einige Chemiker bezeichnen diese Messung synonym mit Molmasse. Die Molmasse bezieht sich auf das Gewicht eines Mols einer Substanz, das der Atommasse ähnlich ist, aber oft als universeller angesehen wird. Ein Mol ist die Menge einer Substanz, die die gleiche Anzahl elementarer Einheiten wie Elektronen, Ionen und Atome enthält, wie 12 Gramm Kohlenstoff-12. Kohlenstoff-12 ist das stabilste Kohlenstoffisotop und wird als Standard verwendet, nach dem alle Atommassen gemessen werden.
Warum es wichtig ist
Zu wissen, wie viel verschiedene Moleküle wiegen, ist in einer Reihe verschiedener Umgebungen wichtig, aber normalerweise am kritischsten in Labor- und Fertigungsumgebungen. Wissenschaftler benötigen diese Informationen in der Regel, um vorherzusagen, wie sich verschiedene Substanzen zueinander verhalten werden, und um sicher zu sein, dass Konzentrationen und Suspensionen stabil sind. Lebensmittelhersteller verwenden solche Berechnungen, um sicherzustellen, dass sich verschiedene Zutaten vermischen und um das richtige Geschmacksprofil zu erhalten, wenn Süßungsmittel oder Emulgatoren mit unterschiedlichen Gewichten verwendet werden.
Das Molekulargewicht ist auch bei der Herstellung und Dosierung von Medikamenten sehr wichtig. Pharmazeutische Hersteller sowie Ärzte und Pflegepersonal müssen oft wissen, wie viel ein Molekül eines bestimmten Arzneimittels wiegt, um zu wissen, wie wirksam eine Kapsel, eine Injektion oder eine andere Dosis wahrscheinlich ist. Auch beim Wechsel von Medikamenten oder Verschreibungen spielt das Gewicht eine große Rolle, damit die Patienten die richtige Konzentration bekommen.