Молекулярной массы: ХиМиК.ru - МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА

Содержание

Анализ веществ низкой и средней молекулярной массы для дифференциальной диагностики смерти в результате острого мелкоочагового инфаркта миокарда и других форм патологии сердца

Диагноз «инфаркт миокарда» судебные медики, как правило, ставят на основании макроскопических морфологических изменений с учетом результатов гистологического исследования. По объему поражения инфаркт миокарда может быть не только крупноочаговым, но и мелкоочаговым, плохо заметным визуально. В этом случае при направлении на исследование материала не из очага некротизированного миокарда, гистологическое исследование не позволит установить наличие инфаркта.

Молекулы средней массы (МСМ) — физиологически активные компоненты с токсическими свойствами, занимающие по молекулярной массе промежуточное положение между пулом белков и аминокислотами. МСМ подразделяют на две группы. Одна группа — вещества низкой и средней молекулярной массы (ВНСММ), соединения небелковой природы с молекулярной массой от 0,3 до 5 кДа. Другая группа — это олигопептиды, пептиды с молекулярной массой не более 10 кДа (рис. 1). В небольшой концентрации МСМ присутствуют в крови здоровых людей, однако при эндогенной интоксикации их содержание значительно возрастает. Основная масса МСМ удаляется из организма путем гломерулярной фильтрации в почках.

Рис. 1. Состав и роль молекул средней массы [3, 6—8].

В судебно-медицинской практике определяют МСМ в различных биологических жидкостях [1, 2]. Оценивают только суммарное количество среднемолекулярных пептидов в различных биологических средах, что дает представление только о степени эндогенной интоксикации организма [3, 4]. Наибольший интерес, с нашей точки зрения, представляет изучение спектрограмм ВНСММ, когда фиксируют оптическую плотность при различных длинах волн. Такой подход позволяет оценить содержание конкретных соединений, так как любому продукту метаболизма соответствует свой максимум поглощения [3]. В доступной литературе нет сведений о возможности посмертной диагностики острого инфаркта миокарда с помощью показателей ВНСММ.

Цель исследования — анализ возможности использования ВНСММ для дифференциальной диагностики смерти в результате острого мелкоочагового инфаркта миокарда от других форм сердечной патологии.

Материал и методы

Провели анализ ВНСММ сыворотки крови, эритроцитов, мочи у 49 трупов лиц, умерших от хронической ишемической болезни сердца (ХИБС) (18), острого инфаркта миокарда (20), алкогольной кардиомиопатии (11) (см. таблицу).

Характеристика клинического материала

Содержание ВНСММ определяли методом М.Я. Малаховой в модификации Т.В. Копытовой [5]. Метод основан на осаждении белков биологических жидкостей раствором 15% трихлоруксусной кислоты, в результате чего они подвергаются денатурации. В надосадочной жидкости остаются ВНСММ, которые исследуют на длинах волн 239—298 нм с шагом 4 нм. В ходе предварительных исследований оценивали данную модификацию метода применительно к биологическим объектам в судебно-биохимической экспертизе. Установили, что в большинстве случаев кровь гемолизирована и в пуле ВНСММ сыворотки крови они представлены ВНСММ эритроцитов, в связи с чем в дальнейшем исследовали только мочу. Анализировали интегральное значение и профиль ВНСММ мочи при длине волны от 230 до 298 нм.

Провели гистологическое исследование трупного материала. Для статистической обработки полученных результатов использовали пакет программBIOSTAT.

Результаты и обсуждение

Изучили спектрограммы ВНСММ мочи при длине волны от 230 до 298 нм. Установили, что при остром мелкоочаговом инфаркте миокарда в случае наступления смерти через несколько часов в профиле ВНСММ мочи появляется пик на длине волны 274—278 нм. Если человек живет некоторое время после разрушения кардиомиоцитов (чаще наблюдается при мелкоочаговых инфарктах миокарда, при которых очаг некроза захватывает только субэндокардиальные или интрамуральные отделы левого желудочка), функционирующие почки выводят с мочой продукты деструкции. Эти низкомолекулярные продукты проявляются пиком на длине волны 274—278 нм. При ХИБС, как и при алкогольной кардиомиопатии, массивной деструкции кардиомиоцитов не происходит, ее продукты не обнаруживаются в моче, пик на длине волны 274—278 нм в профиле ВНСММ не выявляется. В случае если смерть наступает практически сразу (чаще наблюдается при трансмуральном инфаркте миокарда, когда ишемический некроз распространяется на большую часть сердечной мышцы от субэндокардиальных до субэпикардиальных слоев миокарда), почки перестают работать и продукты некротической деструкции кардиомиоцитов в моче не обнаруживают.

Приводим примеры

При судебно-медицинской экспертизе трупа гр-на Н., 76 лет, в области задней стенки левого желудочка сердца, в ее верхней трети в 2,3 см от верхушки обнаружили овальное кровоизлияние размером 0,4×0,5 см. Мышца сердца вокруг выглядела матовой, несколько суховатой, бледного серо-коричневого цвета. При исследовании профиля ВНСММ мочи выявили пик на длине волны 274 нм (рис. 2, а), что обусловлено наличием в моче продуктов некроза кардиомиоцитов. При гистологическом исследовании в миокарде установили следующее: кровоизлияние из частично агглютинированных и гемолизированных эритроцитов, поля некрозов; слабую лейкоцитарную инфильтрацию; умеренную, местами выраженную пролиферацию фибробластов с образованием в отдельных полях зрения синусоидных капилляров. Полученные данные подтвердили наличие у гр-на

Н. острого инфаркта миокарда с умеренными, местами выраженными пролиферативными изменениями, свидетельствующими о давности инфаркта более суток до наступления смерти.

Рис. 2. Спектрограммы ВНСММ мочи от трупов умерших от острого мелкоочагового инфаркта миокарда, с давностью несколько часов (а), от ХИБС (б), от алкогольной кардиомиопатии (в) и от трансмурального инфаркта миокарда с давностью смерти менее 1 ч (г).

В случаях смерти вследствие ХИБС и алкогольной кардиомиопатии пика в профиле ВНСММ при длине волны 274—278 нм не обнаружено.

Так, при судебно-медицинской экспертизе трупа гр-ки Б., 92 лет, визуально кровоизлияний в ткани миокарда не выявлено. При исследовании профиля ВНСММ мочи пик на длине волны 274—278 нм отсутствовал (см. рис. 2, б). По результатам гистологического исследования миокарда изменения характеризовались атеросклеротическим кардиосклерозом и дистрофией; данных о наличии инфаркта миокарда не обнаружили.

При судебно-медицинской экспертизе трупа гр-на С., 39 лет, диагностировали выраженную гипертрофию сердечной мышцы, визуально заметных кровоизлияний в ткани миокарда не выявили. В крови содержание этилового спирта составило 0,44‰, в моче — 0,68‰. При исследовании профиля ВНСММ мочи пик на длине волны 274—278 нм не определялся (см. рис. 2, в). При гистологическом исследовании установили ожирение миокарда, дистрофию, дистонию, очаговую атрофию, наблюдали хаотично расположенные кардиомиоциты в поле зрения; данных, свидетельствующих о наличии инфаркта миокарда, не обнаружили. В качестве причины смерти указали алкогольную кардиомиопатию.

При скоропостижной смерти, которая часто наблюдается при обширном трансмуральном инфаркте миокарда, в профиле ВНСММ мочи не бывает пика на длине волны 274—278 нм, так как почки прекращают фильтровать мочу, а продукты разрушения кардиомиоцитов при некрозе миокарда не выводятся с мочой. Это подтвердила судебно-медицинская экспертиза трупа гр-на В., 59 лет, у которого в области перегородки сердца обнаружили участок размером 3×4 см, с полосчатыми кровоизлияниями, толщиной до 0,1 см, где определялась слегка размягченная сердечная мышца. Провели биохимический анализ 10 мл мочи. При исследовании профиля ВНСММ мочи не выявили пик на длине волны 274—278 нм (см. рис. 2, г). Гистологическое исследование позволило определить массивное кровоизлияние в миокарде из гемолизированных эритроцитов, поля розовых безъядерных кардиомиоцитов, свидетельствующих о давности повреждений около 1 ч до смерти. С учетом данных гистологического исследования поставлен диагноз: острый трансмуральный инфаркт миокарда.

Таким образом, анализ спектрограмм ВНСММ мочи может служить дополнительным методом при дифференциальной диагностике острого мелкоочагового инфаркта миокарда и других форм сердечной патологии, а также для повышения точности и обоснованности результатов судебно-медицинской экспертизы и снижения экономических затрат на осуществление посмертной диагностики.

Суммарное значение ВНСММ мочи в случае смерти от ХИБС, острого трансмурального и мелкоочагового инфаркта миокарда достоверно не различаются (рис. 3). Суммарное значение ВНСММ мочи было достоверно ниже в случае смерти от алкогольной кардиомиопатии, что, вероятно, обусловлено нарушениями выделительной функции почек на фоне тяжелой интоксикации. Приведенная данная модификация метода является новой научной разработкой, поэтому данные о содержании ВНСММ в биологических жидкостях трупов отсутствуют, их количество в моче в норме у живых лиц составляет 14,6±1,34 усл. ед. [3].

Рис. 3. Суммарное значение ВНСММ мочи в случаях смерти от алкогольной кардиомиопатии, от ХИБС, трансмуральном и мелкоочаговом инфарктах миокарда.

Таким образом, интегральный уровень ВНСММ мочи не может быть использован для дифференциальной диагностики острого мелкоочагового инфаркта миокарда. Это подтверждают данные литературы [3, 4] о том, что суммарное значение ВНСММ во всех трех биологических средах позволяет интегрально оценивать процессы биотрансформации токсических соединений, связанные со свойствами эритроцитарных мембран и процессами детоксикации, обусловленными работой естественных биологических фильтров (почки).

1. При остром мелкоочаговом инфаркте миокарда в моче появляются низкомолекулярные продукты деструкции кардиомиоцитов, проявляясь пиком на длине волны 274—278 нм в профиле ВНСММ. Это может быть использовано для дифференциальной диагностики смерти в результате острого мелкоочагового инфаркта миокарда от других видов сердечной патологии.

2. Суммарное значение ВНСММ мочи достоверно не отличается при смерти от различных причин и зависит только от степени эндогенной интоксикации.

Конфликт интересов: авторы статьи подтвердили отсутствие финансовой поддержки/конфликта интересов, о которых необходимо сообщить.

Маркеры молекулярной массы белков PageRuler Plus, окрашенные, 10-250 kDa, 2 х 250 мкл

Описание

Thermo Scientific PageRuler Plus Prestained Protein Ladder представляет собой смесь из девяти (9) белков с синей, оранжевой и зеленой окраской (от 10 до 250 кДа) для использования в качестве стандартов размера в белковом электрофорезе (SDS-PAGE) и вестерн-блоттинге.

Особенности PageRuler Plus Prestained Protein Ladder:

• Диапазон размеров — одни белки, охватывающие от 10 до 250 кДа
• Готовые к использованию — добавляются в буфер загрузки для непосредственной загрузки на гели; нет необходимости кипятить

• Четкие полосы — цветные полосы с одинаковой интуицией для легкой визуализации
• Проверяемые качества — каждая партия оценивается с помощью SDS-PAGE и вестерн-блоттинга
• Яркие контрольные полосыНа 70 — оранжевый и 25kDa, а зеленый на 10кДа
• Мембранная совместимых -colored полос переноса на мембраны для вестерн — блоттинга

Этот маркированный маркер протеина MW предназначен для мониторинга хода электрофореза в SDS-полиакриламидном геле для оценки эффективности переноса на PVDF, нейлоновые и нитроцеллюлозные мембраны и для оценки приблизительного размера отделенных белков, которые были сделаны видимыми с гелевыми пятнами или вестерн-блоттингом детектирующие реагенты. Голубой хромофор связан со всеми белками, за исключением белков двух контрольных полос 70 кДа и 25 кДа, окрашенных оранжевым красителем и одной зеленой контрольной полосой 10 кДа. PageRuler Plus Prestained Protein Ladder готов к использованию: при загрузке на гель не требуется нагрев, дополнительное разбавление или добавление восстанавливающего агента.

Включает:
• Белки окрашенного красителя в 62,5 мМ Tris-h4PO4 (pH 7,5 при 25 ° C), 1 мМ ЭДТА, 2% SDS, 10 мМ DTT, 1 мМ NaN3 и 33% глицерина.

Применение:
• Мониторинг миграции белка во время электрофореза в SDS-полиакриламидном геле
• Мониторинг переноса белка на мембраны после Вестерн-блоттинга
• Калибровка белков на SDS-полиакриламидных гелях и вестерн-блотах

Содержимое и хранение После получения при температуре -20 ° C

Композиты полимерные. Определение средней молекулярной массы и молекулярно-массового распределения полимеров методом эксклюзионной хроматографии. Часть 4. Высокотемпературный метод – РТС-тендер

ГОСТ Р 57268.4-2016
(ИСО 16014-4:2012)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ОКС 13.220.40

Дата введения 2017-07-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов» совместно с Открытым акционерным обществом «НПО Стеклопластик» при участии Объединения юридических лиц «Союз производителей композитов» и Автономной некоммерческой организации «Центр нормирования, стандартизации и классификации композитов» на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии международного стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 497 «Композиты, конструкции и изделия из них»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 16 ноября 2016 г. N 1702-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 16014-4:2012* «Пластмассы. Определение средней молекулярной массы и молекулярно-массового распределения полимеров методом эксклюзионной хроматографии. Часть 4. Высокотемпературный метод» (ISO 16014-4:2012 «Plastics — Determination of average molecular mass and molecular mass distribution of polymers using size-exclusion chromatography — Part 4: High-temperature method», MOD) путем изменения отдельных фраз (слов, значений показателей), включенных в текст стандарта для учета особенностей российской национальной стандартизации и выделенных курсивом**.

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей.

** В оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов в разделе 1 «Область применения» и отмеченные знаком «**» в разделе «Предисловие» выделены курсивом, остальные по тексту документа приводятся обычным шрифтом. — Примечание изготовителя базы данных.

При этом в него не включено справочное приложение А примененного международного стандарта, в тексте стандарта приведена ссылка на приложение А ГОСТ Р 57268.1, содержащее аналогичную информацию.

Оригинальный текст невключенных структурных элементов примененного международного стандарта приведен в дополнительном приложении ДБ.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

В настоящем стандарте ссылки на стандарты: ИСО 472, ИСО 16014-1 и ИСО 16014-2 заменены ссылками на соответствующие национальные и межгосударственные стандарты.

Сведения о соответствии ссылочных национальных и межгосударственных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте, приведены в дополнительном приложении ДА*.

________________

* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: приложении ДБ. — Примечание изготовителя базы данных.

Сопоставление структуры настоящего стандарта со структурой указанного международного стандарта приведено в дополнительном приложении ДВ

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации»**. Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Настоящий стандарт распространяется на полимерные композиты и устанавливает метод определения средней молекулярной массы и молекулярно-массового распределения полимеров методом эксклюзионной хроматографии (ЭХ) при температуре органического растворителя в интервале значений свыше 60°С до 180°С включительно. Расчет средней молекулярной массы и молекулярно-массового распределения проводят по калибровочной кривой, построенной по стандартным образцам молекулярной массы. Поэтому настоящий метод относят к относительным методам испытаний в соответствии с ГОСТ Р 57268.1 (приложение А).

Дополнительная информация по области применения метода — по ГОСТ Р 57268.1 (приложение А).

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты*:

________________

* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. — Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 32794-2014 Композиты полимерные. Термины и определения

ГОСТ Р 57268.1-2016 (ИСО 16014-1:2012) Композиты полимерные. Определение средней молекулярной массы и молекулярно-массового распределения полимеров методом эксклюзионной хроматографии. Часть 1. Основы метода

ГОСТ Р 57268.2-2016 (ИСО 16014-2:2012) Композиты полимерные. Определение средней молекулярной массы и молекулярно-массового распределения полимеров методом эксклюзионной хроматографии. Часть 2. Калибровка системы

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 32794 и ГОСТ Р 57268.1.

Сущность метода — по ГОСТ Р 57268.1 (раздел 4).

5.1 Элюент (подвижная фаза)

Обсуждение подвижных фаз — по ГОСТ Р 57268.1 (подраздел 5.1).

Примеры подвижных фаз, используемых в ЭХ при температуре свыше 60°С, приведены в приложении А.

5.2 Реагент для оценки качества хроматографической колонки

Реагент для оценки качества хроматографической колонки — по ГОСТ Р 57268.1 (подраздел 5.2).

Допускается использовать некоторые низкомолекулярные соединения, например дифенилметан, при использовании в качестве подвижной фазы 1,2-дихлорбензола или этилбензол в случае использования 1,2,4-трихлорбензола.

5.3 Стандартные образцы молекулярной массы

Стандартные образцы молекулярной массы — по ГОСТ Р 57268.1 (подраздел 5.3).

Примеры некоторых коммерчески доступных стандартных образцов молекулярной массы приведены в приложении А.

5.4 Реагент для контроля скорости потока (внутренний стандарт)

Реагент для контроля скорости потока — по ГОСТ Р 57268.1 (подраздел 5.4).

Примером соединения, подходящего для контроля скорости потока, является 2,6-дитретбутил-4-метилфенол при использовании в качестве подвижной фазы 1,2-дихлорбензола или 1,2,4-трихлорбензола.

5.5 Добавки

Для предотвращения разрушения образца полимера желательно добавлять антиоксиданты фенольного типа, например 2,6-дитретбутил-4-метилфенол. Примеры других антиоксидантов приведены в приложении А.

6.1 Общая схема

Принципиальная схема системы для ЭХ показана в ГОСТ Р 57268.1 (рисунок 1).

При условии соответствия компонентов требованиям метода и возможности поддержания постоянной температуры колонок свыше 60°С до 180°С включительно используют как коммерчески доступные, так и самодельные системы. При этом температуру компонентов системы, расположенных перед блоком ввода пробы, в частности резервуара для подвижной фазы, насосов и соединительных трубок, не обязательно поддерживать равной температуре колонок.

6.2 Резервуар для подвижной фазы

Резервуар для подвижной фазы — по ГОСТ Р 57268.1 (подраздел 6.2).

Температуры резервуара и колонок не обязательно поддерживать одинаковыми.

6.3 Насосы

Насосы — по ГОСТ Р 57268.1 (подраздел 6.3).

Для обеспечения отклонения скорости потока подвижной фазы от заданного значения не более 0,3% температуру насосов поддерживают постоянной. Согласно 6.1 температура насосов не обязательно должна быть равной температуре хроматографической колонки.

6.4 Блок ввода пробы (инжектор)

Блок ввода пробы — по ГОСТ Р 57268.1 (подраздел 6.4).

Для обеспечения прозрачности раствора полимера и предотвращения выпадения осадка разница между температурами блока ввода пробы и хроматографической колонки не должна превышать 1°С. Поскольку ручной ввод растворов при таких температурах невозможен, требуется использование системы автоматического ввода.

6.5 Хроматографические колонки

Хроматографические колонки — по ГОСТ Р 57268.1 (подраздел 6.5).

Для заполнения колонок используют наполнители (сорбенты) как органической, так и неорганической природы; при этом ограничения по форме или размеру частиц отсутствуют, за исключением высокомолекулярных или чувствительных к сдвигу полимеров, при испытании которых размер частиц сорбента должен быть достаточно большим, чтобы избежать разрушения полимерной цепи в процессе его выполнения.

Разрешение в области пика полимера для хроматографической колонки (или их серии) должно быть свыше 1,5. Рекомендуется, чтобы значение общего числа теоретических тарелок было свыше 12000 на один метр, а коэффициент асимметрии находился в интервале значений (1,00±0,15). Также целесообразно, чтобы используемая хроматографическая колонка (или их серия) покрывала весь требуемый для испытания интервал значений молекулярной массы и калибровочная кривая была практически линейной (отличие коэффициента корреляции от 1 должно быть минимальным). Определение числа теоретических тарелок, разрешения и коэффициента асимметрии для колонок проводят согласно ГОСТ Р 57268.1 (подраздел 6.5).

Отклонение температуры колонок от заданной (в интервале свыше 60°С до 180°С включительно) не должно превышать ±0,5°С.

6.6 Детектор

Детектор — по ГОСТ Р 57268.1 (подраздел 6.6).

Для обеспечения воспроизводимости скорости потока и стабильности базовой линии (чувствительности) отклонение температуры блока ввода пробы от заданного значения не должно превышать 0,5°С. Температуры детектора и колонок поддерживают одинаковыми.

6.7 Соединительные трубки

Соединительные трубки — по ГОСТ Р 57268.1 (подраздел 6.7).

Температуру соединительных трубок поддерживают постоянной и достаточно высокой для соответствия требованиям по эффективности колонок, но при этом не обязательно равной температуре колонок.

6.8 Система контроля температуры

Одним из основных требований метода ЭХ является необходимость поддержания температуры всех компонентов постоянной, причем для некоторых компонентов она должна быть достаточно высокой, поэтому необходимо наличие точной системы контроля температуры.

6.9 Устройство регистрации данных и графопостроитель (плоттер)

Устройство регистрации данных и графопостроитель (плоттер) — по ГОСТ Р 57268.1 (подраздел 6.9).

6.10 Система обработки данных

Система обработки данных — по ГОСТ Р 57268.1 (подраздел 6.10).

6.11 Другие компоненты

Помимо указанных выше компонентов, при необходимости могут быть использованы защитный фильтр для хроматографической колонки, датчик давления, демпфер (гаситель пульсаций) и др.

7.1 Приготовление растворов стандартных образцов молекулярной массы

Стандартные образцы молекулярной массы, используемые для построения калибровочной кривой, целесообразно выбирать таким образом, чтобы они покрывали весь интервал значений молекулярной массы испытуемого образца полимера и на каждый порядок значений молекулярной массы приходилось не менее двух стандартных образцов. Допустимо готовить растворы, содержащие два и более стандартных образца с узким молекулярно-массовым распределением, но только при условии их количественного хроматографического разделения. Растворы стандартных образцов с молекулярной массой свыше 1000000 готовят отдельно.

При отсутствии стандартных образцов с химической структурой, идентичной структуре испытуемого образца полимера, для построения универсальной калибровочной кривой или калибровочной кривой на ее основе используют стандартные образцы другой природы.

Для ускорения растворения раствор при необходимости осторожно взбалтывают, перемешивают или нагревают, однако для предотвращения разрушения полимерных цепей продолжительность таких процедур должна быть минимальной.

Для защиты колонок от засорения рекомендуется фильтровать растворы. В этих случаях используют мембранные или металлокерамические фильтры с диаметром пор от 0,2 до 1,0 мкм. При обнаружении на фильтре следов твердого вещества, свидетельствующих о неполном растворении, процесс растворения необходимо повторить. При использовании мембранного фильтра материалы мембраны и самого фильтра должны быть инертными по отношению к используемому растворителю.

Срок хранения растворов зависит от природы образца и условий хранения. Обычно растворы используют в течение 48 ч после приготовления. Более продолжительное хранение допускается в темном прохладном месте для предотвращения разрушения полимера и испарения растворителя.

Рекомендуется готовить растворы стандартных образцов молекулярной массы с указанными концентрациями, г/дм:


0,4	при до 5·10 включ;
0,2	при св. 5·10 до 1·10 включ;
0,1	при св. 1·10.

При использовании вискозиметрического детектора в области низких молекулярных масс используют более концентрированные растворы стандартных образцов. При этом времена выхода для образца полимера желательно измерять для более низких концентраций его раствора.

7.2 Приготовление растворов образца

Растворы образца готовят взвешиванием его точной навески от 10 до 250 мг в колбе вместимостью от 10 до 50 см. Далее добавляют подвижную фазу, при необходимости реактив для контроля скорости потока, и растворяют в течение 30 мин, как и при приготовлении растворов стандартных образцов молекулярной массы (см. 7.1). В общем случае растворы полимеров с молекулярными массами свыше 10 растворяются медленно, и для полного растворения может потребоваться более длительное время (свыше 30 мин). Для предотвращения засорения хроматографической колонки растворы рекомендуется фильтровать.

При обнаружении на фильтре следов твердого вещества, характеризующих неполное растворение, процесс растворения необходимо повторить. После приготовления растворы переносят в виалы и хранят при комнатной температуре.

Для полного растворения образца раствор нагревают. При этом следует избегать избыточного или продолжительного нагревания, которое может привести к термическому или окислительному разрушению образца. Оптимальные температуру и продолжительность растворения рекомендуется определять экспериментально.

Пример — За исключением образцов с высокой плотностью или молекулярной массой, полиэтилен можно растворить в 1,2-дихлорэтане в течение 1,5 ч при 140°С. Полиэтилен с молекулярной массой свыше 10растворить сложнее и требуются более высокие температура и продолжительность растворения.

Растворы образцов допускается хранить при любой температуре между температурой окружающей среды и температурой их растворения.

Температура блока ввода пробы и продолжительность нахождения в нем раствора образца должны быть достаточно высокими для растворения образца и его стабильного хранения без выпадения осадка, но при этом не следует допускать разрушения образца.

Концентрации растворов полимеров не должны превышать следующих значений, г/дм:


5,0	при до 1·10 включ;
2,0	при св. 1·10 до 1·10 включ;
0,5	при св. 1·10.

7.3 Приготовление растворов для оценки эффективности колонок

Для определения числа теоретических тарелок, разрешения и коэффициента асимметрии хроматографической колонки (или их серии) готовят раствор подходящего низкомолекулярного соединения концентрацией 10 г/дм.

7.4 Подготовка оборудования

Для подготовки оборудования в резервуар помещают достаточное для выполнения испытания количество подвижной фазы и дегазируют ее. Далее промывают свежеприготовленной подвижной фазой все компоненты системы, за исключением хроматографических колонок. Присоединяют к системе колонки и проверяют все соединения на отсутствие утечек в условиях испытания.

Поддерживают систему в условиях испытания (например, при соответствующей температуре, скорости потока и чувствительности детектора) до выхода базовой линии на режим с постоянными значениями дрейфа и уровня шумов.

7.5 Условия проведения испытания

7.5.1 Рекомендуемая скорость потока подвижной фазы при использовании серии из двух или трех последовательно соединенных хроматографических колонок длиной 30 см и диаметром 8 мм каждая составляет 1 см/мин. При испытании высокомолекулярных полимеров и/или полимеров, чувствительных к сдвигу, скорость потока рекомендуется уменьшить для предотвращения разрушения полимерной цепи по ходу его выполнения.

7.5.2 Концентрация и объем вводимой пробы образца зависит от размеров колонок и чувствительности детектора. Экспериментально найденная оптимальная масса образца составляет приблизительно 0,01 мг на каждый кубический сантиметр пустой колонки (без наполнителя). Максимальная масса образца не должна превышать 0,1 мг на каждый кубический сантиметр пустой колонки. Максимальный объем вводимого образца не должен превышать 0,01 см на каждый кубический сантиметр пустой колонки.

Объемы вводимых растворов стандартных образцов молекулярной массы и проб образцов должны быть одинаковыми.

Рекомендуемый объем вводимого раствора низкомолекулярного соединения равен вводимому объему раствора образца.

7.5.3 Температура инжектора должна быть равной температуре колонок, а время нахождения растворов образца в нем (с учетом автосамплера) не должно приводить к их разрушению.

7.5.4 Температуру хроматографической колонки выбирают на основании растворимости образца, вязкости и температуры кипения подвижной фазы, а также температуры окружающей среды.

7.5.5 Интенсивность сигнала зависит от количества введенного образца и удельного приращения показателя преломления для рефрактометрического детектора или показателя поглощения на единицу массовой концентрации для ультрафиолетового детектора. Чувствительность детектора устанавливают таким образом, чтобы получить интенсивный сигнал пика образца для обеспечения корректной обработки данных.

Для сохранения линейной зависимости между концентрацией испытуемого соединения и высотой его пика чувствительность детектирования поддерживают на одинаковом уровне.

7.6 Количество параллельных измерений

Для подтверждения повторяемости положений хроматографических пиков и их профилей выполняют не менее двух параллельных измерений.

Сбор и обработка данных — по ГОСТ Р 57268.1 (раздел 8).

Оформление результатов — по ГОСТ Р 57268.1 (раздел 9).

10.1 Общая информация

Прецизионность данного метода была определена в ходе межлабораторного испытания, выполненного в 1999 г. в соответствии со стандартами [1] и [2].

10.2 Условия проведения межлабораторного испытания

Контрольные образцы, включающие три марки полиэтилена и один образец полипропилена, а также стандартные образцы молекулярной массы (с узким молекулярно-массовым распределением), были распределены организатором в лаборатории, принимающие участие в испытании. Условия и результаты межлабораторного испытания представлены в таблицах 1 и 2 соответственно.

Таблица 1 — Условия межлабораторного испытания


Параметр испытания	Значение параметра
Образцы полимера	Образец А — полиэтилен (высокая молекулярная масса, широкое молекулярно-массовое распределение, ММР). Образец Е — полиэтилен (узкое ММР, NIST SRM-1475). Образец F — полиэтилен (низкая молекулярная масса, широкое ММР). Образец G — полипропилен (широкое ММР)
Стандартные образцы молекулярной массы	14 образцов полистирола
Сорбент (наполнитель колонок)	Гель на основе полистирола
Подвижная фаза	1,2-дихлорбензол и 1,2,4-трихлорбензол
Температура хроматографической колонки	135°С или 140°С
Количество лабораторий	11

Примечание — Температуру хроматографических колонок свыше 140°С применяют для испытания образцов полиэтилена, содержащих компоненты с молекулярной массой свыше 1·10.

10.3 Результаты межлабораторного испытания

Результаты испытания, представленные в виде повторяемости и воспроизводимости полученных данных, представлены в таблице 2. Необработанные данные приведены в приложении В.

Таблица 2 — Результаты межлабораторного испытания образцов методом высокотемпературной ЭХ


Полимер	Средние значения и		Повторяемость , %		Воспроизводимость , %
	Tosoh	PL	Tosoh	PL	Tosoh	PL
Образец А (полиэтилен)	130000 (5/11)	145000 (6/10)	1,72	2,19	7,21	14,22
	526000 (9/11)	574000 (9/10)	2,18	3,08	11,35	12,95
Образец Е (полиэтилен)	39200 (11/11)	39100 (10/10)	3,50	4,68	11,26	11,99
	120000 (10/11)	128000 (10/10)	1,40	1,52	9,75	13,23
Образец F (полиэтилен)	57400 (10/11)	55100 (10/10)	3,26	7,15	14,55	14,56
	218000 (11/11)	239000 (10/10)	1,67	2,14	7,86	11,21
Образец G (полипропилен)	68100 (10/11)	69100 (10/10)	5,86	5,73	21,33	17,49
	323000 (9/11)	363000 (10/10)	1,29	2,34	4,59	11,24
Отброшенные значения устраняли по методам Граббса и Кохрена. Для калибровки использовали стандартные образцы полистирола, полученные от компании Tosoh (Япония) (далее — стандартные образцы полистирола-1). Для калибровки использовали стандартные образцы полистирола, полученные от компании Polymer Laboratories (Великобритания) (далее — стандартные образцы полистирола-2). Показатели в скобках показывают соотношение «общее — отброшенные значения»/»общее количество лабораторий». Примечание — Низкое значение стандартного отклонения для образца А обусловлено 6 отброшенными значениями. По данным всех 11 лабораторий значение для составило 35,61%. Была показана невозможность испытания образца А из-за наличия в нем сверхвысокомолекулярных фракций полиэтилена, лежащих за пределами интервала определяемых значений молекулярной массы для калибровочной кривой.

Протокол испытания — по ГОСТ Р 57268.1 (раздел 11).

Помимо информации по используемому оборудованию и условиям проведения испытания, указанной в ГОСТ Р 57268.1 (подраздел 11.2), протокол испытания должен содержать следующую информацию:

a) температуру блока ввода пробы и время нахождения в нем раствора образца полимера;

b) температуру и продолжительность растворения полимера.

Приложение А

(справочное)

А.1 Примеры подходящих подвижных фаз

Примеры подвижных фаз, используемых в ЭХ при температуре свыше 60°С:

a) 1,2-дихлорбензол;

b) 1,2,4-трихлорбензол;

c) 1-хлорнафталин;

d) толуол;

e) N,N-диметилформамид.

А.2 Стандартные образцы молекулярной массы с узким молекулярно-массовым распределением

Стандартные образцы молекулярной массы с узким молекулярно-массовым распределением — по ГОСТ Р 57268.1 (приложение В).

А.3 Добавки

Примеры добавок, которые можно добавлять к образцу в качестве антиоксиданта при выполнении испытания методом ЭХ при температуре свыше 60°С:

— 2,6-дитретбутил-4-метилфенол;

— 4-гидроксиметил-2,6-дитретбутилфенол;

— 1,1,3-три(третбутилгидроксиметилфенил)бутан;

— 4-4′-тиобис(6-третбутил-м-крезол).

При выполнении испытания методом высокотемпературной ЭХ и использовании в качестве подвижной фазы N,N-диметилформамида в качестве добавок также используют неорганические соли типа бромида лития.

Приложение В

(справочное)

В.1 Необработанные данные межлабораторного испытания

В таблицах В.1-В.4 представлены необработанные данные (средние значения молекулярных масс и их дисперсии), полученные в ходе выполнения межлабораторного испытания. Для каждого образца было выполнено по три параллельных измерения (см. 7.6), т.е. 3.

Таблица В.1 — Значения молекулярных масс и их дисперсии, полученные для образца полиэтилена (образец А)


Лаборатория	(·10)		(·10)
	Среднее значение	Дисперсия	Среднее значение	Дисперсия
Образец А (полиэтилен). Калибровка по стандартным образцам полистирола-1
А	2,29	(0,015 7)	57,4	0,26
В	2,06	(0,007 2)	48,4	0,21
Е	1,29	0,000 1	49,9	0,21
F	1,38	(0,061 0)	45,5	(9,62)
G	1,19	0,000 7	54,6	2,73
Н	1,42	0,000 8	58,4	1,95
I	1,40	0,000 8	46,8	2,21
J	(1,75)	0,000 4	43,7	0,08
K	(3,17)	0,008 7	(114,9)	0,64
L	1,35	0,000 1	61,9	3,18
М	1,30	(0,030 4)	51,9	0,97
Образец А (полиэтилен). Калибровка по стандартным образцам полистирола-2
А	1,57	0,001 9	52,2	3,87
В	(2,21)	0,001 7	58,9	2,50
F	1,40	(0,038 1)	47,5	10,89
G	1,21	0,000 7	62,0	3,50
Н	1,55	0,000 2	71,9	1,78
I	1,43	0,000 7	54,0	3,06
J	1,74	0,000 4	50,3	0,12
K	(3,32)	(0,009 9)	(135,1)	0,88
L	1,24	0,002 1	61,8	2,22
М	1,30	(0,008 1)	58,1	0,20
Примечание — В скобках указаны отброшенные значения.

Таблица В.2 — Средние значения молекулярных масс и их дисперсии, полученные для образца полиэтилена (образец Е)


Лаборатория	(·10)		(·10)
	Среднее значение	Дисперсия	Среднее значение	Дисперсия
Образец Е (полиэтилен). Калибровка по стандартным образцам полистирола-1
А	4,64	0,008	13,0	0,08
В	4,13	0,016	13,4	0,01
Е	3,80	0,004	12,6	0,01
F	3,28	0,035	10,8	0,00
G	4,07	0,028	12,3	0,06
H	3,28	0,081	10,6	0,07
I	3,90	0,001	11,8	0,00
J	3,63	0,003	10,0	0,01
K	4,58	0,002	13,6	(0,46)
L	3,82	0,010	12,6	0,01
M	3,98	0,020	12,6	0,02
Образец Е (полиэтилен). Калибровка по стандартным образцам полистирола-2
А	3,19	0,003	10,2	0,01
В	4,38	0,033	15,1	0,03
F	3,40	0,038	11,9	0,00
G	4,14	0,029	13,3	0,08
Н	3,42	0,074	11,5	0,09
I	3,98	0,002	12,8	0,01
J	3,67	0,003	10,7	0,02
K	4,63	0,082	14,9	0,04
L	4,17	0,020	14,2	0,09
М	4,08	0,052	13,0	0,00
Примечание — В скобках указаны отброшенные значения.

Таблица В.3 — Средние значения молекулярных масс и их дисперсии, полученные для образца полиэтилена (образец F)


Лаборатория	(·10)		(·10)
	Среднее значение	Дисперсия	Среднее значение	Дисперсия
Образец F (полиэтилен). Калибровка по стандартным образцам полистирола-1
А	7,32	0,009	23,80	0,244
В	5,31	0,109	21,90	0,003
Е	5,19	0,003	21,10	0,004
F	5,68	0,022	19,30	0,223
G	5,90	0,005	22,30	0,513
Н	3,87	(0,445)	20,30	0,111
I	5,33	0,095	20,10	0,003
J	6,14	0,013	21,60	0,001
K	6,82	0,061	25,40	0,061
L	4,57	0,000	22,10	0,166
М	5,11	0,033	21,70	0,135
Образец F (полиэтилен). Калибровка по стандартным образцам полистирола-2
А	5,17	0,033	19,0	0,19
В	5,77	0,312	25,0	0,27
F	5,90	0,024	21,6	0,28
G	6,05	0,005	24,7	0,67
H	4,17	0,347	23,0	0,16
I	5,45	0,105	22,4	0,00
J	6,25	0,015	23,9	0,00
K	6,62	0,546	29,2	0,39
L	4,24	0,163	25,2	0,10
M	5,52	0,006	24,7	0,53
Примечание — В скобках указаны отброшенные значения.

Таблица В.4 — Средние значения молекулярных масс и их дисперсии, полученные для образца полипропилена (образец G)


Лаборатория	(·10)		(·10)
	Среднее значение	Дисперсия	Среднее значение	Дисперсия
Образец G (полипропилен). Калибровка по стандартным образцам полистирола-1
А	9,69	0,062	34,70	0,10
В	6,89	0,086	31,80	0,62
Е	7,27	0,001	32,20	0,02
F	6,35	0,194	32,60	(1,40)
G	6,60	0,032	32,90	0,49
Н	4,00	0,139	31,50	0,06
I	5,99	0,439	30,60	0,12
J	8,08	0,172	30,20	0,08
K	10,49	(1,299)	41,60	0,15
L	6,57	0,096	34,10	0,03
М	6,68	0,370	32,40	0,05
Образец G (полипропилен). Калибровка по стандартным образцам полистирола-2
А	7,18	0,139	28,5	0,01
В	7,36	0,012	37,3	1,42
F	6,64	0,203	36,1	1,69
G	6,77	0,036	36,8	0,65
Н	4,46	0,156	36,4	0,19
I	6,15	0,467	34,5	0,16
J	8,26	0,194	33,8	0,10
K	8,96	0,191	45,0	2,06
L	6,55	0,007	38,0	0,79
М	6,74	0,161	36,3	0,15
Примечание — В скобках указаны отброшенные значения.

Приложение ДА

(справочное)

ДА.1 Дополнительная информация по области применения метода

Настоящий метод применяют для испытания образцов, являющихся линейными гомополимерами при температуре свыше 60°С до 180°С включительно, однако, по причине относительного характера метода допускается также его применять для испытания нелинейных гомополимеров, таких как разветвленные, звездообразные, гребенчатые, стереорегулярные и стереонерегулярные, а также других типов полимеров, например сополимеров случайного, блочного, привитого или гетерофазного типов. Метод применяют в интервале определяемых значений молекулярной массы от мономера до 3000000, но его не рекомендуется использовать для испытания образцов, содержащих свыше 30% компонентов с молекулярной массой не более 1000.

Примечание — Испытание образцов, содержащих свыше 30% компонентов с молекулярной массой не более 1000, — по ГОСТ Р 57268.1 (пункт 8.3.2, примечание 2).

Метод неприменим с водными подвижными фазами, то есть для испытания водорастворимых полимеров, а также при температуре хроматографической колонки свыше 180°С (например, для испытания полифенилен-сульфида) или для испытания полимеров, проявляющих заметные вторичные эффекты, например адсорбцию молекул полимера на материале сорбента или взаимное отталкивание между ними.

Приложение ДБ

(справочное)

Таблица ДБ.1


Обозначение ссылочного национального, межгосударственного стандарта	Степень соответствия	Обозначение и наименование ссылочного международного стандарта
ГОСТ 32794-2014	NEQ	ISO 472:1999 «Пластмассы. Словарь»
ГОСТ Р 57268.1-2016	MOD	ISO 16014-1:2012 «Пластмассы. Определение средней молекулярной массы и молекулярно-массового распределения полимеров методом эксклюзионной хроматографии. Часть 1. Основные принципы»
ГОСТ Р 57268.2-2016	MOD	ISO 16014-2:2012 «Пластмассы. Определение средней молекулярной массы и молекулярно-массового распределения полимеров методом эксклюзионной хроматографии. Часть 2. Метод универсальной калибровки»
Примечание — В настоящей таблице использованы следующие условные обозначения степени соответствия стандартов: — MOD — модифицированные стандарты; — NEQ — неэквивалентные стандарты.

Приложение ДВ

(справочное)

Таблица ДВ.1


Структура настоящего стандарта		Структура международного стандарта ISO 16014-4:2012
Приложения	—	Приложения	А
	А		В
	В		С
	ДА		—
	ДБ		—
	ДВ		—
Примечания 1 Сопоставление структур стандартов приведено, начиная с приложений, т.к. предыдущие разделы стандартов и их иные структурные элементы (за исключением предисловия) идентичны. 2 Внесены дополнительные приложения ДА, ДБ и ДВ в соответствии с требованиями, установленными в ГОСТ Р 1.7.


[1]	ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002	Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1. Основные положения и определения
[2]	ГОСТ Р ИСО 5725-2-2002	Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 2. Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости стандартного метода измерений


УДК 678.01:536.468:006.354	ОКС 13.220.40

Ключевые слова: полимерные композиты, средняя молекулярная масса, молекулярно-массовое распределение, эксклюзионная хроматография, высокомолекулярный метод

Экспериментальное определение молекулярной массы полимера в лабораторном практикуме по химии

АННОТАЦИЯ

В статье описан наиболее удобный и простой процесс — вискозиметрический метод экспериментального определения молекулярной массы полимера. При внедрении разработанной методики в лабораторную практику химии высокомолекулярных соединений, усваемость материала студентами составит в среднем 72-89%.

ABSTRACT

The article describes the most convenient and simple process — a viscometric method for the experimental determination of the molecular weight of a polymer. When the developed technique is introduced into laboratory practice of chemistry of high-molecular compounds, the assimilation of students will average 72-89%.

Ключевые слова: молекулярные соединения, молекулярная масса, растворимость, макромолекула, вискозиметр, резина, полистирол.

Keywords: molecular compounds, molecular weight, solubility, macromolecule, viscometer, rubber, polystyrene.

Введение. Одной из главных особенностей, отличающих высокомолекулярные соединения от низкомолекулярных веществ, является то, что они имеют большую молекулярную массу. Молекулярная масса является наиболее важной константой для полимеров и необходимым показателем для полного описания каждого высокомолекулярного соединения.

Изменения, которые происходят в процессе переработки полимеров и их эксплуатации, могут быть обнаружены по молекулярной массе.

Экспериментальная часть. Молекулярная масса определяет температурный предел текучести соединения, его свойства, такие как набухание и растворимость. На её величину большое влияние оказывают механические свойства полимеров, в том числе прочность, деформация и упругость. Определение молекулярная масса, присущая высокомолекулярным соединениям, простые и ясные понятия, связанные с ними, чрезвычайно сложны по сравнению с низкомолекулярными соединениями.

Наиболее удобным и простым способом экспериментального определения молекулярной массы полимеров является вискозиметрический метод. Немецкий ученый Штаудингер установил, что вязкость растворов зависит от размера молекулярной массы высокомолекулярных соединений и формы макромолекулы. При этом все макромолекулы в растворе находятся в строго линейной форме, в виде цилиндра [3]. Это соотношение объясняется следующим уравнением:

В этом случае η_нис-относительная вязкость, K — Константа, характерная для данного полимера, с — молярная концентрация, моль / л.

Величина K отражается на специфической химической структуре макромолекулы и постоянна для одного и того же полимера в данном растворителе. Относительная вязкость — (η_нис) — это отношение расхода раствора к расходу растворителя. Расход определяется на вискозиметре.

В лабораторных условиях мы определили молекулярную массу нескольких полимеров вискозиметрическим методом. Ниже приводится методика определения молекулярной массы полиметилметакрилата, полистирола и натурального каучука.

Определение молекулярной массы полиметилметакрилата

Для определения молекулярной массы полиметилметакрилата были проведены два лабораторных эксперимента.

Первая лабораторная работа

Студентам даётся кратко понятие о растворах высокомолекулярных соединений, уделяя больше внимания взаимосвязи между вязкостью и молекулярной массой. Затем объясняются структура и техническое обслуживание устройства вискозиметра.

Вискозиметр Оствальда состоит из U-образной стеклянной трубки (показано на рисунке). Одна сторона трубки расширена, а другая снабжена капилляром диаметром 0,6-1,0 мм. В верхней части капилляра прикреплена расширенная сфера объемом 2-3 мл. К нижней части расширенной стеклянной трубки прикреплена малогабаритная трубка, на которой обозначены верхняя и нижняя части сферического удлинителя (А и В). Вискозиметр установливаются в водяном термостате при температуре 20⁰С .

Рисунок. Вискозиметр Оствальда

В расширенную часть заливается 12 мл растворителя, например бензола (эта часть должна быть заполнена растворителем). В капилляре не должно быть пузырьков воздуха. (Вообще, жидкость не следует тянуть ртом, иначе может произойти несчастный случай, так как многие растворители токсичны)

После снятия резиновой насадки мы наблюдаем, что бензол заливается в расширенную часть вискозиметра. Когда жидкость (А) попадает в верхнюю часть метки, используется секундомер и устанавливается время, пока второй объем растворителя (В) не достигнет нижней части метки. Секундомер останавливается, и результат записывается. Процесс повторяется 3-4 раза и получается среднее значение. Например: I результат — 94,5 сек; II результат — 94,6 сек; III результат — 94,7 сек. Среднее время составляет 94,6 сек.

Затем вискозиметр извлекают из термостата с водой, растворитель переливают в другой сосуд, прибор промывают и сушат в сушильном шкафу.

В этой лабораторной работе студенты готовят 1% раствор полиметилметакрилата в бензоле. Для этого берут чистую и сухую пробирку, наполняют ее 0,2 г полиметилметакрилата и заливают 20 мл бензола, закрывают пробкой и оставляют при комнатной температуре на 3,0-3,5 часа.

Вторая лабораторная работа

Студенты определяют расход раствора полиметилметакрилата точно так же, как они определяли расход растворителя на первой лабораторной работе. (Температура в термостате должна быть одинаковой для растворителя и раствора)

Вычисляется относительная вязкость, в уравнение вводится найденное значение и определяется молекулярная масса

Ниже приведены расчеты молекулярной массы полиметилметакрилата, полученные в лабораторных условиях:

Время прохода раствора: 235,8 сек (среднее значение)

К = 2,4 *10^-4

у.е.

Определение молекулярной массы полистирола

Готовят 1% раствор полистирола в бензоле. (0.2 г полистирола добавляют в 20 мл бензола и оставляют на 3 часа). Некоторые студенты таким же образом готовят блочный полистирол (промышленно полученный полистирол), в то время как другие студенты готовят эмульсионные полистирольные (полистирол полученный лаборатории) растворы.

Таблица.

Константы K и α

№	Полимеры	Элементарное звено	Растворитель	Температура ⁰С	К∙10^-4	α
1	Полистирол	-СН₂-СН(С₆Н₅)-	Толуол Бензол	25 25	1,28 4,17	0,70 0,60
2	Полиакрилонитрил	-СН₂-СН(СN)-	Диметил-формамид	20 25	1,75 3,95	0,66 0,75
3	Поливинилацетат	-СН₂-СН- _│ ОСОСН₃	Ацетон	50	2,82	0,67
4	Поливинилспирт	-СН₂-СН(ОН)-	Вода ДМСО	25 30	5,90 5,95	0,67 0,63
5	Поливинилхлорид	-СН₂-СН(Сl)-	ТГФ	20	0,26	0,92
6	Полиизопрен Каучук (естественный)	-СН₂-С=СН-СН₂ _│ СН₃	Толуол Бензол	25 20	3,60 14,0	0,64 0,50
7	Полиметилмет- акрилат	-СН₂-С(СН₃)- _│ СООСН₃	Хлороформ Бензол	20 20	0,94 2,40	0,75 0,54
8	Полиметилакрилат	-СН₂-С(СН₃)- _│ СООСН₃	Бензол	30	0,45	0,78
9	Полиакриламид	-СН₂-СH- _│ СОNН₂	Вода	25	0,631	0,80
10	Целлюлоза	-[С₆Н₇О₂(ОН)₃]n	Реактив Швейцера	25	0,85	0,81
11	Полиэтилен	-СН₂-СН₂—	Декалин n-ксилол	70 80	0,39 1,65	0,74 0,83

Время прохода раствора: 220,5 сек (среднее значение)

К = 4,17 *10^-4

Затем каждый студент получает дополнительное задание: некоторые студенты вычисляют молекулярную массу промышленного блочного полистирола, некоторые студенты вычисляют молекулярную массу эмульсионного полистирола, полученного в лаборатории, остальные студенты определяют молекулярную массу эмульсионного полистирола полученного в промышленности. Например:

Промышленно полученный блочный полистирол М = (3,58 -1) * 24980 = 64448,4 у.е.

Лабораторно полученный эмульсионный полистирол М = (2,33 -1) *24980 = 33223,4 у.е.

Промышленно полученный эмульсионный полистирол М = (8,7 — 1) * 24980 =192346 у.е.

Определение молекулярной массы натурального каучука

Готовят 0,2-0,3% раствор каучука в бензоле. Помещают в колбу 40-50 мг каучука, заливают 20 мл бензола и закрывают горлышко пробкой и оставляют на 12 часов.

Перед определением молекулярной массы каучука, из раствора отделяют не растворившийся каучук (фильтруют через ватный тампон) и затем определяют концентрацию раствора. Для этого берут 2 мл раствора и помещают его в фарфоровую чашу, раствор выпаривают, отмеряют остаток и рассчитывают концентрацию 2 мл раствора.

Относительная вязкость каучука определяется при 20⁰С. Зная молярную концентрацию и константу (1,4 * 10-4) (из ниже приведённой таблицы), студенты рассчитывают молекулярную массу натурального каучука.

Время прохода раствора: 118,4 сек (среднее значение)

К = 1,4 *10^-4

Предложенная методика была применена в группе 2.1.Хим.-17. В группе было 20 студентов, которые были разделены на 4 группы. Из них в 3 группах были проведены нетрадиционные способы определения молекулярной массы, а в 1 группе традиционный способом, то есть на основе методики, приведенной в источнике [4]. Студентам I группы было поручено определить «Молекулярную массу полиметилметакрилата», студентам II группы определить «Молекулярную массу полистирола», студентам III группы определить «Молекулярную массу натурального каучука», а студентам IV группы определить молекулярную массу полимера традиционным способом.

В ходе эксперимента было отмечено, что студенты I, II и III групп быстро и точно определяли молекулярные массы полимеров. Студенты IV группы, напротив, потратили много времени на проведение эксперимента и испытывали большие трудности в определении молекулярной массы полимера на основе сложного уравнения.

В конце экспериментов, когда от студентов групп был получен отчет, осваение лабораторной темой в I, II и III группах составило в среднем 72-89%, в то время как осваение студентами IV группы составило 60-74%.

Выводы. Разработана методика проведения лабораторных занятий по определению молекулярной массы полимеров с использованием вискозиметрического метода определения вязкости растворов полимеров. Полученные результаты имеют большое практическое значение и используются для определения областей применения полимеров.

Таким образом, предлагаемая лабораторная методика экспериментального расчета молекулярной массы полимера оказывает положительное влияние на повышение знаний, преобретению навыков по применению полученных знаний на практике и формирования квалификации по определению молекулярной массы полимеров.

Список литературы:

Касьянова А.А., Добрынина Л.Е. Лабораторный практикум по физике и химии высокомолекулярных соединений.– М:Легкая индустрия.-1979-с.97-99
Практикум по высокомолекулярным соединением. Под ред. проф. В.А. Кабанова – М: «Химия» — 1985. – с.80-113
Практикум по химии и физике полимеров. Учеб. Н.И. Аввакумова., Л.А. Бударина, С.М. Дивгун и др. – М: «Химия»- 1997. – с.218-220
Мавлонов Б.А., Мустафоев Х.М., Хайдаров А.А. Лабораторный практикум по высокомолекулярным соединением, учебное пособие. –Бухара, «Муаллиф»-1996. – с.17-19.
Худойназарова Г.А., Мавлонов Б.А., Хайдаров А.А. Лабораторный практикум по химии высокомолекулярных соединений, учебное пособие. –Бухара, “Бухара” 2020. 272с.
Худойназарова Г.А., Мавланов Б.А., Азимова Н.И., Олимова Ф. Исследование сополимеризации стирола с гетероциклическими эфирами акриловых кислот и применение полученных знаний в семинарских и самостоятельных занятиях по химии ВМС. Междисциплинарные исследования в науке и образовании. – 2012. -№1 Kg; URL: www.rs.rae.ru/mino/159-1208. Украина, г.{12}C}$. Поскольку 1 а. е. м. (иногда называемая дальтон, $\ce{D}$) в единицах массы СИ составляет 1,660538921·10^–27 кг (на 2010), то абсолютная масса молекулы в килограммах может быть получена умножением М. м. на 1,660538921·10^–27. Чаще используется безразмерная величина – относительная М. м. ($M_{\text{отн}}$). Относительная М. м. химич. соединения – это число, показывающее, во сколько раз абсолютная масса одной молекулы этого соединения больше атомной единицы массы. М. м. характеризует ср. массу молекулы с учётом изотопного состава всех элементов, входящих в данное химич. соединение. М. м. можно определить и для смеси разл. веществ известного состава; напр., для чистого сухого воздуха условная ср. М. м. равна 28,966. Абсолютные значения М. м. (и атомных масс) используются в атомной и ядерной физике, радиохимии. В химии и химич. технологии применяются макроскопич. единицы измерения количества вещества, соизмеримые с единицей количества вещества – молем. В одном моле вещества содержится 6,02214129·10²³ частиц (постоянная Авогадро $N_\text{A}$; приведена на 2010). Если химич. вещество состоит из молекул (газы, пары, некоторые жидкости и растворы, молекулярные кристаллы), то, умножив массу молекулы (в кг) на $N_\text{A}$, получим молярную массу этого вещества; единица измерения молярной массы кг/моль. Для веществ немолекулярного строения (напр., ионных кристаллов) определяется формульная молярная масса, т. е. масса $N_\text{A}$ частиц, соответствующих формуле вещества. Совр. методом определения абсолютных значений М. м. является масс-спектрометрия.
Экспериментальное определение относительной молекулярной массы .

Для экспериментального определения относительной молекулярной массы нелетучих веществ используются коллигативные методы, которые обсуждаются в гл. 6. Для точного определения относительной молекулярной массы газов и летучих жидкостей можно использовать масс-спектрометрию (см. разд. 1.1). Менее точное определение относительной молекулярной массы газов и летучих жидкостей осуществляется испарительными методами, к которым относятся метод шприца и метод Виктора Мейера.

Рис. 3.4. Схема определения относительной молекулярной массы по методу шприца.

Метод шприца. Существует несколько вариантов этого метода. Применительно к газам чаще всего используется вариант, предложенный А. Реньо в 1845 г. Большой стеклянный шприц с градуировкой (газовую пипетку) взвешивают до и после наполнения газом, относительная молекулярная масса которого подлежит определению. Подставляя в уравнение (6) значения массы и объема исследуемого газа, температуры и давления, при которых проводится эксперимент, а также значение молярной газовой постоянной, можно вычислить молярную массу, а следовательно, и относительную молекулярную массу газа.
Для определения относительной молекулярной массы жидкостей приходится использовать медицинский шприц, из которого жидкость вводится через резиновый колпачок в газовую пипетку, нагреваемую с целью испарения жидкости. Разность массы медицинского шприца до и после инъекции дает массу введенной жидкости, а следовательно,-массу введенного газа. Объем газа измеряют с помощью газовой пипетки. Для вычисления молярной массы, а следовательно, относительной молекулярной массы, снова используется уравнение (6). Оба метода включают точное определение температуры и давления газа.
Чтобы избежать измерения температуры и давления, можно воспользоваться сравнительным методом, в котором плотность газа неизвестной молярной массы сопоставляется с плотностью газа известной молярной массы при одинаковых температуре и давлении. Сравнение обычно проводят с такими газами, как трихлорометан (хлороформ) и пропанон (ацетон). Схематическое изображение этого эксперимента показано на рис. 3.4. Вычисление неизвестной молярной массы проводится с помощью уравнения (6) следующим образом. Плотность dx газа с известной молярной массой M1 и плотность d2 газа с неизвестной молярной массой M2 определяются соответственно выражениями

(6)
Исключая из обоих этих выражений общий множитель p/RT, находим,

Метод Виктора Мейера. Этот метод используется для определения молярной массы летучих жидкостей. Он основан на таком же принципе, как метод шприца: определение плотности газа путем измерения объема газа, полученного из жидкости с известной массой. Для вычисления молярной массы, а следовательно, и относительной молекулярной массы, тоже используется уравнение (6).
На рис. 3.5 показано схематическое изображение прибора Виктора Мейера. Исследуемая жидкость содержится в склянке Гофмана, которая поддерживается выдвижным стержнем. В результате перемещения стержня склянка падает на дно сосуда, где находится песок, который смягчает удар. Тепло от паровой рубашки заставляет жидкость испаряться, пары выталкивают пробку и заполняют сосуд. Объем вытесненного ими воздуха измеряется с помощью мерной трубки. Он измеряется при комнатной температуре и равен объему газа, который получен из жидкости с известной массой, находившейся в склянке Гофмана.
Склянка Гофмана

Оглавление:

Оптимизация способов математической обработки калибровочных кривых при оценке молекулярной массы биологических лекарственных средств методом электрофореза в полиакриламидном геле с SDS | Томилин
1. ОФС. 1.2.1.0023.15. Электрофорез в полиакриламидном геле. Государственная фармакопея Российской Федерации. XIII изд. Т. 1. М.; 2015. С. 638-57. Available from: http://www.femb.ru/feml.
2. Миронов АН, ред. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств (иммунобиологические лекарственные препараты). Часть вторая. М.: Гриф и К; 2013. С. 80-4.
3. Shapiro AL, Viuela E, Maizel JV Jr. Molecular weight estimation of polypeptide chains by electrophoresis in SDS-polyacrylamide gels. Biochem Biophys Res Commun. 1967; 28(5): 815-20.
4. Weber K, Osborn M. The reliability of molecular weight determinations by dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis. J Biol Chem. 1969; 244(16): 4406-12.
5. Laemmli UK. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature 1970; 227(5259): 680-5.
6. Sadeghi M, Hajivandi M, Bogoev R, Amshey J. Molecular weight estimation of proteins by gel electrophoresis revisited. Focus 2003; 25: 35-39.
7. ОФС. 1.1.0012.15. Валидация аналитических методик. Государственная фармакопея Российской Федерации. XIII изд. Т. 1. М.; 2015. С. 222-34. Available from: http://www.femb.ru/feml.
8. Авдеева ЖИ, Волкова РА, Алпатова НА, Солдатов АА, Медуницын НВ, Меркулов ВА. Методические приемы и принципы оценки сопоставимости биотехнологических продуктов, полученных до и после внесения изменений в процесс производства. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение 2013; (2): 18-21.
9. Бондарев ВП, Борисевич ИВ, Волкова РА, Фадейкина ОВ. Проблемы аттестации отраслевых стандартных образцов для контроля качества иммунобиологических лекарственных препаратов. Ведомости Научного центра экспертизы средств медицинского применения 2013; (2): 28-32.
Программа преобразования массы — кг — фунты — унции
Этот калькулятор преобразования метрической системы для веса и меры может использоваться для преобразования:
Используйте эту программу преобразования для преобразования таких единиц, как килограмм в карат фунта или камня в качестве альтернативы метрической системе. таблица / диаграмма преобразования.
Определение:
Килограмм — единица массы; он равен массе международного прототипа килограмма. (1e CGPM (1889))
Источник: http: // www.nmi.nl/english/about_metrology/quantities_and_units/definition_of_the_basic_units.htm
Источник: http://physics.nist.gov/cuu/Units/current.html
Раннее определение:
Ранее масса была определена как килограмм. кубического дециметра воды. С 1901 года это килограмм блока платино-иридия, сохраненного во Франции. Вес одного литра воды по действующим нормам 0,998 кг.
Часто массу и вес путают друг с другом. Вес пропорционален силе тяжести.На Земле сила тяжести не везде одинакова, поэтому вес не везде одинаков, но масса одинакова. Если вы взвесите массу на Луне, она будет в 6 раз легче, чем на Земле, потому что сила тяжести в шесть раз меньше. Вы можете измерить массу в килограммах с помощью весов и вес с помощью весов в Ньютонах. Вы можете рассчитать вес с помощью:
F = m * g
F — вес в N
m = масса в килограммах
g = сила тяжести в м / с ²
У массы странная единица, потому что в единице стоит приставка.Это связано с историей СИ. Единица должна быть равна одному литру воды. Это могло бы быть названо могилой . Единица объема литр является производным от единицы длины. Французы считали устройство слишком большим и считали, что это может создать проблемы при торговле и повседневном использовании. Вот почему они отказались от могилы и ввели новый блок. Эта единица равна одному миллилитру воды. Это 1/1000 литра. Этот новый агрегат получил название «грамм». Это казалось не таким уж практичным, поэтому они хотели вернуться в могилу, но под новым именем.Грамм был ровно одной тысячной могилы, поэтому новой единицей был килограмм, другими словами: 1000 грамм. Поэтому в СИ есть приставка. Позже определение было отвергнуто, так как оно было не совсем точным. В настоящее время килограмм представляет собой блок платино-иридиевого сплава, который хранится в Севре, Франция. Это не соответствует условиям. Это нестабильная единица, потому что она не основана на природной константе. Есть риск, что значение килограмма может измениться. Вот почему ученые придерживаются точного определения, но это очень сложно, потому что слишком сложно сослаться на природную константу.
История SI:
SI — это сокращение для Système International d’Unités. В настоящее время это стандартная метрическая система. СИ возникла во Франции. В 1790 году Французская академия наук получила указание Национального собрания разработать новый стандарт единиц измерения для всего мира. Они решили, что система должна быть основана на следующих условиях:
Только в 1875 году мир начал проявлять некоторый интерес к французским разработкам.Поскольку все больше и больше стран интересовались французской системой, в настоящее время было основано Международное бюро Poids et Mesures (BIPM): Conférence Générale des Poids et Mesures (CGPM). В 1960 году на 11 ^th CGPM система получила официальное название International d’Unité. Вы можете увидеть больше на http://physics.nist.gov/cuu/Units/history.html или на официальном сайте BIPM: http://www.bipm.fr/enus/3_SI/si-history. html.
Официальные организации:
Учреждение в Нидерландах, которое контролирует подразделения, — Nederlands Meetinstituut (NMi).
Официальным учреждением мирового эталона измерений является Conférence Générale des Poids et Mesures (CGPM).
Официальным учреждением в США является Национальный институт стандартов и технологий (NIST).
Английское учреждение эталонов — Национальная физическая лаборатория (NPL).
Lenntech BV не несет ответственности за ошибки программирования или расчетов на этом листе. Не стесняйтесь обращаться к нам за любыми отзывами.
Что такое молекулярный вес? Определение химии
Молекулярная масса — это мера суммы значений атомной массы атомов в молекуле. Молекулярный вес используется в химии для определения стехиометрии химических реакций и уравнений. Молекулярный вес обычно обозначается аббревиатурой MW или MW. Молекулярная масса не имеет единиц измерения или выражается в единицах атомной массы (а.е.м.) или дальтонах (Да).
И атомная масса, и молекулярная масса определяются относительно массы изотопа углерода-12, которой присвоено значение 12 а.е.м.Причина, по которой атомный вес углерода равен , а не точно 12, заключается в том, что это смесь изотопов углерода.
Пример расчета молекулярной массы
Расчет молекулярной массы основан на молекулярной формуле соединения (т. Е. Не на простейшей формуле, которая включает только соотношение типов атомов, а не их количество). Номер каждого типа атомов умножается на его атомный вес, а затем прибавляется к весам других атомов.
Например, молекулярная формула гексана: C ₆ H ₁₄.Нижние индексы указывают номер каждого типа атомов, поэтому в каждой молекуле гексана есть 6 атомов углерода и 14 атомов водорода. Атомный вес углерода и водорода можно найти в периодической таблице.
- Атомный вес углерода: 12,01
- Атомный вес водорода: 1,01
молекулярная масса = (количество атомов углерода) (атомная масса C) + (количество атомов H) (атомная масса H), поэтому мы рассчитываем следующим образом:
- = (6 x 12.01) + (14 x 1,01)
- молекулярная масса гексана = 72,06 + 14,14
- молекулярная масса гексана = 86,20 а.е.м.
Как определяется молекулярный вес
Эмпирические данные о молекулярной массе соединения зависят от размера рассматриваемой молекулы. Масс-спектрометрия обычно используется для определения молекулярной массы молекул малого и среднего размера. Вес более крупных молекул и макромолекул (например, ДНК, белков) определяется с помощью светорассеяния и вязкости.В частности, могут быть использованы метод рассеяния света Зимма и гидродинамические методы динамического рассеяния света (DLS), эксклюзионная хроматография (SEC), диффузионно-упорядоченная спектроскопия ядерного магнитного резонанса (DOSY) и вискозиметрия.
Молекулярный вес и изотопы
Обратите внимание: если вы работаете с конкретными изотопами атома, вам следует использовать атомный вес этого изотопа, а не средневзвешенное значение, полученное из периодической таблицы. Например, если вместо водорода вы имеете дело только с изотопом дейтерий, вы используете 2.00, а не 1.01 для атомной массы элемента. Обычно разница между атомным весом элемента и атомным весом одного конкретного изотопа относительно невелика, но она может быть важной в определенных расчетах!
Зависимость молекулярной массы
от молекулярной массы
Молекулярная масса часто используется как синоним молекулярной массы в химии, хотя технически между ними есть разница. Молекулярная масса — это мера массы, а молекулярная масса — это мера силы, действующей на молекулярную массу.Более правильным термином как для молекулярной массы, так и для молекулярной массы, как они используются в химии, было бы «относительная молекулярная масса».
Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Расчет молекулярной массы
(из полного курса стехиометрии OLI)
Молекулярная масса — это масса одного моля вещества. Обычно для этого используются граммы на моль. В В этом фильме мы покажем, как рассчитать молекулярную массу вещества по атомным весам, указанным на периодическая таблица. На другой странице мы используем молекулярную массу для преобразования между макроскопический масштаб (граммы вещества) и микроскопический масштаб (количество молекул этого вещества).

Расчет молекулярного веса текста фильма
Мы можем рассчитать молекулярную массу вещества, используя его химическую формулу и таблицу Менделеева.
Допустим, мы хотим вычислить молекулярную массу воды. Молекулярная масса — это сумма атомных веса атомов в молекуле. Мы можем продолжить наш расчет, составив таблицу. Перечислим атомы в молекула внизу слева.Вода содержит водород и кислород. Затем мы записываем, сколько из этих атомов молекула содержит, что в случае воды равно 2 и 1.
Затем мы берем атомный вес атомов из периодической таблицы. Для водорода атомный вес 1,00794 г. а для кислорода — 15,9994. Поскольку в молекуле 2 атома водорода, общий вес водорода в воде равно 2 умножить на 1,00794 или 2,01588. Кислород всего 1, поэтому общий вес кислорода равен 15.9994.
Наконец, мы складываем веса всех атомов, чтобы получить общую молекулярную массу воды, 18,0153 грамма на единицу. крот.
Элемент Атомный вес (г / моль)
Ба 137,327
C 12,0107
Ca 40,078
Cr 51.9961
ЧАС 1,00794
Mg 24.3050
N 14.0067
Na 22,989770
О 15,9994
п 30,973761
Используйте данные из приведенной выше таблицы Менделеева, чтобы ответить на следующие вопросы.
Молекулярный вес
предыдущийследующий Этот раздел следует строго называть «Молекулярная масса полимера», но в науке о полимерах более принято относиться к молекулярной массе, чем к молекулярной массе, поэтому это соглашение будет продолжено здесь.
Молекулярная масса синтетического полимера не имеет единого значения, поскольку разные цепи будут иметь разную длину и разное количество боковых ответвлений. Следовательно, будет распределение молекулярных масс, поэтому обычно рассчитывают среднюю молекулярную массу полимера. Однако существует несколько различных способов определения средней молекулярной массы, два из которых наиболее распространены — это среднечисловая молекулярная масса и средневесовая молекулярная масса.Существуют и другие средние значения, такие как средневязкостная молекулярная масса, но они здесь не обсуждаются.
При изучении полимера наиболее релевантное среднее значение зависит от исследуемого свойства: например, на некоторые свойства могут в большей степени влиять молекулы с высокой молекулярной массой, чем с молекулами с низкой молекулярной массой, поэтому выбирается среднее значение, поскольку оно подчеркивает присутствие молекул с высокой молекулярной массой.
Среднюю молекулярную массу образца полимера можно определить с помощью различных методов, таких как гель-проникающая хроматография, измерения светорассеяния и измерения вязкости, а тип получаемого среднего значения зависит от метода. \ infty {{w_i} {M_i}} $$
, где w _i — массовая доля полимера с молекулярной массой M _i.
Средневесовая молекулярная масса поэтому взвешивается в соответствии с массовыми долями.
Индекс полидисперсности
Индекс полидисперсности определяется как отношение средневесовой молекулярной массы к среднечисловой молекулярной массе, и он дает меру распределения молекулярной массы в образце. Его значение больше или равно единице: оно равно единице, только если все молекулы имеют одинаковый вес (т.е. если он монодисперсный), и чем дальше он находится, тем больше разброс молекулярных масс.
Индекс полидисперсности \ (= {\ raise0.7ex \ hbox {$ {\ overline {{M_W}}}} $} \! \ Mathord {\ left / {\ vphantom {{\ overline {{M_W}}} {\ overline {{M_N}}}}} \ right. \ kern-0em} \! \ lower0.7ex \ hbox {$ {\ overline {{M_N}}} $}} \)
Распределение молекулярной массы
Молекулярно-массовое распределение может быть показано графически путем построения графика зависимости количества молекул от молекулярной массы. Стоит отметить, что эти графики иногда показаны с уменьшением молекулярной массы по оси x .
Распределение может быть относительно простым, например:
Или может быть посложнее, например:
->
Во многих случаях важно знать не только среднюю молекулярную массу, но и распределение молекулярных масс. Это проиллюстрировано в приведенном ниже примере, в котором никакие молекулы фактически не будут иметь массу, равную среднечисленной молекулярной массе, поскольку она будет находиться между двумя пиками.
->
Молекулярный вес
Целая страница посвящена молекулярной массе? Это может показаться немного странно иметь страницу молекулярной массы, но молекулярная масса для полимеров иначе, чем для небольших молекул.А также мы говорим не только о том, что полимеры действительно высокие молекулярные массы. Давайте теперь объясним:
Согласованность
Давайте подумаем о небольшой молекуле, скажем, гексане. Гексан имеет молекулярная масса 86. Каждая молекула гексана имеет молекулярный вес 86. Теперь, если мы добавим еще один углерод в нашу цепочку и соответствующее количество атомов водорода, мы увеличили молекулярная масса до 100.

Это нормально, но молекулы нет более длинный гексан.Это гептан! Если у нас есть смесь некоторых молекул гексан и немного гептана, смесь не будет действовать как чистый гептан, и будет ли он действовать как чистый гексан. Свойства смеси, скажем, ее температура кипения, давление пара и т. д. не будут соответствовать чистый гексан или чистый гептан.
Но полимеры разные. Представлять себе полиэтилен. Если мы есть образец полиэтилена, а на некоторых цепях по пятьдесят тысяч атомов углерода в них, а другие имеют пятьдесят тысяч и два углерода атомов в них, эта небольшая разница не будет что-нибудь.Если вы действительно хотите знать правду, почти никогда находит образец синтетического полимера, в котором все цепи имеют одинаковую молекулярную массу. Вместо этого у нас обычно есть звонок кривая — распределение молекулярных масс. Несколько из полимерные цепи будут намного больше, чем у всех остальных, на верхний конец кривой. Некоторые будут намного меньше, а на нижний конец кривой. Наибольшее количество обычно будет сгруппировано вокруг центральной точки, самой высокой точки кривой.
Таким образом, мы должны говорить о средних молекулярных массах , когда мы говорим о полимерах. И мы не собираемся останавливаться на достигнутом. В среднее значение можно рассчитать по-разному, и каждый из них имеет собственная ценность. Итак, давайте поговорим о некоторых из этих средних значений, почему не так ли?
Число Средняя молекулярная масса,
млн
Среднечисловую молекулярную массу понять не так уж сложно. Это просто общий вес всех молекул полимера в образце, деленное на общее количество молекул полимера в образце.
Средняя молекулярная масса,
МВт
Среднее значение веса немного сложнее. Это основано на тот факт, что более крупная молекула содержит больше общей массы полимера, чем молекулы меньшего размера.
Демография
Хороший способ понять разницу между среднечисленным значением молекулярная масса и средневесовая молекулярная масса для сравнения некоторые американские города.
Возьмем четыре города, скажем, Мемфис, Теннесси; Монтроуз, Колорадо; Эффингем, штат Иллинойс; и Фримен, Юг Дакота.Теперь посмотрим на их популяцию.

Теперь давайте посчитаем простую среднюю численность населения в четырех городах:

Теперь мы видим, что из этих четырех городов средняя численность населения составляет 180 875 человек.
Но мы могли бы посмотреть на это по-другому. До сих пор мы волновались про «средний город». Каково население «среднего города»? Но давайте на мгновение забудем о городах и подумаем о людях. Какие размер города делает среднестатистического человека среди населения этих четырех в городах живут?
Если вы посмотрите на цифры, вы увидите, что средний человек не живут в городе с населением 180 000 человек.Взгляните туда. большинство люди в совокупности населения четырех городов живут в Мемфисе, город с населением более 180 000 человек. Итак, как нам рассчитать размер города, в котором живет средний человек, если простое среднее не работает?
Нам нужно средневзвешенных значений . Это среднее значение, которое учитывать тот факт, что в таком большом городе, как Мемфис, находится большая процент от общей численности населения четырех городов, чем Монтроуз, Колорадо.Для этого потребуется немного математики, которая выглядит пугающей, но на самом деле нет. Все, что мы делаем, это берем общее количество людей в каждом городе, затем умножьте это число на долей этого города от общего Население человек. Возьмите все ответы, которые мы получаем для каждого города, и добавьте их вверх, и мы получаем ответ, который мы назовем средневзвешенным население четырех городов.
Давайте пройдемся через это, чтобы показать, что я имею в виду. Возьмите Мемфис. Оно имеет население 700 000 человек.Общая численность населения наших четырех городов составляет 723 500. Итак, доля людей, живущих в Мемфисе, составляет …
… 0,9675, или, можно сказать, 96,75% людей живут в Мемфисе. Теперь возьмем нашу дробь, 0,9675, и умножим ее на численность населения Мемфис:
И получаем ответ 677 273,3. Теперь сделаем то же самое для всех городов и сложите ответы:
Таким образом, наша средневзвешенная численность населения в четырех городах составляет около 677 600 человек.Мы На основании этой цифры можно сказать, что средний человек живет в городе примерно с 677 600. Это более правдоподобно, чем сказать, что средний гражданин живет в городе с населением 180 000 человек.
То же самое и с полимерами. Рассчитываем по той же формуле как мы использовали для средневзвешенного населения наших четырех городов, среднемассовая молекулярная масса .
См., Например, следующие действия:
Рассчитайте здесь молекулярную массу полимера.
Или посмотрите иллюстрацию того, как изменение молекулярной массы влияет на запутывание. используя строку здесь.
График утолщения: средняя молекулярная вязкость Масса,
МВт
Молекулярный вес также можно рассчитать из вязкости полимера. решение. Принцип прост: молекулы полимеров большего размера создают раствор более вязкий, чем у мелких. Конечно, молекулярный вес, полученный путем измерения вязкости, отличается от среднечисленная или средневесовая молекулярная масса. Но это ближе к средний вес, чем среднечисловой.Чтобы узнать больше о том, как мы Измерьте средневязкостную молекулярную массу, прочтите страницу вискозиметрии разбавленного раствора.
Распределение
Со всеми этими разными молекулярными массами все может получить немного сбивает с толку. Ни один из них не рассказывает всей истории. Так что это обычно лучше всего попытаться узнать молекулярную массу , распределение . В Распределение — это сюжет, как на картинке. Он строит молекулярные вес на оси x и отображает количество полимера при заданном молекулярная масса по оси и .Просто для удовольствия мы показали вам именно там, где на кривой распределения количество, вязкость и вес обычно появляются средние значения.
Распределение отступников
Если бы мы жили в идеальном мире, где молекулярное распределение было всегда такие красивые и колоколообразные, просто зная, что средние могут быть достаточно. Но они не всегда такие. Иногда они такие:
Такое распределение может быть результатом чего-то, что называется эффект Тромсдорфа , который мы находим в бесплатном радикальная виниловая полимеризация.Иногда раздача бывает даже противнее, вот так:
Здесь наша среднечисловая молекулярная масса — полная ложь! Нет одна молекула такого веса во всем образце! Такие случаи проиллюстрировать необходимость знать полный дистрибутив. Распространение может быть дан методом исключения размера хроматография, а также новый метод, называемый масс-спектрометрией MALDI.
3,2: Формула и молекулярная масса
Цели обучения
Для определения эмпирической формулы соединения по его массовому составу.
Вывести молекулярную формулу соединения на основе его эмпирической формулы.
Когда новое химическое соединение, такое как потенциально новое лекарство, синтезируется в лаборатории или выделяется из природного источника, химики определяют его элементный состав, его эмпирическую формулу и структуру, чтобы понять его свойства. В этом разделе основное внимание уделяется тому, как определить эмпирическую формулу соединения, а затем использовать ее для определения молекулярной формулы, если молярная масса соединения известна.
Формула и молекулярная масса
По формуле вес вещества представляет собой сумму атомных весов каждого атома в его химической формуле . Например, вода (H ₂ O) имеет вес по формуле:
.
\ [2 \ times (1.0079 \; а.е.м.) + 1 \ times (15.9994 \; amu) = 18.01528 \; amu \]
Если вещество существует в виде дискретных молекул (как с атомами, которые химически связаны между собой ), то химическая формула — это молекулярная формула , а вес формулы — молекулярная масса .Например, углерод, водород и кислород могут химически связываться с образованием молекулы сахара , глюкозы с химической и молекулярной формулой C ₆ H ₁₂ O ₆. Формульный вес и молекулярный вес глюкозы составляют:
\ [6 \ раз (12 \; amu) + 12 \ times (1.00794 \; amu) + 6 \ times (15.9994 \; amu) = 180.0 \; amu \]
Ионные вещества не связаны химически и не существуют в виде дискретных молекул. Однако они действительно объединяются в дискретных соотношениях ионов.Таким образом, мы можем описать их формулы веса, но не их молекулярные веса . Например, столовая соль (\ (\ ce {NaCl} \)) имеет формульный вес:
.
\ [23,0 \; amu + 35,5 \; amu = 58,5 \; amu \]
Состав в процентах от формул
В некоторых типах анализов важно знать массовых процентов каждого типа элемента в соединении. Закон определенных пропорций гласит, что химическое соединение всегда содержит одинаковую пропорцию элементов по массе; то есть процентный состав — процентное содержание каждого элемента, присутствующего в чистом веществе — , константа (хотя есть исключения из этого закона).Возьмем, например, метан (\ (CH_4 \)) с формулой и молекулярной массой:
.
\ [1 \ times (12.011 \; amu) + 4 \ times (1.008) = 16.043 \; amu \]
относительные (массовые) проценты углерода и водорода равны
\ [\% C = \ dfrac {1 \ times (12.011 \; amu)} {16.043 amu} = 0,749 = 74.9 \% \]
\ [\% H = \ dfrac {4 \ times (1.008 \; amu)} {16.043 \; amu} = 0,251 = 25,1 \% \]
Более сложным примером является сахароза (столовый сахар), которая содержит 42,11% углерода, 6,48% водорода и 51%.41% кислорода по массе. Это означает, что 100,00 г сахарозы всегда содержат 42,11 г углерода, 6,48 г водорода и 51,41 г кислорода. Сначала молекулярная формула сахарозы (C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁) используется для расчета массового процента составляющих элементов; затем массовый процент можно использовать для определения эмпирической формулы .
Согласно молекулярной формуле каждая молекула сахарозы содержит 12 атомов углерода, 22 атома водорода и 11 атомов кислорода.Следовательно, моль молекул сахарозы содержит 12 моль атомов углерода, 22 моль атомов водорода и 11 моль атомов кислорода. Эта информация может использоваться для расчета массы каждого элемента в 1 моль сахарозы, что дает молярную массу сахарозы. Эти массы затем можно использовать для расчета процентного состава сахарозы. С точностью до трех десятичных разрядов вычисления следующие:
\ [\ text {масса C / моль сахарозы} = 12 \, моль \, C \ times {12.011 \, г \, C \ over 1 \, mol \, C} = 144.132 \, g \, C \ label {3.1.1a} \]
\ [\ text {масса H / моль сахарозы} = 22 \, моль \, H \ times {1,008 \, г \, H \ over 1 \, mol \, H} = 22,176 \, г \, H \ label {3.1.1b} \]
\ [\ text {масса O / моль сахарозы} = 11 \, моль \, O \ times {15.999 \, г \, O \ over 1 \, mol \, O} = 175.989 \, g \, O \ label {3.1.1c} \]
Таким образом, 1 моль сахарозы имеет массу 342,297 г; Обратите внимание, что более половины массы (175,989 г) составляет кислород, а почти половина массы (144,132 г) — углерод.
Массовый процент каждого элемента в сахарозе — это масса элемента, присутствующего в 1 моль сахарозы, деленная на молярную массу сахарозы, умноженную на 100, чтобы получить процентное значение. Результат отображается с двумя десятичными знаками:
\ [\ text {мас.% C в сахарозе} = {\ text {масса C / моль сахарозы} \ over \ text {молярная масса сахарозы}} \ times 100 = {144,132 \, г \, C \ более 342,297 \, г / моль} \ раз 100 = 42,11 \% \]
\ [\ text {мас.% H в сахарозе} = {\ text {масса H / моль сахарозы} \ over \ text {молярная масса сахарозы}} \ times 100 = {22.176 \, г \, H \ более 342,297 \, г / моль} \ раз 100 = 6,48 \% \]
\ [\ text {мас.% O в сахарозе} = {\ text {масса O / моль сахарозы} \ over \ text {молярная масса сахарозы}} \ times 100 = {175.989 \, g \, O \ over 342.297 \, г / моль} \ раз 100 = 51,41 \% \]
Это можно проверить, убедившись, что сумма процентов всех элементов в составе составляет 100%:
\ [42,11 \% + 6,48 \% + 51,41 \% = 100,00 \% \]
Если сумма не 100%, в расчетах допущена ошибка.(Однако округление до правильного числа десятичных знаков может привести к тому, что общее количество будет немного отличаться от 100%.) Таким образом, 100,00 г сахарозы содержат 42,11 г углерода, 6,48 г водорода и 51,41 г кислорода; с точностью до двух знаков после запятой процентный состав сахарозы действительно составляет 42,11% углерода, 6,48% водорода и 51,41% кислорода.
Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): процентный и абсолютный состав сахарозы
Также можно рассчитать массовые проценты, используя атомные массы и молекулярные массы с атомными единицами массы.Поскольку ответ представляет собой соотношение, выраженное в процентах, единицы массы отменяют, являются ли они граммами (с использованием молярных масс) или атомными единицами массы (с использованием атомных и молекулярных масс).
Пример \ (\ PageIndex {1} \): NutraSweet
Аспартам — это искусственный подсластитель, продаваемый как NutraSweet and Equal. Его молекулярная формула \ (\ ce {C14h28N2O5} \).
Молекулярная структура аспартама. (CC BY-NC-SA 3.0; анонимно)
Рассчитайте массовый процент каждого элемента в аспартаме.
Рассчитайте массу углерода в пакете Equal 1,00 г, предполагая, что это чистый аспартам.
Дано : молекулярная формула и масса образца
Запрошено : массовый процент всех элементов и масса одного элемента в образце
Стратегия :
Используйте атомные массы из периодической таблицы, чтобы вычислить молярную массу аспартама.
Разделите массу каждого элемента на молярную массу аспартама; затем умножьте на 100, чтобы получить проценты.
Чтобы найти массу элемента, содержащегося в заданной массе аспартама, умножьте массу аспартама на массовый процент этого элемента, выраженный в десятичной дроби.
Решение :
а.
A Мы вычисляем массу каждого элемента в 1 моль аспартама и молярную массу аспартама, здесь с точностью до трех знаков после запятой:
\ [14 \, C (14 \, моль \, C) (12.011 \, г / моль \, C) = 168.154 \, г \ nonumber \]
\ [18 \, H (18 \, моль \, H) (1.008 \, г / моль \, H) = 18,114 \, г \ nonumber \]
\ [2 \, N (2 \, моль \, N) (14.007 \, г / моль \, N) = 28.014 \, г \ nonumber \]
\ [+5 \, O (5 \, моль \, O) (15.999 \, г / моль \, O) = 79.995 \, г \ nonumber \]
\ [C_ {14} H_ {18} N_2O_5 \ text {молярная масса аспартама} = 294,277 \, г / моль \ nonumber \]
Таким образом, более половины массы 1 моля аспартама (294,277 г) составляет углерод (168,154 г).
B Чтобы вычислить массовый процент каждого элемента, мы разделим массу каждого элемента в соединении на молярную массу аспартама, а затем умножим на 100, чтобы получить проценты, которые здесь указаны с двумя десятичными знаками:
\ [масса \% \, C = {168.154 \, g \, C \ более 294,277 \, g \, аспартам} \ times 100 = 57,14 \% C \ nonumber \]
\ [масса \% \, H = {18,114 \, г \, H \ более 294,277 \, г \, аспартам} \ times 100 = 6,16 \% H \ nonumber \]
\ [масса \% \, N = {28,014 \, г \, N \ более 294,277 \, г \, аспартам} \ раз 100 = 9,52 \% \ nonumber \]
\ [масса \% \, O = {79,995 \, г \, O \ более 294,277 \, г \, аспартам} \ раз 100 = 27,18 \% \ nonumber \]
Для проверки мы можем сложить проценты:
\ [57.14 \% + 6,16 \% + 9,52 \% + 27,18 \% = 100,00 \% \ nonumber \]
Если вы получили итоговое значение, которое отличается от 100% более чем примерно на ± 1%, то в вычислении должна быть ошибка.
г. C Масса углерода в 1,00 г аспартама рассчитывается следующим образом:
\ [\ text {масса C} = 1,00 \, г \, аспартам \ раз {57,14 \, г \, C \ более 100 \, г \, аспартам} = 0,571 \, г \, C \ nonumber \]
Упражнение \ (\ PageIndex {1} \): оксид алюминия
Рассчитайте массовый процент каждого элемента в оксиде алюминия (Al ₂ O ₃).Затем рассчитайте массу алюминия в 3,62 г образца чистого оксида алюминия.
Ответ
52,93% алюминия; 47,08% кислорода; 1,92 г Al
Определение эмпирической формулы пенициллина
Так же, как эмпирическая формула вещества может использоваться для определения его процентного состава, процентный состав образца может использоваться для определения его эмпирической формулы, которая затем может использоваться для определения его молекулярной формулы.Такая процедура фактически использовалась для определения эмпирических и молекулярных формул первого открытого антибиотика: пенициллина.
Антибиотики — это химические соединения, которые избирательно убивают микроорганизмы, многие из которых вызывают заболевания. Хотя сегодня антибиотики часто воспринимаются как должное, пенициллин был открыт всего около 80 лет назад. Последующая разработка широкого спектра других антибиотиков для лечения многих распространенных заболеваний в значительной степени способствовала значительному увеличению продолжительности жизни за последние 50 лет.Открытие пенициллина — это исторический детектив, в котором ключевую роль сыграло использование массовых процентов для определения эмпирических формул.
В 1928 году Александр Флеминг, молодой микробиолог из Лондонского университета, работал с обычной бактерией, вызывающей фурункулы и другие инфекции, такие как заражение крови. Для лабораторных исследований бактерии обычно выращивают на поверхности геля, содержащего питательные вещества, в небольших плоских чашках для культивирования. Однажды Флеминг заметил, что одна из его культур была заражена голубовато-зеленой плесенью, похожей на плесень, обнаруженную на испорченном хлебе или фруктах.Такие несчастные случаи довольно часты, и большинство лабораторных работников просто выбросили бы культуры. Флеминг, однако, заметил, что бактерии растут на геле повсюду, кроме контаминационной плесени (часть (а) на рисунке \ (\ PageIndex {2} \)), и предположил, что плесень должна производить вещество, которое либо убили бактерии или предотвратили их рост. Чтобы проверить эту гипотезу, он вырастил плесень в жидкости, а затем отфильтровал жидкость и добавил ее к различным культурам бактерий.Жидкость убила не только бактерии, которые первоначально изучал Флеминг, но и множество других болезнетворных бактерий. Поскольку плесень была членом семейства Penicillium (названного по имени их карандашообразных ветвей под микроскопом) (часть (b) на рисунке \ (\ PageIndex {2} \)), Флеминг назвал активный ингредиент в бульоне пенициллином.
Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Penicillium. а) плесень Penicillium растет в культуральной посуде; на фото показано его влияние на рост бактерий. (b) На этой микрофотографии Penicillium видны его палочкообразные и карандашные ветви.Название происходит от латинского penicillus, что означает «кисть».
Хотя Флеминг не смог выделить пенициллин в чистом виде, медицинское значение его открытия стимулировало исследователей в других лабораториях. Наконец, в 1940 году два химика из Оксфордского университета, Говард Флори (1898–1968) и Эрнст Чейн (1906–1979), смогли выделить активный продукт, который они назвали пенициллин G. В течение трех лет пенициллин G получил широкое распространение. его использовали для лечения пневмонии, гангрены, гонореи и других заболеваний, а его использование значительно увеличило выживаемость раненых солдат во время Второй мировой войны.В результате своей работы Флеминг, Флори и Чейн разделили Нобелевскую премию по медицине в 1945 году.
Как только им удалось выделить чистый пенициллин G, Флори и Чейн подвергли это соединение процедуре, называемой анализом горения (описанной далее в этом разделе), чтобы определить, какие элементы присутствовали и в каких количествах. Результаты таких анализов обычно выражаются в массовых процентах. Они обнаружили, что типичный образец пенициллина G содержит 53,9% углерода, 4.8% водорода, 7,9% азота, 9,0% серы и 6,5% натрия по массе. Сумма этих чисел составляет всего 82,1%, а не 100,0%, что означает, что должен быть один или несколько дополнительных элементов. Разумным кандидатом является кислород, который является обычным компонентом соединений, содержащих углерод и водород; не думайте, что «недостающая» масса всегда связана с кислородом. Это может быть любой другой элемент. Однако по техническим причинам непосредственный анализ кислорода затруднен. Если предположить, что вся недостающая масса обусловлена кислородом, тогда пенициллин G содержит (100.0% — 82,1%) = 17,9% кислорода. Из этих массовых процентов можно определить эмпирическую формулу и, в конечном итоге, молекулярную формулу соединения.
Чтобы определить эмпирическую формулу на основе массовых процентов элементов в таком соединении, как пенициллин G, массовые проценты должны быть преобразованы в относительное количество атомов. Для удобства предположим, что образец соединения составляет 100,0 г, хотя размеры образцов, используемых для анализа, обычно намного меньше, обычно в миллиграммах.Это предположение упрощает арифметику, поскольку массовый процент углерода 53,9% соответствует 53,9 г углерода в 100,0 г образца пенициллина G; аналогично 4,8% водорода соответствует 4,8 г водорода в 100,0 г пенициллина G; и так далее для других элементов. Затем каждую массу делят на молярную массу элемента, чтобы определить, сколько молей каждого элемента присутствует в пробе 100,0 г:
\ [{масса \, (г) \ по молярной \, \, массе \, \, (г / моль)} = (г) \ влево ({моль \ по г} \ справа) = моль \ метка {3 .3.2a} \]
\ [53.9 \, g \, C \ left ({1 \, mol \, C \ over 12.011 \, g \, C} \ right) = 4.49 \, mol \, C \ label {3.3.2b} \ ]
\ [4.8 \, g \, H \ left ({1 \, mol \, H \ over 1.008 g \, H} \ right) = 4.8 \, mol \, H \ label {3.3.2c} \]
\ [7.9 \, g \, N \ left ({1 \, mol \, N \ over 14.007 \, g \, N} \ right) = 0.56 \, mol \, N \ label {3.3.2d} \ ]
\ [9 \, g \, S \ left ({1 \, mol \, S \ over 32.065 \, g \, S} \ right) = 0.28 \, mol \, S \ label {3.3.2e} \ ]
\ [6.5 \, g \, Na \ left ({1 \, mol \, Na \ over 22.990 \, g \, Na} \ right) = 0.28 \, mol \, Na \ label {3.3.2f} \]
Таким образом, 100,0 г пенициллина G содержит 4,49 моль углерода, 4,8 моль водорода, 0,56 моль азота, 0,28 моль серы, 0,28 моль натрия и 1,12 моль кислорода (при условии, что вся недостающая масса составляла кислород). Число значащих цифр в количестве молей элементов варьируется от двух до трех, потому что некоторые аналитические данные были представлены только двумя значащими цифрами.
Эти результаты дают отношения молей различных элементов в образце (4,49 моль углерода к 4,8 моль водорода и 0,56 моль азота и т. Д.), Но они не являются целочисленными отношениями, необходимыми для эмпирического расчета. формула — эмпирическая формула выражает относительное количество атомов в наименьших возможных целых числах. Чтобы получить целые числа, разделите количество молей всех элементов в образце на количество молей элемента, присутствующего в наименьшем относительном количестве, которым в данном примере является сера или натрий.Результатом будут индексы элементов в эмпирической формуле. С двумя значащими цифрами результаты таковы:
\ [C: {4.49 \ over 0.28} = 16 \, \, \, \, \, H: {4.8 \ over 0.28} = 17 \, \, \, \, \, N: {0.56 \ over 0.28 } = 2.0 \ label {3.3.3a} \]
\ [S: {0,28 \ более 0,28} = 1,0 \, \, \, \, \, Na: {0,28 \ более 0,28} = 1,0 \, \, \, \, \, O: {1,12 \ более 0,28 } = 4.0 \ label {3.3.3b} \]
Таким образом, эмпирическая формула пенициллина G имеет вид C ₁₆ H ₁₇ N ₂ NaO ₄ S.Другие эксперименты показали, что пенициллин G на самом деле является ионным соединением, которое содержит катионы Na ⁺ и анионы [C ₁₆ H ₁₇ N ₂ O ₄ S] ^— в соотношении 1: 1. Сложная структура пенициллина G (рисунок \ (\ PageIndex {3} \)) не была определена до 1948 года.
Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Структурная формула и шариковая модель аниона пенициллина G
. В некоторых случаях один или несколько индексов в формуле, вычисляемой с помощью этой процедуры, могут не быть целыми числами.Означает ли это, что интересующее нас соединение содержит нецелое число атомов? Нет; Ошибки округления в расчетах, а также экспериментальные ошибки в данных могут привести к нецелым отношениям. Когда это происходит, необходимо принять решение при интерпретации результатов, как показано в примере 6. В частности, отношения 1,50, 1,33 или 1,25 предполагают, что вам следует умножить все индексы в формуле на 2, 3 или 4 соответственно. Только если отношение находится в пределах 5% от целого значения, следует рассмотреть возможность округления до ближайшего целого числа.
Пример \ (\ PageIndex {2} \): фосфат кальция в зубной пасте
Рассчитайте эмпирическую формулу ионного соединения фосфата кальция, основного компонента удобрений и полирующего агента в зубных пастах. Элементный анализ показывает, что он содержит 38,77% кальция, 19,97% фосфора и 41,27% кислорода.
Дано : процентное соотношение
Запрошено : эмпирическая формула
Стратегия :
Возьмем образец весом 100 г и вычислим количество молей каждого элемента в этом образце.
Получите относительное количество атомов каждого элемента в соединении, разделив количество молей каждого элемента в 100-граммовой пробе на количество молей элемента, присутствующего в наименьшем количестве.
Если отношения не являются целыми числами, умножьте все нижние индексы на одно и то же число, чтобы получить целые значения.
Поскольку это ионное соединение, определите анион и катион и запишите формулу так, чтобы заряды были сбалансированы.
Решение :
A В 100 г образца фосфата кальция содержится 38.77 г кальция, 19,97 г фосфора и 41,27 г кислорода. Разделив массу каждого элемента в образце 100 г на его молярную массу, можно получить количество молей каждого элемента в образце:
\ [\ text {моль Ca} = 38,77 \, г \, Ca \ times {1 \, моль \, Ca \ более 40,078 \, г \, Ca} = 0,9674 \, моль \, Ca \ nonumber \]
\ [\ text {моль P} = 19,97 \, г \, P \ раз {1 \, моль \, P \ более 30,9738 \, г \, P} = 0,6447 \, моль \, Ca \ nonumber \]
\ [\ text {молей O} = 41,27 \, g \, O \ times {1 \, mol \, O \ более 15.9994 \, g \, O} = 2.5800 \, mol \, O \ nonumber \]
B Чтобы получить относительное количество атомов каждого элемента в соединении, разделите количество молей каждого элемента в 100-граммовой пробе на количество молей элемента в наименьшем количестве, в данном случае фосфора:
\ [P: {0,6447 \, моль \, P \ более 0,6447 \, моль \, P} = 1.000 \, \, \, \, Ca: {0,9674 \ более 0,6447} = 1,501 \, \, \, \ , O: {2,5800 \ более 0,6447} = 4,002 \ nonumber \]
C Мы могли бы записать эмпирическую формулу фосфата кальция как Ca _1.501 P _1.000 O _4.002, но эмпирическая формула должна показывать отношения элементов в виде небольших целых чисел. Чтобы преобразовать результат в интегральную форму, умножьте все нижние индексы на 2, чтобы получить Ca _3,002 P _2,000 O _8,004. Отклонение от интегральных атомных отношений невелико и может быть объяснено небольшими экспериментальными ошибками; следовательно, эмпирическая формула Ca ₃ P ₂ O ₈.
D Ион кальция (Ca ² ⁺) является катионом, поэтому для поддержания электрической нейтральности фосфор и кислород должны образовывать многоатомный анион.Из главы 2 «Молекулы, ионы и химические формулы» мы знаем, что фосфор и кислород образуют фосфат-ион (PO ₄ ^3-; см. Таблицу 2.4). Поскольку в эмпирической формуле присутствуют два атома фосфора, должны присутствовать два иона фосфата. Итак, запишем формулу фосфата кальция как Ca ₃ (PO ₄) ₂.
Упражнение \ (\ PageIndex {2} \): нитрат аммония
Вычислите эмпирическую формулу нитрата аммония, ионного соединения, содержащего 35.00% азота, 5,04% водорода и 59,96% кислорода по массе. Хотя нитрат аммония широко используется в качестве удобрения, он может быть взрывоопасным. Например, он был основным компонентом взрывчатки, использованной во время взрыва в Оклахома-Сити в 1995 году.
Федеральное здание Альфреда П. Мурра было разрушено в результате бомбардировки Оклахома-Сити с помощью химических взрывчатых веществ (быстрые химические реакции, в результате которых образуется огромное количество газов).
Ответ
N ₂ H ₄ O ₃ — это NH ₄ ⁺ NO ₃ ^—, записывается как NH ₄ NO ₃
От эмпирической формулы к молекулярной формуле
Эмпирическая формула дает только относительное число атомов в веществе в минимально возможном соотношении.Для ковалентного вещества химики обычно больше интересуются молекулярной формулой, которая дает фактическое количество атомов каждого типа, присутствующих в молекуле. Однако без дополнительной информации невозможно узнать, является ли формула пенициллина G, например, C ₁₆ H ₁₇ N ₂ NaO ₄ S или целым кратным, таким как C ₃₂ H ₃₄ N ₄ Na ₂ O ₈ S ₂, C ₄₈ H ₅₁ N ₆ Na ₃ O ₁₂ S ₃, или (C ₁₆ H ₁₇ N ₂ NaO ₄ S) _n, где n — целое число.(Фактическая структура пенициллина G показана на рисунке \ (\ PageIndex {3} \)).
Рассмотрим глюкозу, сахар, который циркулирует в нашей крови, обеспечивая топливо для тела и мозга. Результаты анализа горения глюкозы показывают, что глюкоза содержит 39,68% углерода и 6,58% водорода. Поскольку горение происходит в присутствии кислорода, невозможно напрямую определить процентное содержание кислорода в соединении с помощью анализа горения; необходимы другие более сложные методы. Если предположить, что оставшийся процент приходится на кислород, тогда глюкоза будет содержать 53.79% кислорода. Таким образом, образец глюкозы весом 100,0 г будет содержать 39,68 г углерода, 6,58 г водорода и 53,79 г кислорода. Чтобы рассчитать количество молей каждого элемента в пробе 100,0 г, разделите массу каждого элемента на его молярную массу:
\ [моль \, C = 39,68 \, g \, C \ times {1 \, mol \, C \ over 12.011 \, g \, C} = 3.304 \, mol \, C \ label {3.3.4a} \]
\ [моль \, H = 6.58 \, g \, H \ times {1 \, mol \, H \ over 1.0079 \, g \, H} = 6.53 \, mol \, H \ label {3.3.4b} \]
\ [молей \, O = 53,79 \, g \, O \ times {1 \, mol \, O \ over 15.9994 \, g \, O} = 3.362 \, mol \, O \ label {3.3.4c} \]
Еще раз, индексы элементов в эмпирической формуле находятся путем деления количества молей каждого элемента на количество молей элемента, присутствующего в наименьшем количестве:
\ [C: {3.304 \ over 3.304} = 1.000 \, \, \, \, H: {6.53 \ over 3.304} = 1.98 \, \, \, \, O: {3.362 \ over 3.304} = 1.018 \ ]
Отношение кислород: углерод равно 1.018, или приблизительно 1, а соотношение водород: углерод составляет приблизительно 2. Эмпирическая формула глюкозы, следовательно, CH ₂ O, но какова ее молекулярная формула?
Многие известные соединения имеют эмпирическую формулу CH ₂ O, включая формальдегид, который используется для сохранения биологических образцов и имеет свойства, которые сильно отличаются от сахара, циркулирующего в крови. На данный момент невозможно узнать, является ли глюкоза CH ₂ O, C ₂ H ₄ O ₂ или любой другой (CH ₂ O) _n.Однако экспериментально определенная молярная масса глюкозы (180 г / моль) может быть использована для решения этой дилеммы.
Сначала вычислите формульную массу, молярную массу формульной единицы, которая представляет собой сумму атомных масс элементов в эмпирической формуле, умноженную на их соответствующие индексы. Для глюкозы,
\ [\ text {формула массы} CH_2O = \ left [1 \, моль C \ left ({12.011 \, g \ over 1 \, mol \, C} \ right) \ right] + \ left [2 \ , mol \, H \ left ({1.0079 \, g \ over 1 \, mol \, H} \ right) \ right] + \ left [1 \, mol \, O \ left ({15.5994 \, mol \, O \ over 1 \, mol \, O} \ right) \ right] = 30,026 г \ label {3.3.5} \]
Это намного меньше наблюдаемой молярной массы 180 г / моль.
Во-вторых, определите количество формульных единиц на моль. Для глюкозы рассчитайте количество единиц (CH ₂ O), то есть n в (CH ₂ O) _n, разделив молярную массу глюкозы на формульную массу CH ₂ O :
\ [n = {180 \, г \ более 30,026 \, г / CH_2O} = 5,99 \ приблизительно 6 CH_2O \, \ text {формульные единицы} \ label {3.3.6} \]
Каждая глюкоза содержит шесть формульных единиц CH ₂ O, что дает молекулярную формулу глюкозы (CH ₂ O) ₆, которая чаще записывается как C ₆ H ₁₂ O ₆ . Молекулярные структуры формальдегида и глюкозы, оба из которых имеют эмпирическую формулу CH ₂ O, показаны на рисунке \ (\ PageIndex {4} \).
Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Структурные формулы и шаровые модели для (а) формальдегида и (б) глюкозы
Пример \ (\ PageIndex {3} \): Кофеин
Рассчитайте молекулярную формулу кофеина, соединения, содержащегося в кофе, чае и напитках колы, которое оказывает заметное стимулирующее действие на млекопитающих.Химический анализ кофеина показывает, что он содержит 49,18% углерода, 5,39% водорода, 28,65% азота и 16,68% кислорода по массе, а его экспериментально определенная молярная масса составляет 196 г / моль.
Дано : процентный состав и молярная масса
Запрошено : молекулярная формула
Стратегия :
Допустим, 100 г кофеина. Из приведенных процентных соотношений используйте процедуру, приведенную в примере 6, для расчета эмпирической формулы кофеина.
Рассчитайте массу по формуле, а затем разделите полученную экспериментально молярную массу на массу по формуле. Это дает количество присутствующих формульных единиц.
Умножьте каждый индекс в эмпирической формуле на количество формульных единиц, чтобы получить молекулярную формулу.
Решение :
A Начнем с деления массы каждого элемента в 100,0 г кофеина (49,18 г углерода, 5,39 г водорода, 28,65 г азота, 16,68 г кислорода) на его молярную массу.Это дает количество молей каждого элемента в 100 г кофеина.
\ [моль \, C = 49,18 \, g \, C \ times {1 \, mol \, C \ over 12.011 \, g \, C} = 4.095 \, mol \, C \ nonumber \]
\ [моль \, H = 5,39 \, g \, H \ times {1 \, mol \, H \ over 1.0079 \, g \, H} = 5,35 \, mol \, H \ nonumber \]
\ [моль \, N = 28,65 \, г \, N \ раз {1 \, моль \, N \ более 14,0067 \, г \, N} = 2,045 \, моль \, N \ nonumber \]
\ [моль \, O = 16.68 \, g \, O \ times {1 \, mol \, O \ более 15.9994 \, g \, O} = 1.043 \, mol \, O \ nonumber \]
Чтобы получить относительное количество атомов каждого присутствующего элемента, разделите количество молей каждого элемента на количество молей элемента, присутствующего в наименьшем количестве:
\ [O: {1.043 \ over 1.043} = 1.000 \, \, \, \, C: {4.095 \ over 1.043} = 3.926 \, \, \, \, H: {5.35 \ over 1.043} = 5.13 \ , \, \, \, N: {2.045 \ over 1.043} = 1.960 \ nonumber \]
Эти результаты достаточно типичны для реальных экспериментальных данных.Ни одно из атомных соотношений не является точно целым, но все они находятся в пределах 5% от целых значений. Как и в примере 6, разумно предположить, что такие небольшие отклонения от целых значений вызваны небольшими экспериментальными ошибками, поэтому округлите их до ближайшего целого числа. Таким образом, эмпирическая формула кофеина: C ₄ H ₅ N ₂ O.
B Молекулярная формула кофеина может быть C ₄ H ₅ N ₂ O, но это также может быть любое целое кратное этого числа.Чтобы определить действительную молекулярную формулу, мы должны разделить экспериментально определенную молярную массу на формульную массу. Формула массы рассчитывается следующим образом:
\ [4C \, \, \, (4 \, atom \, C) (12.011 \, g / atom \, C) = 48.044 \, g \ nonumber \]
\ [5H \, \, \, (5 \, atom \, H) (1.0079 \, g / atom \, H) = 5.0395 \, g \ nonumber \]
\ [2N \, \, \, (2 \, atom \, N) (14.0067 \, g / atom \, N) = 28.0134 \, g \ nonumber \]
\ [+ 1O \, \, \, (1 \, atom \, O) (15.9994 \, г / атом \, O) = 15.9994 \, г \ nonumber \]
\ [C_4H_5N_2O \, \, \, \, \ text {формула массы кофеина} = 97,096 \, г \ nonumber \]
Разделив измеренную молярную массу кофеина (196 г / моль) на расчетную массу по формуле, получим
\ [{196 г / моль \ более 97,096 г / C_4H_5N_2O} = 2,02 \ приблизительно 2 \, C_4H_5N_2O \, \ text {единицы эмпирической формулы} \ nonumber \]
C В кофеине две формулы C ₄ H ₅ N ₂ O, поэтому молекулярная формула должна быть (C ₄ H ₅ N ₂ O) ₂ = C ₈ H ₁₀ N ₄ O ₂.Состав кофеина следующий:
Упражнение \ (\ PageIndex {3} \): Хладон-114
Рассчитайте молекулярную формулу фреона-114, который содержит 13,85% углерода, 41,89% хлора и 44,06% фтора. Экспериментально измеренная молярная масса этого соединения составляет 171 г / моль. Как и фреон-11, фреон-114 является широко используемым хладагентом, который участвует в разрушении озонового слоя.
Ответ
\ [C_2Cl_2F_4 \ nonumber \]
Сводка
Эмпирическая формула вещества может быть рассчитана на основе его процентного состава, а молекулярная формула может быть определена на основе эмпирической формулы и молярной массы соединения.Эмпирическая формула вещества может быть рассчитана на основе экспериментально определенного процентного состава, процентного содержания каждого элемента, присутствующего в чистом веществе по массе. Во многих случаях эти проценты можно определить анализом горения.

Элемент	Атомный вес (г / моль)
Ба	137,327
C	12,0107
Ca	40,078
Cr	51.9961
ЧАС	1,00794
Mg	24.3050
N	14.0067
Na	22,989770
О	15,9994
п	30,973761

Материал и методы

Результаты и обсуждение

Маркеры молекулярной массы белков PageRuler Plus, окрашенные, 10-250 kDa, 2 х 250 мкл

Описание

Приложение А

Приложение В

Приложение ДА

Приложение ДБ

Приложение ДВ

Экспериментальное определение молекулярной массы полимера в лабораторном практикуме по химии

Экспериментальное определение относительной молекулярной массы .

Программа преобразования массы — кг — фунты — унции

Что такое молекулярный вес? Определение химии

Пример расчета молекулярной массы

Как определяется молекулярный вес

Молекулярный вес и изотопы

от молекулярной массы

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Что сохраняется в файле cookie?

Расчет молекулярной массы

Расчет молекулярного веса текста фильма

Молекулярный вес

Индекс полидисперсности

Распределение молекулярной массы

Молекулярный вес

Согласованность

Число Средняя молекулярная масса,

Средняя молекулярная масса,

Демография

График утолщения: средняя молекулярная вязкость Масса,

Распределение

Распределение отступников

3,2: Формула и молекулярная масса

Формула и молекулярная масса

Состав в процентах от формул

Определение эмпирической формулы пенициллина

От эмпирической формулы к молекулярной формуле

Сводка

Добавить комментарий Отменить ответ