Três tipos de dados calculados de peso molecular
Se você trabalha com análise de macromoléculas, há uma boa chance de que o peso molecular seja um parâmetro de interesse. Isso porque o peso molecular corresponde ao comprimento da cadeia de polímeros, o que está relacionado às propriedades físicas do material. Uma técnica analítica conveniente para caracterizar o peso molecular de uma amostra é GPC/SEC. No entanto, existe uma variedade de sistemas de GPC/SEC com diferentes configurações de detectores disponíveis (como o OMNISEC!), e essas diferentes combinações de detectores fornecem uma gama de dados calculados. E mesmo que todos possam fornecer valores de peso molecular, esses valores não são todos criados da mesma forma!
Se você está lendo um artigo científico, contando com dados de um fornecedor, reproduzindo uma polimerização da literatura ou qualquer outra coisa, é importante entender como os valores de peso molecular são calculados. Esta publicação descreverá três tipos de dados calculados de peso molecular para que você esteja preparado na próxima vez que fizer referência a um peso molecular.
Você está falando sobre médias de peso molecular?
Não exatamente, embora seja necessária uma breve descrição das médias de peso molecular. Macromoléculas são produzidas por moléculas menores que se conectam umas às outras. Enquanto proteínas exibem um único valor de peso molecular, devido à sua sequência específica de aminoácidos, muitos polímeros naturais e todos os sintéticos exibem uma distribuição de peso molecular, significando que uma amostra contém cadeias de comprimentos variados. Portanto, médias de peso molecular, como peso molecular médio numérico (Mn), peso molecular médio ponderal (Mw) e peso molecular médio z (Mz) são usadas para descrever amostras de polímeros. Esta página vinculada do Centro de Aprendizagem de Ciências dos Polímeros fornece uma explicação fantástica sobre as médias de peso molecular.
Em última análise, estou usando esta publicação para descrever as diferenças práticas quando essas médias de peso molecular são calculadas por diferentes métodos de análise e o que isso significa para os valores resultantes. Para mais detalhes sobre cada um dos métodos de análise em si, por favor veja meu post anterior sobre o assunto.
Peso molecular relativo
Ao usar um único detector de concentração e uma análise de calibração convencional, os dados resultantes de peso molecular são descritos como “relativos”. O peso molecular de cada fatia de dados da sua amostra é obtido a partir de uma curva de calibração criada a partir de padrões conhecidos, como mostrado na figura abaixo. Por exemplo, sua amostra pode ter um Mw de 50 kDa relativo aos padrões de óxido de polietileno (PEO). Infelizmente, esse valor apenas indica que sua amostra tem o mesmo tamanho que uma amostra de PEO de 50 kDa. Não significa nada sobre o verdadeiro peso molecular da sua amostra!
Lembre-se, GPC/SEC separa com base no tamanho molecular – não no peso molecular. Pense em uma bola de vôlei e uma bola de boliche como suas amostras: ambas têm aproximadamente o mesmo tamanho, então eluirão no mesmo volume de retenção. Portanto, seus pesos moleculares relativos serão calculados como sendo os mesmos.
No entanto, qualquer pessoa que já tenha pegado esses dois objetos saberá que uma bola de boliche tem muito mais massa do que uma bola de vôlei. Mas, como os valores relativos de peso molecular são baseados apenas no volume de retenção, que é baseado apenas no tamanho molecular, a diferença de massa não é detectada.
Os pesos moleculares relativos são ótimos se a amostra analisada for a mesma que os padrões usados para gerar a curva de calibração. Mas se a amostra e os padrões forem diferentes, a precisão dos valores de peso molecular relativo calculados refletirá essas diferenças.
Se você vir valores de peso molecular relatados como relativos, certifique-se de lembrar dos padrões (e das condições do sistema) utilizados e lembre-se de que o peso molecular real das amostras pode não ter nada a ver com o valor relatado!
Peso molecular de calibração universal
A adição de um viscosímetro à matriz de detectores permite a geração de uma curva de calibração universal. A inclusão de um viscosímetro permite que diferenças na estrutura e densidade molecular sejam levadas em consideração. A relação chave é que o volume hidrodinâmico (tamanho molecular) é proporcional ao peso molecular vezes a viscosidade intrínseca (VI).
Embora o peso molecular de calibração universal ainda dependa de uma curva de calibração, e seja assim dependente de fatores do sistema como taxa de fluxo, temperatura, etc., os valores calculados de peso molecular são precisos independentemente de quão semelhantes suas amostras sejam aos seus padrões.
Se voltarmos à bola de boliche e à bola de vôlei, o peso molecular calculado por calibração universal provavelmente será preciso. As duas eluem no mesmo volume de retenção por serem do mesmo tamanho, o que significa que o volume hidrodinâmico é equivalente. No entanto, a resposta do detector de viscosímetro para cada uma será bastante diferente. A estrutura densa da bola de boliche significa que ela tem um VI menor que a bola de vôlei. Portanto, agora que estamos usando Mw x VI, a diferença de peso molecular é identificada.
Ao ler sobre valores de peso molecular determinados por calibração universal, é importante observar as condições do sistema usadas para a análise. Mas, provavelmente, os valores de peso molecular de calibração universal são confiáveis!
Peso molecular absoluto
Um sistema GPC/SEC com um espalhamento de luz estático é a maneira ideal de calcular o peso molecular. Como o peso molecular da amostra está relacionado à intensidade de luz que ela dispersa, que é medida pelo detector de espalhamento de luz, o volume de retenção da amostra agora é irrelevante. Isso significa que não é necessária uma curva de calibração! Quando o peso molecular é calculado usando um sistema com um detector de espalhamento de luz, esses valores são descritos como “absolutos”, em contraste com os pesos moleculares calculados usando curvas de calibração na ausência de um detector de espalhamento de luz.
Um sistema com um detector de espalhamento de luz determinará corretamente os pesos moleculares das amostras de bola de boliche e de vôlei. E de uma forma mais conveniente, já que não são necessários padrões de curva de calibração (para ser claro, todos os detectores de espalhamento de luz requerem calibração, independentemente do fabricante; isso pode ser facilmente feito com um padrão único e estreito). É importante notar que é necessário o valor de dn/dc da amostra, mas felizmente isso é algo que o software OMNISEC pode ajudar a determinar.
Na próxima vez que você estiver analisando valores de peso molecular, espero que eles sejam descritos como “absolutos” ou determinados com um detector de espalhamento de luz. Esses são valores nos quais você pode confiar!
Considerações finais
Em conclusão, espero que esta publicação ajude você a entender o processo de avaliação desses três diferentes tipos de valores calculados de peso molecular. Se você estiver interessado em analisar amostras para determinar todos os três por si mesmo, tenho boas notícias – o OMNISEC pode oferecer todas as opções descritas acima! Se você tiver alguma dúvida, não hesite em entrar em contato conosco ou enviar um e-mail diretamente para kyle.williams@malvernpanalytical.com.
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