3 tipos de datos calculados de peso molecular
Si trabajas en el análisis de macromoléculas, hay una buena probabilidad de que el peso molecular sea un parámetro de interés. Esto se debe a que el peso molecular corresponde a la longitud de la cadena de polímero, lo cual está relacionado con las propiedades físicas del material. Una técnica analítica conveniente para caracterizar el peso molecular de una muestra es GPC/SEC. Sin embargo, hay una variedad de sistemas de GPC/SEC con diferentes configuraciones de detectores disponibles (¡como OMNISEC!), y estas diferentes combinaciones de detectores proporcionan una gama de datos calculados. Y aunque todos ellos pueden proporcionar valores de peso molecular, ¡esos valores de peso molecular no se crean por igual!
Si estás leyendo un artículo de revista, confiando en datos de un proveedor, reproduciendo una polimerización de la literatura, o cualquier otra cosa, es importante entender cómo se calculan los valores de peso molecular. Esta publicación describirá tres tipos de datos calculados de peso molecular para que estés preparado la próxima vez que te refieras a un peso molecular.
¿Estás hablando de promedios de peso molecular?
No exactamente, aunque se justifica una breve descripción de los promedios de peso molecular. Las macromoléculas se producen cuando moléculas más pequeñas se conectan entre sí. Mientras que las proteínas muestran un solo valor de peso molecular, debido a su secuencia específica de aminoácidos, muchos polímeros naturales y todos los sintéticos muestran una distribución de peso molecular, lo que significa que una muestra contiene cadenas de longitudes variables. Por lo tanto, se utilizan promedios de peso molecular, como el peso molecular promedio en número (Mn), el peso molecular promedio en peso (Mw) y el peso molecular promedio en z (Mz) para describir muestras de polímeros. Esta página vinculada del Centro de Aprendizaje de Ciencias del Polímero proporciona una explicación fantástica de los promedios de peso molecular.
En última instancia, estoy usando esta publicación para describir las diferencias prácticas cuando esos promedios de peso molecular se calculan mediante diferentes métodos de análisis, y lo que eso significa para los valores resultantes. Para obtener más detalles sobre cada uno de los métodos de análisis, por favor ve mi publicación anterior sobre el tema.
Peso molecular relativo
Al usar un detector de concentración único y un análisis de calibración convencional, los datos de peso molecular resultantes se describen como «relativos». El peso molecular de cada porción de datos de tu muestra se toma de una curva de calibración creada a partir de estándares conocidos, como se muestra en la figura a continuación. Por ejemplo, tu muestra podría tener un Mw de 50 kDa relativo a los estándares de óxido de polietileno (PEO). Desafortunadamente, ese valor solo indica que tu muestra tiene el mismo tamaño que una muestra de PEO de 50 kDa. ¡No significa nada sobre el peso molecular real de tu muestra!
Recuerda, GPC/SEC separa en función del tamaño molecular, no del peso molecular. Piensa en un balón de voleibol y una bola de boliche como tus muestras: ambos tienen aproximadamente el mismo tamaño, por lo que eluirían en el mismo volumen de retención. Por lo tanto, sus pesos moleculares relativos se calcularán como iguales.
Sin embargo, cualquiera que haya levantado ambos objetos sabrá que una bola de boliche tiene mucho más masa que un balón de voleibol. Pero dado que los valores de peso molecular relativo se basan solo en el volumen de retención, que se basa solo en el tamaño molecular, la diferencia de masa no se detecta.
Los pesos moleculares relativos son excelentes si la muestra que se analiza es la misma que los estándares utilizados para generar la curva de calibración. Pero si la muestra y los estándares son diferentes, la precisión de los valores calculados de peso molecular relativo reflejará esas diferencias.
Si ves que los valores de peso molecular se informan como relativos, asegúrate de tener en cuenta los estándares (y las condiciones del sistema) empleados, y recuerda que el peso molecular real de las muestras podría no tener nada que ver con el valor informado.
Peso molecular de calibración universal
La adición de un viscosímetro al conjunto de detectores permite generar una curva de calibración universal. La inclusión de un viscosímetro permite tener en cuenta las diferencias en la estructura y densidad molecular. La relación clave es que el volumen hidrodinámico (tamaño molecular) es proporcional al peso molecular multiplicado por la viscosidad intrínseca (IV).
Mientras que el peso molecular de calibración universal aún depende de una curva de calibración, y por lo tanto depende de factores del sistema como la velocidad de flujo, la temperatura, etc., los valores calculados de peso molecular son precisos independientemente de cuán similares sean tus muestras a tus estándares.
Si volvemos a la bola de boliche y el balón de voleibol, el peso molecular calculado por calibración universal probablemente será preciso. Los dos eluyen en el mismo volumen de retención en virtud de ser del mismo tamaño, lo que significa que el volumen hidrodinámico es equivalente. Sin embargo, la respuesta del detector de viscosímetro a cada uno será bastante diferente. La estructura densa de la bola de boliche significa que tiene un IV más bajo que el balón de voleibol. Por lo tanto, dado que ahora usamos Mw x IV, se identifica la diferencia en el peso molecular.
Al leer sobre los valores de peso molecular determinados por calibración universal, es importante tomar nota de las condiciones del sistema utilizadas para el análisis. Pero lo más probable es que los valores de peso molecular de calibración universal puedan ser confiables.
Peso molecular absoluto
Un sistema de GPC/SEC con dispersión de luz estática es la manera ideal de calcular el peso molecular. Dado que el peso molecular de la muestra está relacionado con la intensidad de la luz que dispersa, que es medido por el detector de dispersión de luz, el volumen de retención de la muestra ahora es irrelevante. ¡Eso significa que no se requiere una curva de calibración! Cuando el peso molecular se calcula utilizando un sistema con un detector de dispersión de luz, esos valores se describen como «absolutos», en contraste con los pesos moleculares calculados utilizando curvas de calibración en ausencia de un detector de dispersión de luz.
Un sistema con un detector de dispersión de luz determinará correctamente los pesos moleculares de las muestras de la bola de boliche y el balón de voleibol. Y de una manera más conveniente, ya que no son necesarios los estándares de la curva de calibración (para ser claro, todos los detectores de dispersión de luz requieren calibración, independientemente del fabricante; esto se puede hacer fácilmente con un estándar único y estrecho). Es importante tener en cuenta que se requiere el valor de dn/dc de la muestra, pero afortunadamente eso es algo que el software de OMNISEC puede ayudarte a determinar.
La próxima vez que estés revisando valores de peso molecular, con suerte estarán descritos como «absolutos» o determinados con un detector de dispersión de luz. ¡Esos son valores en los que sabes que puedes confiar!
Pensamientos finales
En conclusión, espero que esta publicación te ayude a entender el proceso de evaluación de estos tres tipos diferentes de valores calculados de peso molecular. Si estás interesado en analizar muestras para determinar los tres por ti mismo, tengo buenas noticias: OMNISEC puede ofrecer todas las opciones descritas anteriormente. Si tienes alguna pregunta, por favor no dudes en contactarnos o envíame un correo electrónico directamente a kyle.williams@malvernpanalytical.com.
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