3 types de données de poids moléculaire calculé
Si vous travaillez dans l’analyse des macromolécules, il y a de fortes chances que le poids moléculaire soit un paramètre d’intérêt. Cela s’explique par le fait que le poids moléculaire correspond à la longueur de la chaîne de polymère, qui est liée aux propriétés physiques du matériau. Une technique analytique pratique pour caractériser le poids moléculaire d’un échantillon est le GPC/SEC. Cependant, il existe une variété de systèmes GPC/SEC avec différentes configurations de détecteurs disponibles (comme OMNISEC !), et ces différentes combinaisons de détecteurs offrent un éventail de données calculées. Et même s’ils peuvent tous fournir des valeurs de poids moléculaire, ces valeurs ne se valent pas toutes !
Si vous lisez un article de journal, que vous vous fiez aux données d’un fournisseur, que vous reproduisez une polymérisation à partir de la littérature, ou quoi que ce soit d’autre, il est important de comprendre comment les valeurs de poids moléculaire sont calculées. Ce post décrira trois types de données de poids moléculaire calculées afin que vous soyez prêt la prochaine fois que vous ferez référence à un poids moléculaire.
Parlez-vous des moyennes de poids moléculaire ?
Pas exactement, bien qu’une brève description des moyennes de poids moléculaire soit justifiée. Les macromolécules sont produites par la connexion de molécules plus petites servant de blocs de construction. Tandis que les protéines présentent une valeur de poids moléculaire unique, en raison de leur séquence spécifique d’acides aminés, de nombreux polymères naturels et tous les polymères synthétiques présentent une distribution de poids moléculaire, ce qui signifie qu’un échantillon contient des chaînes de longueurs variables. Par conséquent, des moyennes de poids moléculaire, telles que le poids moléculaire moyen en nombre (Mn), le poids moléculaire moyen en poids (Mw) et le poids moléculaire moyen en z (Mz), sont utilisées pour décrire les échantillons de polymères. Cette page liée du Polymer Science Learning Center fournit une explication fantastique des moyennes de poids moléculaire.
Finalement, j’utilise ce post pour décrire les différences pratiques lorsque ces moyennes de poids moléculaire sont calculées par différentes méthodes d’analyse, et ce que cela signifie pour les valeurs résultantes. Pour plus de détails sur chacune des méthodes d’analyse elles-mêmes, veuillez consulter mon post précédent sur le sujet.
Poids moléculaire relatif
Lorsqu’on utilise un seul détecteur de concentration et une analyse de calibration conventionnelle, les données de poids moléculaire résultantes sont décrites comme « relatives ». Le poids moléculaire de chaque découpe de données de votre échantillon est tiré d’une courbe de calibration créée à partir de standards connus, comme illustré dans la figure ci-dessous. Par exemple, votre échantillon pourrait avoir un Mw de 50 kDa par rapport aux standards de polyoxyde d’éthylène (PEO). Malheureusement, cette valeur n’indique que que votre échantillon est de la même taille qu’un échantillon de 50 kDa PEO. Cela ne signifie rien sur le poids moléculaire réel de votre échantillon !
Rappelez-vous, le GPC/SEC sépare en fonction de la taille moléculaire – pas du poids moléculaire. Pensez à un ballon de volley-ball et à une boule de bowling comme vos échantillons : ils sont tous deux à peu près de la même taille, donc ils se dilueraient au même volume de rétention. Par conséquent, leurs poids moléculaires relatifs seront calculés comme étant identiques.
Cependant, quiconque a manipulé ces deux objets saura qu’une boule de bowling a beaucoup plus de masse qu’un ballon de volley-ball. Mais comme les valeurs de poids moléculaire relatives sont basées uniquement sur le volume de rétention, qui est basé uniquement sur la taille moléculaire, la différence de masse n’est pas détectée.
Les poids moléculaires relatifs sont excellents si l’échantillon analysé est identique aux standards utilisés pour générer la courbe de calibration. Mais si l’échantillon et les standards sont différents, la précision des valeurs de poids moléculaire relatives calculées reflétera ces différences.
Si vous voyez des valeurs de poids moléculaire rapportées comme relatives, assurez-vous de garder à l’esprit les standards (et les conditions du système) employés, et souvenez-vous que le poids moléculaire réel des échantillons pourrait ne pas être proche de la valeur rapportée !
Poids moléculaire de calibration universelle
L’ajout d’un viscosimètre à l’ensemble de détecteurs permet de générer une courbe de calibration universelle. L’inclusion d’un viscosimètre permet de prendre en compte les différences dans la structure moléculaire et la densité. La relation clé est que le volume hydrodynamique (taille moléculaire) est proportionnel au poids moléculaire multiplié par la viscosité intrinsèque (IV).
Bien que le poids moléculaire de calibration universelle repose toujours sur une courbe de calibration et dépend donc de facteurs du système tels que le débit, la température, etc., les valeurs de poids moléculaire calculées sont précises peu importe à quel point vos échantillons ressemblent à vos standards.
Si nous revenons à la boule de bowling et au ballon de volley-ball, le poids moléculaire calculé par calibration universelle sera probablement précis. Les deux se diluent au même volume de rétention en vertu de leur taille similaire, ce qui signifie que leur volume hydrodynamique est équivalent. Cependant, la réponse du détecteur de viscosimètre à chacun sera très différente. La structure dense de la boule de bowling signifie qu’elle a un IV inférieur à celui du ballon de volley-ball. Par conséquent, puisque nous utilisons maintenant MW x IV, la différence de poids moléculaire est identifiée.
Lors de la lecture de valeurs de poids moléculaire déterminées par calibration universelle, il est important de prendre note des conditions du système utilisées pour l’analyse. Mais plus probablement qu’autrement, les valeurs de poids moléculaire de calibration universelle peuvent être fiables !
Poids moléculaire absolu
Un système GPC/SEC avec une diffusion statique de lumière est le moyen idéal pour calculer le poids moléculaire. Étant donné que le poids moléculaire de l’échantillon est lié à l’intensité de la lumière qu’il diffuse, mesurée par le détecteur de diffusion de lumière, le volume de rétention de l’échantillon n’est plus pertinent. Cela signifie qu’aucune courbe de calibration n’est nécessaire ! Lorsque le poids moléculaire est calculé à l’aide d’un système avec un détecteur de diffusion de lumière, ces valeurs sont décrites comme « absolues », contrairement aux poids moléculaires calculés à l’aide de courbes de calibration en l’absence d’un détecteur de diffusion de lumière.
Un système avec un détecteur de diffusion de lumière déterminera correctement les poids moléculaires des échantillons de boule de bowling et de ballon de volley-ball. Et de manière plus pratique, puisqu’il n’est pas nécessaire d’avoir des standards de courbe de calibration (pour être clair, tous les détecteurs de diffusion de lumière nécessitent une calibration, quels que soient les fabricants ; cela peut facilement être fait avec un standard étroit unique). Il est important de noter que la valeur dn/dc de l’échantillon est requise, mais heureusement c’est quelque chose que le logiciel OMNISEC peut vous aider à déterminer.
La prochaine fois que vous passerez en revue des valeurs de poids moléculaire, espérons qu’elles seront décrites comme « absolues » ou déterminées avec un détecteur de diffusion de lumière. Ce sont des valeurs auxquelles vous pouvez certainement faire confiance !
Réflexions finales
En conclusion, j’espère que ce post vous aide à comprendre le processus d’évaluation de ces trois différents types de valeurs de poids moléculaire calculées. Si vous êtes intéressé par l’analyse d’échantillons pour déterminer vous-même ces trois, j’ai une bonne nouvelle – OMNISEC peut offrir toutes les options décrites ci-dessus ! Si vous avez des questions, n’hésitez pas à nous contacter ou à m’envoyer un email directement à kyle.williams@malvernpanalytical.com.
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