Войти
Абсолютная молярная масса- это процесс, используемый для определения характеристик молекул.
Первые из молекулярных масс (т.е. сделанные без ссылки на стандарты) были основаны на их соотношении с молярной массой. Наиболее полезными из них были осмометрия мембраны и осаждение.
Другой абсолютный инструментальный подход также стал возможен с развитием теории светорассеяния Альбертом Эйнштейном, Чандрасекхара Венката Раман, Питер Дебай, Бруно Х. Зимм и другие. Проблема с измерениями, выполненными с использованием мембранной осмометрии и седиментации, заключалась в том, что они характеризовали только объемные свойства образца полимера. Кроме того, измерения занимали слишком много времени и приводили к ошибке оператора. Чтобы получить информацию о полидисперсной смеси молярных масс, был разработан способ разделения различных размеров. Это было достигнуто благодаря появлению эксклюзионной хроматографии (SEC). SEC основан на том факте, что поры в насадочном материале хроматографических колонок можно сделать достаточно маленькими для того, чтобы молекулы временно застряли в их межузельных пространствах. По мере того, как образец проходит через столбец, более мелкие молекулы проводят больше времени, путешествуя в этих пустотах, чем более крупные, у которых меньше мест для «блуждания». В результате образец разделяется в соответствии с его гидродинамическим объемом 
Следующим шагом является преобразование времени, за которое образцы элюировались, в измерение молярной массы. Это возможно, потому что, если бы молярная масса стандарта была известна, время элюирования этого стандарта должно быть равно определенной молярной массе. Используя несколько стандартов, можно построить калибровочную кривую зависимости времени от молярной массы. Это важно для анализа полимеров, поскольку можно показать, что один полимер имеет множество различных компонентов, сложность и распределение которых также могут влиять на физические свойства. Однако у этой техники есть недостатки. Например, неизвестные образцы всегда измеряются относительно известных стандартов, и эти стандарты могут иметь, а могут и не иметь сходства с исследуемым образцом. Затем измерения, сделанные SEC, математически преобразуются в данные, аналогичные данным, полученным с помощью существующих методов.
Проблема заключалась в том, что система была откалибрована в соответствии с характеристиками Vh полимерных стандартов, которые не связаны напрямую с молярной массой. Если соотношение между молярной массой и Vh стандарта не такое же, как у неизвестного образца, калибровка недействительна. Таким образом, чтобы быть точным, калибровка должна использовать тот же полимер, той же конформации, в том же элюенте и иметь такое же взаимодействие с растворителем, поскольку гидратный слой изменяет Vh.
Бенуа и др. показал, что учет гидродинамического объема решит проблему. В своей публикации Бенуа показал, что все синтетические полимеры элюируются на одной и той же кривой, когда логарифм характеристической вязкости, умноженной на молярную массу, был нанесен на график зависимости от объема элюирования. Это основа универсальной калибровки, для которой требуется вискозиметр для измерения характеристической вязкости полимеров. Было показано, что универсальная калибровка работает для разветвленных полимеров, сополимеров, а также для полимеров со звездообразованием.
Для хорошей хроматографии не должно быть никакого взаимодействия с колонкой, кроме той, которая производится по размеру. По мере того как требования к свойствам полимера возрастали, возрастала и необходимость получения абсолютной информации о молярной массе и размере. Это было особенно важно в фармацевтических применениях, где небольшие изменения молярной массы (например, агрегация ) или формы могут привести к различной биологической активности. Эти изменения могут иметь скорее вредный эффект, а не положительный.
Чтобы получить молярную массу, необходимо измерить интенсивность света, рассеянного под нулевым углом. Это непрактично, поскольку лазерный источник затмевает интенсивность рассеяния света под нулевым углом. Две альтернативы - это измерение очень близкого к нулю угла или измерение под многими углами и экстраполяция с использованием модели (Рэлея, Рэлея-Ганса-Дебая, Берри, Ми и т. Д.) До нулевого угла.
Традиционные приборы для светорассеивания работали, снимая показания под разными углами, каждый из которых измерялся последовательно. Система малоуглового рассеяния света была разработана в начале 1970-х годов, что позволило использовать одно измерение для вычисления молярной массы. Хотя измерения под малыми углами лучше по фундаментальным физическим причинам (молекулы имеют тенденцию рассеивать больше света в направлениях под меньшими углами, чем под большими углами), события малоуглового рассеяния, вызванные пылью и загрязнением подвижной фазы, легко подавляют рассеяние от интересующих молекул.. Когда малоугловое рассеяние лазерного света (LALLS) стало популярным в 1970-х и середине 1980-х годов, одноразовые фильтры хорошего качества стали недоступны, и, следовательно, многоугловые измерения получили признание.
Многоугловое рассеяние света было изобретено в середине 1980-х годов, и подобные инструменты могли проводить измерения под разными углами одновременно, но только в конце 1980-х (10-12) связь многоугловое лазерное рассеяние света (MALS) детекторов для систем SEC было практическим предложением, позволяющим определять как молярную массу, так и размер для каждого среза фракции полимера.
Измерения светорассеяния могут применяться к синтетическим полимерам, белкам, фармацевтическим препаратам и частицам, таким как липосомы, мицеллы и инкапсулированные белки. Измерения можно проводить в одном из двух режимов: (периодический режим) или в режиме непрерывного потока (с помощью SEC, HPLC или любого другого). Эксперименты в периодическом режиме могут быть выполнены либо путем введения образца в проточную кювету с помощью шприца, либо с использованием дискретных пузырьков. Эти измерения чаще всего используются для измерения временных событий, таких как или. Измерения в периодическом режиме также можно использовать для определения второго вириального коэффициента (A2), значения, которое дает меру вероятности кристаллизации или агрегации в данном растворителе. Эксперименты с непрерывным потоком можно использовать для изучения материала, элюируемого практически из любого источника. Более традиционно, детекторы соединяются с множеством различных систем хроматографического разделения. Возможность определения массы и размера элюируемых материалов сочетает в себе преимущество системы разделения с абсолютным измерением массы и размера элюируемых веществ.
Добавление детектора SLS, подключенного к хроматографической системе, позволяет использовать SEC или подобное разделение в сочетании с преимуществом метода абсолютного обнаружения. Данные по светорассеянию полностью зависят от сигнала светорассеяния, умноженного на концентрацию; время элюирования не имеет значения, и разделение может быть изменено для разных образцов без повторной калибровки. Кроме того, также можно использовать метод безразмерного разделения, такой как ВЭЖХ или IC. Поскольку детектор светорассеяния зависит от массы, он становится более чувствительным с увеличением молярной массы. Таким образом, это отличный инструмент для обнаружения агрегации. Чем выше число агрегации, тем чувствительнее становится детектор.
Измерения LALS проводят под очень малым углом, где вектор рассеяния почти равен нулю. LALS не нуждается в какой-либо модели для соответствия угловой зависимости и, следовательно, дает более надежные измерения молекулярной массы больших молекул. Сама по себе LALS не дает никакого указания на среднеквадратичный радиус.
Измерения MALS работают путем вычисления количества света, рассеянного под каждым обнаруженным углом. Расчет основан на измеренной интенсивности света и квантовой эффективности каждого детектора. Затем модель используется для аппроксимации интенсивности света, рассеянного под нулевым углом. Рассеяние света под нулевым углом затем связано с молярной массой.
Как отмечалось ранее, детектор MALS также может предоставлять информацию о размере молекулы. Эта информация представляет собой среднеквадратичный радиус молекулы (RMS или Rg). Это отличается от упомянутого выше Rh, который учитывает гидратный слой. Чисто математический среднеквадратичный радиус определяется как радиусы, составляющие молекулу, умноженные на массу этого радиуса.
