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1 分子質量 -介紹

定義

  分子質量,國標中僅給出了一個量符號m,其單位為「kg」和「u」。從理論上說,分子質量應是一個與「原子質量」對應的絕對意義的質量。但在現實中,這樣的「分子質量」幾乎是不可能得到的,而且在實際工作中也不可能接觸和使用它。計量

  原子的質量計量一樣,分子的質量計量也先後存在3個量名稱:相對分子質量、分子質量和分子量。眾所周知,分子的質量為組成分子的各原子的質量之和。在日常專業工作中,不論是單質還是化合物,它們的分子質量都是根據各元素原子的個數和各元素的「相對原子質量」(由元素周期表上查到)計算得到。既然元素的相對原子質量是一個單位為「1」的相對質量,那麼由此計算得到的分子質量必然也是一個單位為「1」的相對質量。對於某些結構複雜的生物大分子,往往都是通過電泳、離心或色譜分析等方法測得其近似分子質量,因而更是一個相對概念的量值。所以,我們過去長期習慣使用著的「分子量」實際上都是相對的分子質量。因此,國標指出「以前稱為分子量」的即是「相對分子質量」(relativemolecularmass),並將後者定義為「物質的分子或特定單元的平均質量與核素12C原子質量的1/12之比」。相對分子質量是兩個質量之比,也在計算表達形式上進一步明確了「相對」的含義。對於定義中的「特定單元」,主要是指空氣等組成成分基本不變的特殊混合物,它們的相對質量可根據其組成成分(N2,O2,CO2,Ar等)的相對分子質量和其在空氣中的體積分數計算其平均質量,然後與12C原子質量的1/12相比即可獲得。相對分子質量的量符號為Mr.,單位為「1」。

2 分子質量 -過去的分子量

  對於過去長期使用的「分子量」,其英文為molecularweight,確切原意為「分子重量」。它既不是質量概念,又沒有相對的含意,因而也是一個不夠準確和不夠科學的量名稱。根據國標規定,「分子量」應停止使用,凡過去使用「分子量」的場合都應換以使用「相對分子質量」。另外,過去一直以「Dalton」、「D」和「kD」作為分子量的單位,後來也曾有人提出以「u」作為分子量的單位,這些都是不恰當的用法。相對分子質量的單位只能是「1」,而不是「Dalton」,「D」,「kD」或「u」。

3 分子質量 -測量單分子質量納米秤問世 之研究報告:

  作者:M. L. Roukes 來源:《自然—納米技術》 發布時間:2012-9-4
  《自然—納米技術》:可測量單分子質量納米秤問世
  一個納米量級的振動梁能夠測量單個分子的質量。
  圖片來源:Scott Kelber、Michael Roukes、Mehmet Selim Hanay
  就像浴室里的一台小磅秤一樣,一個物理研究小組如今報告說,他們的一個搖擺的小發明已經能夠測量單個分子的質量。新的裝置為質譜學敞開了一扇新的大門——這是一種通過測量分子質量從而確定它們是什麼的科學。然而,對於這項技術的最終效用依然是眾說紛紜。
  並未參與此項研究的美國馬里蘭州蓋瑟斯堡國家標準與技術研究所的生物物理學家John Kasianowicz表示:「如何將其運用到廣義質譜學中去,時間會告訴我們一切。但我認為這是一項巨大的進步。」
  傳統質譜學利用一個磁場來彎曲帶電分子的路徑。它們的路徑彎曲的程度揭示了它們的質量。但這項技術對於巨大的生物分子——其質量大約是一個質子的100萬倍——並不理想。例如,這些巨大的分子移動得異常緩慢,因此並不會觸發位於磁場另一端的傳統粒子探測器。因此科學家一直在探索其他的替代方法。10多年來,帕薩迪納市加利福尼亞理工學院(Caltech)的Michael Roukes及其研究小組嘗試了能夠切割出物質——例如硅——的微小振動梁。測量約一萬億分之一克的重量,可使振動梁在每秒周期內產生數以百萬計的從一側到另一側的振動。
  原則上,這樣一種裝置能夠測量一個分子的質量。當一個分子黏附在這樣一個振動樑上時(這一過程被稱為物理吸附),其額外的質量促使振動梁以一種低頻產生振動。因此如果想要測量分子的質量,研究人員只須測量頻移便可。
  然而這裡也有一個問題。這種頻移同時還取決於分子在振動樑上落腳的位置,因為一個較輕的分子停留在振動梁中間所產生的頻移,同一個較重的分子落在振動梁一端所產生的頻移是相同的。
  如今,Roukes與他的博士后Mehmet Selim Hanay,及其在Caltech和法國原子能委員會的同事終於找到了一種解決辦法。關鍵就在於同時以兩個不同的頻率搖晃振動梁。研究人員在8月份出版的《自然—納米技術》上報告了這一研究成果。(中國科學報 趙熙熙)
  
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