分子质量

与“原子质量”对应的绝对意义的质量

从理论上讲，分子质量应该是一个与“原子质量”对应的绝对意义的质量。但是现实中，这样的“分子质量”几乎是不可能得到的，而且在实际工作中也不可能接触和使用它。

简介

定义

分子质量，国标中仅给出了一个量符号m，其单位为“kg”和“u”。从理论上说，分子质量应是一个与“原子质量”对应的绝对意义的质量。但在现实中，这样的“分子质量”几乎是不可能得到的，而且在实际工作中也不可能接触和使用它。

计量

原子的质量计量一样，分子的质量计量也先后存在3个量名称：相对分子质量、分子质量和分子量。众所周知，分子的质量为组成分子的各原子的质量之和。在日常专业工作中，不论是单质还是化合物，它们的分子质量都是根据各元素原子的个数和各元素的“相对原子质量”(由元素周期表上查到)计算得到。既然元素的相对原子质量是一个单位为“1”的相对质量，那么由此计算得到的分子质量必然也是一个单位为“1”的相对质量。对于某些结构复杂的生物大分子，往往都是通过电泳、离心或色谱分析等方法测得其近似分子质量，因而更是一个相对概念的量值。所以，我们过去长期习惯使用着的“分子量”实际上都是相对的分子质量。因此，国标指出“以前称为分子量”的即是“相对分子质量”(relativemolecularmass)，并将后者定义为“物质的分子或特定单元的平均质量与核素12C原子质量的1/12之比”。相对分子质量是两个质量之比，也在计算表达形式上进一步明确了“相对”的含义。对于定义中的“特定单元”，主要是指空气等组成成分基本不变的特殊混合物，它们的相对质量可根据其组成成分(N2，O2，CO2，Ar等)的相对分子质量和其在空气中的体积分数计算其平均质量，然后与12C原子质量的1/12相比即可获得。相对分子质量的量符号为Mr，单位为“1”。

相关资料

过去的分子量

对于过去长期使用的“分子量”，其英文为molecularweight，确切原意为“分子重量”。它既不是质量概念，又没有相对的含意，因而也是一个不够准确和不够科学的量名称。根据国标规定，“分子量”应停止使用，凡过去使用“分子量”的场合都应换以使用“相对分子质量”。另外，过去一直以“Dalton”、“D”和“kD”作为分子量的单位，后来也曾有人提出以“u”作为分子量的单位，这些都是不恰当的用法。相对分子质量的单位只能是“1”，而不是“Dalton”，“D”，“kD”或“u”。

研究报告

《自然—纳米技术》：可测量单分子质量纳米秤问世。

一个纳米量级的振动梁能够测量单个分子的质量。

就像浴室里的一台小磅秤一样，一个物理研究小组如今报告说，他们的一个摇摆的小发明已经能够测量单个分子的质量。新的装置为质谱学敞开了一扇新的大门——这是一种通过测量分子质量从而确定它们是什么的科学。然而，对于这项技术的最终效用依然是众说纷纭。

并未参与此项研究的美国马里兰州盖瑟斯堡国家标准与技术研究所的生物物理学家John Kasianowicz表示：“如何将其运用到广义质谱学中去，时间会告诉我们一切。但我认为这是一项巨大的进步。”

传统质谱学利用一个磁场来弯曲带电分子的路径。它们的路径弯曲的程度揭示了它们的质量。但这项技术对于巨大的生物分子——其质量大约是一个质子的100万倍——并不理想。例如，这些巨大的分子移动得异常缓慢，因此并不会触发位于磁场另一端的传统粒子探测器。因此科学家一直在探索其他的替代方法。10多年来，帕萨迪纳市加利福尼亚理工学院（Caltech）的Michael Roukes及其研究小组尝试了能够切割出物质——例如硅——的微小振动梁。测量约一万亿分之一克的重量，可使振动梁在每秒周期内产生数以百万计的从一侧到另一侧的振动。

原则上，这样一种装置能够测量一个分子的质量。当一个分子黏附在这样一个振动梁上时（这一过程被称为物理吸附），其额外的质量促使振动梁以一种低频产生振动。因此如果想要测量分子的质量，研究人员只须测量频移便可。

然而这里也有一个问题。这种频移同时还取决于分子在振动梁上落脚的位置，因为一个较重的分子停留在振动梁中间所产生的频移，同一个较轻的分子落在振动梁一端所产生的频移是相同的。

Roukes与他的博士后Mehmet Selim Hanay，及其在Caltech和法国原子能委员会的同事终于找到了一种解决办法。关键就在于同时以两个不同的频率摇晃振动梁。研究人员在8月份出版的《自然—纳米技术》上报告了这一研究成果。

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