生命科学を学ぶ大学2年のものです。
Wikipediaによると
合成高分子の分子量は多分散を示す。つまり合成高分子は、同一の組成は持つが分子量は異なる分子の混合物であり…。
とあります。
この、同一の組成は~からがいまいちよく理解できないのですが、
「組み立て方は同じだが、一つ一つの材料(=OとかCとか)の原子量が違う」という意味でしょうか。
また、生体高分子には単一の分子量からなる単分散を示すものも多い…とありますが、これは他の高分子と違い、組み立て方も構成する原子の原子量も同じということですか?
最後に、分子量が異なる理由はやはり同素体によるものですか?
No.2ベストアンサー
- 回答日時:
核酸や蛋白質の様な生体高分子では、それらの「分子式や組成式」は一義的に決まっています。
例えば、核酸なら塩基数XYZ個という具合で、XYZ±αという訳では有りません。
つまり、分子式や組成式から分子量を正確に計算できます。
これに対して合成高分子では、合成反応が確率的に進むために、厳密には「分子量を1つの
分子量値で表すことができません」。代わりに「平均分子量」が使われます。
回答No.1のポリエチレンの例では、原料のエチレンの分子式がC2H4、ポリエチレンの分子式は
(-CH2-CH2-)nとなります。ここで、nは重合度と呼ばれエチレンの単位が何個反応して繋がって
いるかを示しています。
n=5000なら重合度5000で、分子量は28x5000=140,000です。
しかし、反応が確率的なためにnの大きい物も小さい物も合成され、生成物は分子量の異なる
物の混合物となります。
したがって、合成高分子では分子量を「平均分子量」で表します。
a) nが4000,5000,6000のものがそれぞれ1個なら、3個の平均分子量Mnは140,000です。
b) nが3000,5000,7000のものがそれぞれ1個なら、3個の平均分子量Mnも140,000です。
両方とも、個々の分子の分子量は平均分子量値の回りに「ばらついて=分散」しているわけで、
このことを高分子の分子量の「多分散性」と呼びます。
a)とb)の例では、b)を分散性が高いと言います。
合成高分子でも、分散性の低いものが有り、この場合は生体高分子の様に分子量が確定する
訳では有りませんが、「単分散ポリマー」と呼ばれています。
蛇足です。
分散度の目安として、重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnの比Mw/Mnが使われます。
a)の例では
Mn=28x4000+28x5000+28x6000/3=140,000
Mw=((28*4000)^2+(28*5000)^2+(28*6000)^2)/(28*4000+28*5000+28*6000)=420,000
Mw/Mn=3.0
b)の例では
Mn=28x3000+28x5000+28x7000/3=140,000
Mw=((28*3000)^2+(28*5000)^2+(28*7000)^2)/(28*3000+28*5000+28*7000)=830,000
Mw/Mn=5.9
つまりb)の方が分散性は高いわけです。
一般の合成高分子ではMw/Mnは2程度、単分散ポリマーと言われる物は1.1以下です。
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