Molekularfraktionen

Molekularfraktionen bezeichnet man in der Chemie und Biochemie als Unterteilungen eines Stoffs nach Molekülgröße oder Molmasse. Die Fraktionen entstehen durch Fraktionierungstechniken, die Moleküle nach Größe, Form oder Masse trennen. Typische Methoden sind die Größenexklusionschromatographie (SEC), Ultrafiltration, Ultrazentrifugation und Dialyse. Eine weiterführende Trenntechnik ist die asymmetrische Fließfeldfraktionierung (AF4). Zusätzlich liefert Lichtstreuung, oft in Kombination mit einer Trennmethode, direkte Informationen über das Molgewicht.

Die Ergebnisse werden häufig als Molekulargewichtsverteilung (MWD) beschrieben, die sich aus der relativen Menge jeder Fraktion ergibt. Kennzahlen wie der mittlere Molmassenwert Mn (arithmetischer Mittelwert der Massen), Mw (gewichteter Mittelwert) und der Polydispersitätsindex PDI Mw/Mn charakterisieren die Breite der Verteilung. Eine breite Verteilung bedeutet hohe Polydispersität, während eine schmalere Verteilung auf definierte Molekülgrößen hindeutet.

Anwendungen finden sich in der Polymerchemie, Biochemie und Umweltanalytik, etwa zur Charakterisierung von Polymerrückständen, Proteinkomplexen oder gelösten organischen Stoffen. Grenzen ergeben sich aus methodischen Einschränkungen: Die Zuordnung von Fraktionen zu exakten Molmassen hängt von der Hydrodynamik ab, Kalibrierung ist erforderlich und es können Überschneidungen zwischen Fraktionen auftreten. Insgesamt liefern Molekularfraktionen wertvolle Einsichten in die Struktur und Stabilität von Stoffgemischen und helfen bei der Bewertung von Eigenschaften wie Viskosität, Löslichkeit und Reaktivität.