Metileenblou se oplosbaarheid en oplossingsbereiding: 'n laboratoriumgids

Twee tegnici berei elk 'n 1 persent-metileenblouoplossing uit poeier. Die een weeg 1.00 gram af en vul die fles tot 100 mL. Die ander weeg 1.00 gram af, voeg dit by 100 mL water en beskou die taak as afgehandel. 'n Derde tegnikus weeg 1.00 gram uit 'n ander lot af en kry 'n meetbaar ander konsentrasie. Al drie bottels dra identiese etikette. Nie een bevat presies wat die etiket aandui nie, en die verskille spruit uit drie begrippe wat maklik verwar word: hoeveel die oplosmiddel kan oplos, wat die afgeweegde poeier werklik is en waarna die persentasie verwys.

Hierdie gids handel slegs oor laboratoriumformulering: kleurmiddels, indikatore, analitiese voorraadoplossings en werkverdunnings. Dit is nie 'n resep vir orale of inspuitbare medisyne nie, en die konsentrasies hier moet nie as dosisse beskou word nie.

Wat oplosbaarheid bepaal, en wat dit nie bepaal nie

Metileenblou se oplosbaarheid in water is hoog vir 'n kleurstof. Die PubChem-inskrywing vir metileenblou meld ongeveer 43.6 gram per liter by 25 C, wat dieselfde is as 4.36 gram per 100 mL, of 4.36 persent w/v. 'n Onafhanklike ewewigstudie by dieselfde temperatuur het 43.21 g/L gemeet en die ouer waarde binne die eksperimentele foutgrense bevestig.

Daardie getal is 'n boonste grens, nie 'n teiken nie. 'n 1 persent-voorraadoplossing is 10 g/L, minder as 'n kwart van die boonste grens. 'n 0.1 persent-voorraadoplossing is 1 g/L, ongeveer een veertigste daarvan. As daar ná behoorlike vermenging by kamertemperatuur steeds vaste deeltjies in 'n 1 persent-bereiding oorbly, is die oplosbaarheidsgrens byna nooit die probleem nie. Dit is gewoonlik onvolledige benatting, koue water, poeierklonte wat meer tyd nodig het, of 'n opgeloste stof wat verkeerd geïdentifiseer is. Warm water en roering los die meeste van hierdie probleme op. Indien verhitting gebruik is, laat die fles na sy kalibrasietemperatuur terugkeer voordat dit tot die finale volume aangevul word.

Oplosbaarheid in ander oplosmiddels is laer en minder konsekwent tussen bronne, deels omdat die hidraattoestand van die getoetste materiaal verskil. Water bly die verwysingsoplosmiddel vir roetinevoorraadoplossings in die laboratorium. Etanol los die kleurstof op, maar kan aansienlik minder daarvan as water oplos; chloroform los dit ook op, piridien slegs effens, en diëtieleter feitlik glad nie. Asetoon en etielasetaat lê in gemete reekse ver onder water. Vir werk in niewaterige oplosmiddels moet enige handboekwaarde as 'n aanvanklike skatting beskou en met die werklike lot geverifieer word, eerder as om dit as 'n formuleringsgrens te gebruik. Die praktiese punt is eenvoudig: as die doel 'n bepaalde waterige konsentrasie van 1 persent of minder is, bied water ruim speling.

Die poeier is nie altyd dieselfde nie

Metileenbloupoeier wat vir laboratoriumgebruik verkoop word, is 'n chloriedsout wat water in sy kristalrooster bevat, en die hoeveelheid water wissel. Die watervrye ioon het 'n molekulêre massa van 319.85 g/mol. Die algemeen aangehaalde trihidraat is 373.90 g/mol en die pentahidraat is 409.93 g/mol, waardes wat in die USP-monografiedata saam met die PubChem-inskrywing getabelleer word.

Kommersiële bottels word dikwels as trihidraat, CAS 7220-79-3, geëtiketteer, maar vastetoestandnavorsing het bevind dat die werklike materiaal 'n pentahidraat, 'n gedeeltelike hidraat met ongeveer 2.2 watermolekules, 'n dihidraat of 'n monohidraat kan wees, met geen afsonderlike kristallyne trihidraatfase in sommige ontledings nie. Die kleurstof is ook higroskopies, dus verander die waterinhoud van 'n oopgemaakte bottel met verloop van tyd. Vir kwalitatiewe kleuring maak dit skaars saak. Vir kwantitatiewe analitiese werk is dit baie belangrik, en daarom beskou die riglyne vir die lees van gehaltebepaling en waterinhoud op 'n ontledingsertifikaat die lotdokument as meer gesaghebbend as die woord trihidraat op die voorste etiket.

Hieruit volg twee korreksiebenaderings, en slegs een moet op 'n slag gebruik word. As die sertifikaat gehaltebepaling en waterinhoud of droogverlies vermeld, gebruik daardie getalle direk. As daar geen sertifikaatdata is nie en die konsentrasie op 'n watervrye-ekwivalentbasis uitgedruk moet word, pas die teoretiese hidraatfaktor toe: 373.90 gedeel deur 319.85, of 1.169, vir nominale trihidraat, en 409.93 gedeel deur 319.85, of 1.282, vir nominale pentahidraat. Moenie albei korreksies tegelyk toepas nie. Dit tel die water dubbel.

Wat persentasie beteken

Persent w/v beteken gram van die gespesifiseerde opgeloste stof per 100 mL finale oplossing, nie per 100 mL aanvanklike water nie. Dus is 1 persent w/v gelyk aan 1.000 g per 100 mL finale oplossing, oftewel 10 mg/mL of 10 g/L. 'n 0.1 persent-oplossing is 0.100 g per 100 mL finale oplossing, oftewel 1 mg/mL. Die algemene verwarring tussen 1 persent en 1 mg/mL is 'n fout met 'n faktor van tien, en dit is die moeite werd om elke etiket hiervoor na te gaan.

Die tweede helfte van die definisie is die spesifikasie van die opgeloste stof. 'n 1 persent-oplossing van trihidraatpoeier soos afgeweeg en 'n 1 persent-oplossing uitgedruk as watervrye ekwivalent is verskillende oplossings. Die uitgewerkte voorbeelde hieronder vermeld telkens sowel die finale volume as die basis; dit is die gewoonte wat die probleem met die drie tegnici hierbo voorkom.

Uitgewerkte bereidings, met die hidraataannames vermeld

Alle voorbeelde veronderstel suiwer poeier van die vermelde hidraat en water as oplosmiddel by kamertemperatuur. Skaal lineêr vir ander volumes.

Voorbeeld A: 100.0 mL van 1 persent w/v, op die basis van trihidraat soos afgeweeg. Weeg 1.000 g metileenbloutrihidraat af. Voeg ongeveer 70 mL gesuiwerde water by, roer of swaai totdat dit volledig opgelos is, dra dit kwantitatief met spoelings na 'n 100.0 mL-maatfles oor en voeg dan water tot by die merk by. Die opgeloste stof is die trihidraat self, dus is geen molekulêre-massakorreksie van toepassing nie. Resultaat: 1.000 g per 100.0 mL finale oplossing, of 10 mg/mL poeier soos afgeweeg.

Voorbeeld B: 100.0 mL van 1 mg/mL, op 'n watervrye-ekwivalentbasis, uit nominale trihidraat. Die teiken is 100.0 mg watervrye metileenblou in 100.0 mL finale oplossing. Vermenigvuldig met 1.169 om vir die drie watermolekules te korrigeer: 100.0 mg maal 1.169 is gelyk aan 116.9 mg. Weeg 116.9 mg nominale trihidraat af, los dit in ongeveer 70 mL water op en vul dit in 'n maatfles tot 'n finale volume van 100.0 mL aan. Vir nominale pentahidraat is die faktor 1.282, dus vereis dieselfde teiken 128.2 mg. Teken op die etiket aan watter faktor gebruik is.

Voorbeeld C: verdunning van metileenblou van 'n 1 persent-voorraadoplossing tot 0.1 persent. Gebruik C1V1 is gelyk aan C2V2. Om 100.0 mL van 0.1 persent uit 'n 1.0 persent-voorraadoplossing te berei, is die vereiste volume voorraadoplossing 0.1 maal 100.0 gedeel deur 1.0, wat 10.0 mL is. Pipetteer 10.0 mL van die 1 persent-voorraadoplossing in 'n 100.0 mL-fles en voeg water tot by die merk by. Vir ontleders wat massa-eenhede verkies: 1 persent is 10 mg/mL, dus bevat 10.0 mL altesaam 100 mg, en 100 mg in 100.0 mL finale oplossing is 1 mg/mL, wat 0.1 persent is.

Voorbeeld D: 1.000 L van 'n 10 mg/L-werkoplossing uit 'n 1 mg/mL-voorraadoplossing. 'n 1 mg/mL-voorraadoplossing is 1000 mg/L. Die vereiste volume is 10 maal 1.000 gedeel deur 1000, wat 0.0100 L, of 10.0 mL, is. Pipetteer 10.0 mL voorraadoplossing en verdun met water tot 'n finale volume van 1.000 L. Uit 'n 1 persent-voorraadoplossing teen 10,000 mg/L vereis dieselfde teiken slegs 1.00 mL wat tot 1.000 L aangevul word. Seriële verdunning in twee stappe lewer beter akkuraatheid as 'n enkele mikroliteroordrag wanneer die verhouding ongeveer een honderd oorskry.

Elkeen hiervan is slegs 'n volledige spesifikasie omdat dit drie feite bevat: die afgeweegde massa met die hidraataanname daarvan, die finale volume van die oplossing en die basis van die vermelde konsentrasie. 'n Aantekening in 'n laboratoriumnotaboek wat enigeen van die drie ontbreek, kan nie presies gereproduseer word nie.

'n Prosedure wat die gewone foute voorkom

Los die poeier eers in minder as die finale volume op en vul dan tot die finale volume aan. Wanneer poeier direk by die volle finale volume water gevoeg word, ontstaan 'n oplossing waarvan die totale volume die beoogde merk oorskry, en die konsentrasie is te laag. Spoel die beker in die fles uit sodat geen kleur agterbly nie; die intense kleur maak klein verliese sigbaar, wat 'n voordeel is as dit kwantitatiewe oordrag aanmoedig.

Meng totdat geen deeltjies oorbly nie voordat jy tot die finale volume aanvul, en ondersoek dit teen die lig. Filtreer slegs wanneer die metode dit vereis. Metileenblou adsorbeer aan sommige membraanmateriale, dus kan filtrasie die konsentrasie van 'n pas gestandaardiseerde voorraadoplossing verlaag. Dit is in membraanadsorpsiestudies gedokumenteer en is die moeite werd om te onthou wanneer filtrasie of konsentrasieverifikasie deel van die metode is. As 'n gefiltreerde voorraadoplossing 'n gesertifiseerde konsentrasie moet hê, verifieer die konsentrasie ná filtrasie eerder as voor dit.

Berg bereide oplossings by kamertemperatuur in amberkleurige of ondeursigtige bottels, beskerm teen sterk lig, en vermeld die opgeloste stof, hidraatbasis, konsentrasie, oplosmiddel, datum en bereider op die etiket. Fotobleiking onder aanhoudende beligting is 'n bekende afbraakroete, dus is vensterbanke en verligte yskaste swak bergplekke, al lyk die kleurstof stabiel. Stabiliteitsverwagtinge en hertoetsintervalle hoort by die riglyne oor berging en stabiliteit vir bereide oplossings, maar as werkreël behoort analitiese voorraadoplossings vars berei of weer geverifieer te word eerder as om onbepaald daarop te vertrou.

Hanteer die poeier en gekonsentreerde voorraadoplossings met handskoene, oogbeskerming, 'n laboratoriumjas en 'n bedekking op die werkbank, met sekondêre opvang vir bottels. Die kleurstof vlek vel, klere, werkbanke en plastiek vinnig, en verskaffers se veiligheidsdatablaaie klassifiseer die poeier as skadelik indien ingesluk en, afhangend van die graad, irriterend vir oë en vel. Volledige voorsorgmaatreëls hoort by die praktyke vir veilige hantering en berging, maar vlekbeheer is op sigself 'n gehaltemaatreël: verdwaalde kleurstof op glasware en pipette is 'n bron van kruisbesmetting vir spoorontleding.

'n Opmerking oor graad

Vir kleurbaddens en demonstrasies werk enige skoon laboratoriumgraad wat teen die regte konsentrasie berei is. Vir kwantitatiewe of vergelykende werk maak die graad saak omdat die onsuiwerhede verskil: oorblywende Azure B en verwante tiasiene, swaarmetale, oorblywende oplosmiddels en mikrobiese lading. Daarom is die keuse van 'n graad wat deur 'n volledige ontledingsertifikaat ondersteun word deel van formulering eerder as 'n nagedagte. 'n Volledige lotdokument vermeld identiteit, gehaltebepaling met die basis daarvan, waterinhoud en die paneel onsuiwerhede wat werklik getoets is, sodat die hidraatkorreksie in die voorbeelde hierbo gemete waardes gebruik in plaas van die nominale trihidraataanname. Wanneer twee lotte verskillende konsentrasies uit dieselfde afgeweegde massa lewer, verduidelik die sertifikaat gewoonlik waarom.