Артыкул
Хімія метыленавага сіняга: структура, формула, уласцівасці і назвы
Пад метыленавым сінім звычайна разумеюць хларыд метылтыянінію — соль, якая змяшчае дадатна зараджаны арганічны фарбавальнік і хларыдны процііён. Бязводная соль мае формулу C₁₆H₁₈ClN₃S і формульную масу прыблізна 319.85 g/mol. Крышталізацыйная вада змяняе масу ўзважанага матэрыялу, не змяняючы хімічнай ідэнтычнасці яго катыёна фарбавальніка.
Гэтае адрозненне тлумачыць некалькі ўяўных супярэчнасцей у хімічных каталогах. Запіс можа карэктна ўказваць нулявы сумарны зарад солі і пры гэтым апісваць фарбавальнік як катыённы. Іншы каталог можа ўказваць 373.90 g/mol, таму што яго матэрыял — трыгідрат. Перш чым выкарыстоўваць значэнне ўласцівасці, вызначце, што менавіта апісвае гэты лік.
Назвы абазначаюць розныя ўзроўні апісання матэрыялу
Запіс пра метыленавы сіні ў ChEBI апісвае хларыдную соль, указвае CAS 61-73-4 і змяшчае назвы хларыд метылтыянінію, Basic Blue 9 і C.I. 52015. Яе сістэматычная назва — хларыд 3,7-біс(дыметыламіна)фенатыязін-5-ію.
Назва метылтыяніній без слова «хларыд» абазначае арганічны катыён. Абазначэнне гідрату дадае яшчэ адно адрозненне: хларыд метыленавага сіняга, звязаны з указанай колькасцю вады ў цвёрдым рэчыве. Для закупачнай спецыфікацыі запісвайце разам поўную хімічную назву, формулу, гідратную форму і ідэнтыфікатар пастаўшчыка. Не абапірайцеся толькі на слова, якое абазначае колер. Параўнанне метылавага сіняга і фарбавальнікаў з падобнымі назвамі тлумачыць, чаму блізкія назвы могуць абазначаць розныя хімічныя рэчывы.
Як чытаць малекулярныя структуры
Структура A: катыён метылтыянінію
Абазначэнні: сінія сімвалы N абазначаюць тры атамы азоту; жоўты S абазначае серу; кожны з двух крайніх атамаў азоту мае дзве метыльныя групы. Канцы ліній без абазначэнняў у гэтых групах адпавядаюць атамам вугляроду з іх няяўна паказанымі атамамі вадароду. Тры кандэнсаваныя кольцы ўтвараюць цэнтральны спалучаны каркас. На гэтым зыходным малюнку паказаны адзін з варыянтаў прадстаўлення фармальнага зараду.
Структура катыёна ў ChEBI мае формулу C₁₆H₁₈N₃S⁺, сумарны зарад +1 і сярэднюю масу 284.408. У пазіцыях 3 і 7 знаходзяцца дыметыламіназамяшчальнікі. Фармальны знак «плюс» на адным атаме ў малюнку — гэта спосаб уліку зараду ў такім прадстаўленні; яго не варта разумець як карту поўнага размеркавання электронаў.
Структура B: хларыдная соль
Абазначэнні: зялёны Cl⁻ — гэта хларыдны процііён. Ён наўмысна паказаны асобна ад арганічнай структуры. Адзін катыён з зарадам +1 і адзін аніён з зарадам −1 даюць нейтральную формульную адзінку. Абодва структурныя малюнкі ўзяты з ChEBI і пераўтвораны ў WebP без змены сувязей або абазначэнняў атамаў.
Запіс PubChem для CID 6099 выкарыстоўвае альтэрнатыўную сістэматычную назву і іншае размяшчэнне падвойных сувязей і фармальнага зараду. Гэтыя прадстаўленні захоўваюць тую самую звязнасць атамаў. Яны не сведчаць пра наяўнасць іншага гідрату або дадатковага інгрэдыенту.
Табліца ўласцівасцей са спасылкамі на крыніцы
Прыведзеныя ніжэй формульныя масы адпавядаюць папярэдняму прагляду манаграфіі USP пра метыленавы сіні. Фізічныя вымярэнні — гэта прыклады з запісу пра канкрэтны камерцыйны трыгідрат; наяўныя ўмовы вымярэнняў захаваны.
| Уласцівасць | Значэнне або апісанне | Аснова і інтэрпрэтацыя |
|---|---|---|
| Катыён фарбавальніка | C₁₆H₁₈N₃S⁺; +1; каля 284.41 g/mol | Толькі катыён, без хларыду і вады; ChEBI 43830 |
| Бязводны хларыд | C₁₆H₁₈ClN₃S; 319.85 g/mol | Нейтральная формульная адзінка солі; USP |
| Монагідрат | C₁₆H₁₈ClN₃S·H₂O; 337.90 g/mol | Адна малекула вады на формульную адзінку солі; USP |
| Трыгідрат | C₁₆H₁₈ClN₃S·3H₂O; 373.90 g/mol | Тры малекулы вады на формульную адзінку солі; USP |
| Пентагідрат | C₁₆H₁₈ClN₃S·5H₂O; 409.93 g/mol | Пяць малекул вады на формульную адзінку солі; USP |
| Фізічная форма | Цвёрдае рэчыва | Прадукт Merck/Sigma 1.04122, пазначаны як трыгідрат |
| Указаная шчыльнасць цвёрдага рэчыва | 1.757 g/cm³ пры 22 °C | Прадукт 1.04122; гэта не шчыльнасць прыгатаванага раствору |
| Указаная насыпная шчыльнасць | 400–600 kg/m³ | Той самы прадукт; улічвае прастору паміж часціцамі парашку |
| Указаны pH | 3 пры 20 °C, 10 g/L у вадзе | Той самы прадукт і ўказаныя ўмовы раствору |
| Указаная растваральнасць | 50 g/L | Той самы прадукт; у паказаным запісе тэмпература не ўказана |
| Тэрмічны паказчык | 190 °C, раскладанне | Той самы прадукт; гэта не раўнаважная тэмпература плаўлення без агаворак |
| pKa | Патрабуе вызначанай пары кіслата/аснова і асяроддзя | Не ўзаемазамяняльны з pH змесціва флакона або раствору |
Запіс вытворцы пра прадукт пацвярджае радкі, якія датычацца канкрэтнага прадукту. Гэтыя даныя — карысныя даведачныя арыенціры, а не спецыфікацыі для кожнага парашку або гатовай вадкасці. Невялікія адрозненні паміж формульнымі масамі ў базах даных могуць таксама адлюстроўваць прынятыя значэнні атамных мас і акругленне; гэта іншае пытанне, чым значна большая розніца, звязаная з гідратнай формай.
Чаму гідратацыя змяняе разлік
Адзін мілімоль ідэальнага бязводнага хларыду важыць 319.85 mg; адзін мілімоль ідэальнага трыгідрату важыць 373.90 mg. Кожны змяшчае адзін мілімоль катыёнаў фарбавальніка. Паводле разліку на аснове табліцы, пры аднолькавай колькасці фарбавальніка маса трыгідрату прыкладна на 16.9% большая.
Такім чынам, 1.000 g/L чыстага бязводнага хларыду адпавядае прыкладна 3.13 mmol/L, а 1.000 g/L чыстага трыгідрату — прыкладна 2.67 mmol/L. Гэта прыклады разлікаў паводле формулы, без паправак на фактычны вынік колькаснага аналізу або вымеранае ўтрыманне вады. Выкарыстоўвайце калькулятар малярнай канцэнтрацыі метыленавага сіняга, каб выбраная хімічная форма заўсёды была яўна ўказана.
У вызначэнні USP вынік колькаснага аналізу выражаецца ў пераліку на высушанае рэчыва. Таму працэнтнае ўтрыманне ў пераліку на высушанае рэчыва і масу парашку ў атрыманым стане трэба інтэрпрэтаваць разам. Крышталізацыйная вада сама па сабе не сведчыць пра забруджванне. Падрабязнае параўнанне трыгідрату і бязводнай формы тлумачыць, як чытаць такія маркіроўкі.
Зарад не вызначае калоідную прыроду
Выраз «зарад золю метыленавага сіняга» змешвае два асобныя пытанні. Іён фарбавальніка мае зарад +1. Каб вызначыць, ці з'яўляецца прэпарат золем, патрэбна інфармацыя пра дысперсную сістэму.
Вызначэнне золю паводле IUPAC датычыцца цякучай калоіднай сістэмы. Яно не робіць кожны раствор зараджанага фарбавальніка калоідам. Таксама нейтральная формула солі не азначае, што яе раствораныя іёны паасобку нейтральныя. Сцвярджэнне пра зарад часціц або дзэта-патэнцыял патрабуе звестак пра канкрэтны прэпарат і ўмовы вымярэнняў, а не толькі малекулярнай формулы.
pH, pKa і палярнасць адказваюць на розныя пытанні
IUPAC вызначае pH праз актыўнасць іёнаў вадароду ў растворы. Таму сухі парашок метыленавага сіняга сам па сабе не мае pH воднага раствору. Карысны запіс пра pH указвае растваральнік, канцэнтрацыю, тэмпературу і склад. Дадаванне буфера можа змяніць pH раствору без змены хімічнай ідэнтычнасці, указанай на этыкетцы фарбавальніка.
У адрозненне ад гэтага, канстанта дысацыяцыі кіслаты апісвае канкрэтную раўнавагу, а pKa — гэта яе адмоўны дзесятковы лагарыфм. Каб значэнне «pKa метыленавага сіняга» было прыдатным да выкарыстання, трэба назваць пратанаваную і дэпратанаваную формы і асяроддзе. Асобны лік не паказвае, ці датычыцца ён акісленага фарбавальніка або іншай хімічнай формы. Перанос пратона і перанос электрона — розныя працэсы; пра апошні глядзіце акісляльна-аднаўленчую хімію метыленавага сіняга і лейкаметыленавага сіняга.
Пытанне «палярны ці непалярны?» таксама патрабуе пэўнай мэты. Хларыд метыленавага сіняга — іённае рэчыва, а яго арганічны катыён змяшчае працяглы вугляродны каркас. Такое апісанне больш карыснае, чым прысваенне ўсяму рэчыву адзінага паказчыка палярнасці. Як тлумачыцца ў абмеркаванні палярнасці растваральнікаў IUPAC, сальватацыя залежыць ад некалькіх узаемадзеянняў. Пры прыгатаванні раствораў выкарыстоўвайце вымераную растваральнасць у патрэбным растваральніку і ўмовы з дапаможніка па растваральнасці і прыгатаванні раствораў.
Якую шчыльнасць выкарыстоўваць пры пераліку?
Хоць 1 g/cm³ роўны 1 g/mL, змена адзінкі не змяняе таго, што было вымерана. Шчыльнасць цвёрдага рэчыва нельга выкарыстоўваць для пераліку мілілітраў разведзенага раствору ў грамы гэтага раствору. Насыпная шчыльнасць парашку адказвае на яшчэ адно пытанне, бо пры ўкладцы паміж часціцамі застаецца паветра.
Для пераліку адносіны масы да аб'ёму ў адносіну масы да масы вызначце шчыльнасць гатовага раствору пры ўказанай тэмпературы. Для ўзважвання і разліку малярнай канцэнтрацыі пацвердзіце формулу матэрыялу і аснову, на якой выражаны вынік колькаснага аналізу. Адпаведнасць уласцівасці аб'екту вымярэння прадухіляе памылкі, якія немагчыма выправіць дадатковымі знакамі пасля коскі.