Статия
Химия на метиленовото синьо: структура, формула, свойства и наименования
Под метиленово синьо обикновено се разбира метилтиониниев хлорид — сол, съдържаща положително заредено органично багрило и хлориден противойон. Безводната сол има формула C₁₆H₁₈ClN₃S и формулна маса приблизително 319.85 g/mol. Кристализационната вода променя масата на претегления материал, без да променя химичната идентичност на катиона на багрилото.
Това разграничение изяснява няколко привидни противоречия в химическите каталози. Един запис може правилно да посочва нулев сумарен заряд за солта, като същевременно описва багрилото като катионно. Друг каталог може да посочва 373.90 g/mol, защото материалът в него е трихидратът. Преди да използвате дадено свойство, установете какво описва числената стойност.
Наименованията обозначават различни нива на описание на материала
Записът за метиленово синьо в ChEBI обозначава хлоридната сол, посочва CAS 61-73-4 и включва наименованията метилтиониниев хлорид, Basic Blue 9 и C.I. 52015. Систематичното ѝ наименование е 3,7-бис(диметиламино)фенотиазин-5-иев хлорид.
Наименованието метилтиониний без „хлорид“ обозначава органичния катион. Уточняването на хидратната форма добавя още едно разграничение: хлоридната сол на метиленовото синьо, свързана с посочено количество вода в твърдото вещество. В спецификация за закупуване записвайте заедно пълното химично наименование, формулата, хидратната форма и идентификатора на доставчика. Не разчитайте само на думата за цвят. Сравнението на метилово синьо и багрила със сходни наименования обяснява защо близки наименования могат да обозначават различни химични вещества.
Разчитане на молекулните структури
Структура A: метилтиониниевият катион
Означения: сините символи N обозначават три азотни атома; жълтият символ S обозначава сяра; всеки от двата външни азотни атома е свързан с две метилови групи. Неозначените краища на линиите в тези групи представляват въглеродни атоми с подразбиращите се водородни атоми. Трите кондензирани пръстена образуват централната спрегната система. Изходната структурна схема показва едно представяне на формалния заряд.
Структурата на катиона в ChEBI има формула C₁₆H₁₈N₃S⁺, сумарен заряд +1 и средна маса 284.408. Диметиламино заместителите са в позиции 3 и 7. Знакът за положителен формален заряд върху един атом в схемата служи за отчитане на заряда в това представяне; той не бива да се тълкува като карта на цялостното електронно разпределение.
Структура B: хлоридната сол
Означения: зеленият Cl⁻ е хлоридният противойон. Той умишлено е показан отделно от органичната структура. Един катион със заряд +1 и един анион със заряд −1 образуват неутрална формулна единица. И двете структурни схеми са възпроизведени от ChEBI и преобразувани във WebP, без да се променят връзките или означенията на атомите.
Записът в PubChem за CID 6099 използва алтернативно систематично наименование и различно разположение на двойните връзки и формалния заряд. Тези представяния запазват една и съща свързаност на атомите. Те не доказват наличието на различен хидрат или допълнителна съставка.
Таблица на свойствата с източници
Формулните маси по-долу са според предварителния преглед на монографията на USP за метиленово синьо. Физичните измервания са примери от данните за конкретен търговски трихидрат, като наличните условия са запазени.
| Свойство | Стойност или описание | Основа и тълкуване |
|---|---|---|
| Катион на багрилото | C₁₆H₁₈N₃S⁺; +1; около 284.41 g/mol | Само катионът, без хлорид и вода; ChEBI 43830 |
| Безводен хлорид | C₁₆H₁₈ClN₃S; 319.85 g/mol | Неутрална формулна единица на солта; USP |
| Монохидрат | C₁₆H₁₈ClN₃S·H₂O; 337.90 g/mol | Една молекула вода на формулна единица на солта; USP |
| Трихидрат | C₁₆H₁₈ClN₃S·3H₂O; 373.90 g/mol | Три молекули вода на формулна единица на солта; USP |
| Пентахидрат | C₁₆H₁₈ClN₃S·5H₂O; 409.93 g/mol | Пет молекули вода на формулна единица на солта; USP |
| Физична форма | Твърдо вещество | Продукт 1.04122 на Merck/Sigma, означен като трихидрат |
| Посочена плътност на твърдото вещество | 1.757 g/cm³ при 22 °C | Продукт 1.04122; не е плътността на приготвен разтвор |
| Посочена насипна плътност | 400–600 kg/m³ | Същият продукт; включва пространствата между частиците на праха |
| Посочено pH | 3 при 20 °C, 10 g/L във вода | Същият продукт и посочените условия за разтвора |
| Посочена разтворимост | 50 g/L | Същият продукт; показаният запис не уточнява температурата |
| Топлинна характеристика | 190 °C, разлагане | Същият продукт; не е безусловно посочена равновесна температура на топене |
| pKa | Изисква определена киселинно-основна двойка и среда | Не е взаимозаменяемо с pH на съдържанието на бутилка или на разтвор |
Продуктовият запис на производителя е източникът за редовете, отнасящи се до конкретния продукт. Тези данни са полезни ориентири, а не спецификации за всеки прах или готов течен продукт. Малките разлики между формулните маси в базите данни могат също да отразяват приетите стойности за атомните маси и закръгляването; това е отделен въпрос от много по-голямата разлика, дължаща се на хидратната форма.
Защо хидратацията променя изчислението
Един милимол идеален безводен хлорид тежи 319.85 mg; един милимол идеален трихидрат тежи 373.90 mg. Всеки съдържа един милимол катиони на багрилото. Изчислена по таблицата, масата на трихидрата е с около 16.9% по-голяма за едно и също количество багрило.
Следователно 1.000 g/L чист безводен хлорид съответства на около 3.13 mmol/L, докато 1.000 g/L чист трихидрат съответства на около 2.67 mmol/L. Това са примери, основани на формулите, преди корекция за действително определеното съдържание на веществото или измереното водно съдържание. Използвайте калкулатора за моларна концентрация на метиленово синьо, за да остане избраната химична форма ясно посочена.
Определението на USP изразява количественото съдържание на база изсушено вещество. Затова процентът на база изсушено вещество и масата на праха във вида, в който е получен, трябва да се тълкуват съвместно. Кристализационната вода не е автоматично доказателство за замърсяване. Подробното сравнение между трихидратната и безводната форма разглежда как да се разчитат тези означения.
Зарядът не доказва наличие на колоид
Изразът „заряд на зол на метиленово синьо“ смесва два отделни въпроса. Йонът на багрилото има заряд +1. За да се установи дали даден препарат е зол, е необходима информация за дисперсната система.
Определението на IUPAC за зол се отнася до течна колоидна система. То не означава, че всеки разтвор на заредено багрило е колоид. Неутралната формула на солта също не означава, че разтворените ѝ йони поотделно са неутрални. Твърдение за заряд на частиците или зета-потенциал изисква данни за конкретния препарат и условията на измерване, а не само молекулната формула.
pH, pKa и полярността отговарят на различни въпроси
IUPAC определя pH чрез активността на водородните йони в разтвор. Следователно сухият прах от метиленово синьо няма самостоятелна стойност на pH във водна среда. Полезните данни за pH посочват разтворителя, концентрацията, температурата и състава. Добавянето на буфер може да промени pH на разтвора, без да променя химичната идентичност, посочена върху етикета на багрилото.
За разлика от това, киселинната дисоциационна константа описва конкретно равновесие, а pKa е нейният отрицателен десетичен логаритъм. За да бъде използваема дадена стойност на „pKa на метиленовото синьо“, трябва да са посочени протонираната и депротонираната химична форма и средата. Самостоятелно число не показва дали се отнася до окисленото багрило или до друга химична форма. Преносът на протони и преносът на електрони са различни процеси; за втория вижте окислително-редукционната химия на метиленовото синьо и левкометиленовото синьо.
Въпросът „Полярно или неполярно?“ също изисква ясно определена цел. Хлоридната сол на метиленовото синьо е йонна, докато органичният ѝ катион съдържа обширен въглероден скелет. Това описание е по-полезно от приписването на една стойност за полярност на цялото вещество. Както обяснява обсъждането на полярността на разтворителите от IUPAC, солватацията зависи от множество взаимодействия. При приготвяне използвайте измерената разтворимост в предвидения разтворител и условията в ръководството за разтворимост и приготвяне на разтвори.
Коя плътност трябва да се използва при преобразуване?
Въпреки че 1 g/cm³ е равно на 1 g/mL, промяната на единицата не променя това, което е измерено. Плътността на твърдо вещество не може да се използва за превръщане на милилитри разреден разтвор в грамове от този разтвор. Насипната плътност на праха отговаря на още един различен въпрос, защото при подреждането на частиците между тях остава въздух.
За преобразуване от маса на единица обем към маса на единица маса е необходима плътността на готовия разтвор при посочена температура. За претегляне и изчисляване на моларната концентрация потвърдете формулата на материала и базата, на която е изразено количественото му съдържание. Съобразяването на свойството с измервания обект предотвратява грешки, които допълнителните знаци след десетичната точка не могат да поправят.