Članak
Hemija metilenskog plavog: struktura, formula, svojstva i nazivi
Metilensko plavo obično označava metiltioninij hlorid, sol koja sadrži pozitivno nabijenu organsku boju i hloridni protuion. Bezvodna sol ima formulu C₁₆H₁₈ClN₃S i molarnu masu približno 319.85 g/mol. Kristalna voda mijenja masu odvaganog materijala, ali ne mijenja identitet njegovog kationa boje.
Ta razlika razjašnjava nekoliko prividnih proturječnosti u hemijskim katalozima. Zapis može ispravno navoditi nulti ukupni naboj soli, a istovremeno opisivati boju kao kationsku. Drugi katalog može navoditi 373.90 g/mol jer je njegov materijal trihidrat. Prije upotrebe nekog svojstva utvrdite šta navedeni broj opisuje.
Nazivi označavaju različite nivoe opisa materijala
ChEBI zapis o metilenskom plavom označava hloridnu sol, navodi CAS 61-73-4 i uključuje nazive metiltioninij hlorid, Basic Blue 9 i C.I. 52015. Njegov sistematski naziv je 3,7-bis(dimetilamino)fenotiazin-5-ij hlorid.
Naziv metiltioninij bez riječi „hlorid” označava organski kation. Oznaka hidrata uvodi dodatnu razliku: hlorid metilenskog plavog povezan s navedenom količinom vode u čvrstom stanju. U specifikaciji za nabavku zajedno navedite puni hemijski naziv, formulu, hidratni oblik i identifikator dobavljača. Nemojte se oslanjati samo na riječ koja označava boju. Poređenje metil plavog i boja sa sličnim nazivima objašnjava zašto slični nazivi mogu označavati različite hemikalije.
Kako čitati molekulske strukture
Struktura A: metiltioninijski kation
Oznake: plavi simboli N označavaju tri atoma azota; žuti S označava sumpor; svaki od dva vanjska atoma azota nosi po dvije metilne grupe. Neoznačeni krajevi linija na tim grupama predstavljaju atome ugljika s pripadajućim, neizričito prikazanim atomima vodika. Tri kondenzovana prstena čine središnji konjugovani skelet. Ovaj izvorni crtež prikazuje jedan način predstavljanja formalnog naboja.
ChEBI struktura kationa ima formulu C₁₆H₁₈N₃S⁺, ukupni naboj +1 i prosječnu masu 284.408. Dimetilamino supstituenti nalaze se na položajima 3 i 7. Formalni pozitivni znak na jednom atomu u crtežu služi za evidentiranje naboja u tom prikazu; ne treba ga tumačiti kao mapu cjelokupne raspodjele elektrona.
Struktura B: hloridna sol
Oznake: zeleni Cl⁻ je hloridni protuion. Namjerno je prikazan odvojeno od organske strukture. Jedan kation s nabojem +1 i jedan anion s nabojem −1 daju neutralnu formulsku jedinku. Oba strukturna crteža preuzeta su iz ChEBI i pretvorena u WebP bez izmjene njihovih veza ili oznaka atoma.
PubChem zapis za CID 6099 koristi alternativni sistematski naziv te drugačiji raspored dvostrukih veza i formalnog naboja. Ovi prikazi zadržavaju istu povezanost atoma. Oni ne dokazuju prisustvo drugačijeg hidrata ili dodatnog sastojka.
Tabela svojstava s izvorima
Molarne mase navedene u nastavku preuzete su iz pregleda USP monografije o metilenskom plavom. Fizička mjerenja su primjeri iz zapisa o određenom komercijalnom trihidratu, uz očuvane dostupne podatke o uslovima mjerenja.
| Svojstvo | Vrijednost ili opis | Osnova i tumačenje |
|---|---|---|
| Kation boje | C₁₆H₁₈N₃S⁺; +1; približno 284.41 g/mol | Samo kation, bez hlorida i vode; ChEBI 43830 |
| Bezvodni hlorid | C₁₆H₁₈ClN₃S; 319.85 g/mol | Neutralna formulska jedinka soli; USP |
| Monohidrat | C₁₆H₁₈ClN₃S·H₂O; 337.90 g/mol | Jedna molekula vode po formulskoj jedinki soli; USP |
| Trihidrat | C₁₆H₁₈ClN₃S·3H₂O; 373.90 g/mol | Tri molekule vode po formulskoj jedinki soli; USP |
| Pentahidrat | C₁₆H₁₈ClN₃S·5H₂O; 409.93 g/mol | Pet molekula vode po formulskoj jedinki soli; USP |
| Fizički oblik | Čvrsta tvar | Merck/Sigma proizvod 1.04122, označen kao trihidrat |
| Navedena gustoća čvrste tvari | 1.757 g/cm³ pri 22 °C | Proizvod 1.04122; nije gustoća pripremljenog rastvora |
| Navedena nasipna gustoća | 400–600 kg/m³ | Isti proizvod; uključuje prostore između čestica praha |
| Navedeni pH | 3 pri 20 °C, 10 g/L u vodi | Isti proizvod i navedeni uslovi rastvora |
| Navedena rastvorljivost | 50 g/L | Isti proizvod; prikazani unos ne navodi temperaturu |
| Podatak o termičkom ponašanju | 190 °C, razgradnja | Isti proizvod; nije ravnotežna tačka topljenja bez dodatnih ograničenja |
| pKa | Zahtijeva definisan kiselinsko-bazni par i sredinu | Ne može se poistovjetiti s pH sadržaja boce ili rastvora |
Zapis proizvođača o proizvodu potkrepljuje redove koji se odnose na taj proizvod. Ovi podaci su korisne referentne vrijednosti, a ne specifikacije za svaki prah ili gotovu tečnost. Male razlike između molarnih masa u bazama podataka mogu također odražavati konvencije za atomske mase i zaokruživanje; to je odvojeno pitanje od znatno veće razlike uzrokovane hidratnim oblikom.
Zašto hidratacija mijenja proračun
Jedan milimol idealnog bezvodnog hlorida ima masu 319.85 mg; jedan milimol idealnog trihidrata ima masu 373.90 mg. Svaki sadrži jedan milimol kationa boje. Prema proračunu iz tabele, masa trihidrata je približno 16.9% veća za istu količinu boje.
Prema tome, 1.000 g/L čistog bezvodnog hlorida odgovara približno 3.13 mmol/L, dok 1.000 g/L čistog trihidrata odgovara približno 2.67 mmol/L. Ovi primjeri zasnovani su na formulama, prije korekcije prema stvarnom rezultatu određivanja sadržaja ili izmjerenom sadržaju vode. Koristite kalkulator molarnosti metilenskog plavog kako bi odabrani hemijski oblik bio jasno naveden.
USP definicija izražava određeni sadržaj na osnovi osušene tvari. Zato se postotak izražen na osnovi osušene tvari i masa praha u zaprimljenom stanju moraju tumačiti zajedno. Kristalna voda nije automatski dokaz kontaminacije. Detaljno poređenje trihidrata i bezvodnog oblika objašnjava kako čitati te oznake.
Naboj ne dokazuje da je sistem koloidan
Izraz „naboj sola metilenskog plavog” spaja dva odvojena pitanja. Ion boje ima naboj +1. Da bi se utvrdilo je li neki pripravak sol, potrebne su informacije o disperznom sistemu.
IUPAC definicija sola odnosi se na fluidni koloidni sistem. Ona ne znači da je svaki rastvor nabijene boje koloid. Ni neutralna formula soli ne znači da su njeni rastvoreni ioni pojedinačno neutralni. Tvrdnja o naboju čestica ili zeta potencijalu zahtijeva podatke o stvarnom pripravku i uslovima mjerenja, a ne samo molekulsku formulu.
pH, pKa i polarnost odgovaraju na različita pitanja
IUPAC definiše pH preko aktivnosti vodikovih iona u rastvoru. Suhi prah metilenskog plavog zato nema samostalnu pH vrijednost vodenog rastvora. Koristan podatak o pH navodi rastvarač, koncentraciju, temperaturu i formulaciju. Dodavanje pufera može promijeniti pH rastvora bez promjene identiteta navedenog na etiketi boje.
Nasuprot tome, konstanta disocijacije kiseline opisuje određenu ravnotežu, a pKa je njen negativni logaritam po bazi 10. Upotrebljiv podatak o „pKa metilenskog plavog” mora navesti protonovanu i deprotonovanu hemijsku vrstu te sredinu. Sam broj ne govori odnosi li se na oksidovanu boju ili neki drugi hemijski oblik. Prijenos protona i prijenos elektrona različiti su procesi; za potonji pogledajte redoks hemiju metilenskog plavog i leukometilenskog plavog.
Pitanje „polarno ili nepolarno?” također zahtijeva definisanu svrhu. Hlorid metilenskog plavog je ionska tvar, dok njegov organski kation sadrži prošireni ugljikov skelet. Taj opis je korisniji od dodjeljivanja jedne vrijednosti polarnosti cijeloj tvari. Kako objašnjava IUPAC razmatranje polarnosti rastvarača, solvatacija zavisi od više međudjelovanja. Pri pripremi koristite izmjerenu rastvorljivost u predviđenom rastvaraču i uslove iz vodiča za rastvorljivost i pripremu rastvora.
Koju gustoću koristiti pri pretvaranju?
Iako je 1 g/cm³ jednako 1 g/mL, promjena jedinice ne mijenja ono što je izmjereno. Gustoća čvrste tvari ne može se koristiti za pretvaranje mililitara razrijeđenog rastvora u grame tog rastvora. Nasipna gustoća praha odgovara na još jedno, zasebno pitanje jer između čestica pri njihovom slaganju ostaje zrak.
Za pretvaranje masene koncentracije u maseni udio pribavite gustoću gotovog rastvora pri navedenoj temperaturi. Za vaganje i molarnost potvrdite formulu materijala i osnovu na kojoj je izražen određeni sadržaj. Usklađivanje svojstva s predmetom mjerenja sprečava greške koje dodatne decimale ne mogu ispraviti.