Article
Química del blau de metilè: estructura, fórmula, propietats i noms
El blau de metilè sol referir-se al clorur de metiltionini, una sal que conté un colorant orgànic amb càrrega positiva i un contraió clorur. La sal anhidra té la fórmula C₁₆H₁₈ClN₃S i una massa molar de fórmula d'aproximadament 319.85 g/mol. L'aigua de cristal·lització modifica la massa del material pesat sense canviar la identitat del catió del colorant.
Aquesta distinció resol diverses contradiccions aparents dels catàlegs químics. Una fitxa pot indicar correctament una càrrega neta nul·la per a la sal i alhora descriure el colorant com a catiònic. Un altre catàleg pot indicar 373.90 g/mol perquè el seu material és el trihidrat. Abans d'utilitzar una propietat, identifiqueu què descriu el valor.
Els noms identifiquen diferents nivells del material
La fitxa del blau de metilè de ChEBI identifica la sal de clorur, indica el CAS 61-73-4 i inclou els noms clorur de metiltionini, blau bàsic 9 i C.I. 52015. El seu nom sistemàtic és clorur de 3,7-bis(dimetilamino)fenotiazin-5-ini.
El nom metiltionini sense «clorur» identifica el catió orgànic. La designació d'un hidrat afegeix una altra distinció: clorur de blau de metilè associat a una quantitat indicada d'aigua en el sòlid. En una especificació de compra, registreu conjuntament el nom químic complet, la fórmula, la forma d'hidratació i l'identificador del proveïdor. No us baseu només en el nom del color. La comparació entre el blau de metil i els colorants amb noms semblants explica per què noms similars poden identificar substàncies químiques diferents.
Interpreteu les estructures moleculars
Estructura A: el catió metiltionini
Etiquetes: els símbols N blaus identifiquen tres àtoms de nitrogen; el símbol S groc identifica el sofre; cadascun dels dos àtoms de nitrogen externs porta dos grups metil. Els extrems de línia sense etiqueta d'aquests grups representen àtoms de carboni amb els seus hidrògens implícits. Els tres anells fusionats formen l'esquelet conjugat central. Aquest dibuix de la font mostra una de les representacions de la càrrega formal.
L'estructura del catió a ChEBI té la fórmula C₁₆H₁₈N₃S⁺, una càrrega neta de +1 i una massa mitjana de 284.408. Les posicions 3 i 7 porten els substituents dimetilamino. Un signe positiu formal en un àtom d'un dibuix és un recurs de comptabilització propi d'aquesta representació; no s'ha d'interpretar com un mapa de tota la distribució electrònica.
Estructura B: la sal de clorur
Etiquetes: el Cl⁻ verd és el contraió clorur. Es mostra deliberadament desconnectat de l'estructura orgànica. Un catió +1 i un anió −1 donen una unitat de fórmula neutra. Tots dos dibuixos estructurals s'han reproduït de ChEBI i convertit a WebP sense modificar-ne els enllaços ni les etiquetes dels àtoms.
La fitxa de PubChem per al CID 6099 utilitza un nom sistemàtic alternatiu i una distribució diferent dels dobles enllaços i de la càrrega formal. Aquestes representacions mantenen la mateixa connectivitat entre àtoms. No demostren que hi hagi un hidrat diferent o un ingredient addicional.
Taula de propietats amb referències
Les masses molars de fórmula següents segueixen la vista prèvia de la monografia USP del blau de metilè. Les mesures físiques són exemples extrets de la fitxa d'un trihidrat comercial concret, i se'n conserven les condicions disponibles.
| Propietat | Valor o descripció | Base i interpretació |
|---|---|---|
| Catió del colorant | C₁₆H₁₈N₃S⁺; +1; aproximadament 284.41 g/mol | Només el catió, sense clorur ni aigua; ChEBI 43830 |
| Clorur anhidre | C₁₆H₁₈ClN₃S; 319.85 g/mol | Unitat de fórmula de la sal neutra; USP |
| Monohidrat | C₁₆H₁₈ClN₃S·H₂O; 337.90 g/mol | Una molècula d'aigua per unitat de fórmula de la sal; USP |
| Trihidrat | C₁₆H₁₈ClN₃S·3H₂O; 373.90 g/mol | Tres molècules d'aigua per unitat de fórmula de la sal; USP |
| Pentahidrat | C₁₆H₁₈ClN₃S·5H₂O; 409.93 g/mol | Cinc molècules d'aigua per unitat de fórmula de la sal; USP |
| Forma física | Sòlid | Producte Merck/Sigma 1.04122, etiquetat com a trihidrat |
| Densitat del sòlid indicada | 1.757 g/cm³ a 22 °C | Producte 1.04122; no és la densitat d'una solució preparada |
| Densitat aparent indicada | 400–600 kg/m³ | Mateix producte; inclou els espais entre les partícules de pols |
| pH indicat | 3 a 20 °C, 10 g/L en aigua | Mateix producte i condicions de solució especificades |
| Solubilitat indicada | 50 g/L | Mateix producte; l'entrada mostrada no especifica la temperatura |
| Dada tèrmica | 190 °C, descomposició | Mateix producte; no és un punt de fusió d'equilibri sense matisos |
| pKa | Requereix un parell àcid/base i un medi definits | No és intercanviable amb el pH del contingut d'un flascó o d'una solució |
La fitxa del producte del fabricant avala les files específiques del producte. Aquestes dades són punts de referència útils, no especificacions aplicables a qualsevol pols o líquid acabat. Les petites diferències entre les masses molars de fórmula de les bases de dades també poden reflectir convencions sobre els pesos atòmics i arrodoniments; això és una qüestió diferent de la diferència molt més gran deguda a la hidratació.
Per què la hidratació modifica un càlcul
Un mil·limol de clorur anhidre ideal pesa 319.85 mg; un mil·limol de trihidrat ideal pesa 373.90 mg. Cadascun conté un mil·limol de cations del colorant. Segons el càlcul a partir de la taula, la massa del trihidrat és aproximadament un 16.9% més gran per a la mateixa quantitat de colorant.
Per tant, 1.000 g/L de clorur anhidre pur correspon a aproximadament 3.13 mmol/L, mentre que 1.000 g/L de trihidrat pur correspon a aproximadament 2.67 mmol/L. Aquests exemples es basen en la fórmula, abans de corregir-los segons una valoració real o el contingut d'aigua mesurat. Utilitzeu la calculadora de molaritat del blau de metilè per mantenir explícita la forma química seleccionada.
La definició de la USP expressa la valoració sobre una base seca. Per tant, cal interpretar conjuntament un percentatge sobre base seca i la massa de la pols tal com es rep. L'aigua de cristal·lització no és automàticament un indici de contaminació. La comparació detallada entre el trihidrat i la forma anhidra explica com interpretar aquestes etiquetes.
La càrrega no determina si hi ha un col·loide
«Càrrega del sol de blau de metilè» barreja dues qüestions diferents. L'ió del colorant té càrrega +1. Per determinar si una preparació és un sol cal informació sobre el sistema dispers.
La definició de sol de la IUPAC fa referència a un sistema col·loïdal fluid. No converteix qualsevol solució d'un colorant amb càrrega en un col·loide. Tampoc una fórmula de sal neutra implica que els seus ions dissolts siguin individualment neutres. Una afirmació sobre la càrrega de les partícules o el potencial zeta requereix conèixer la preparació real i les condicions de mesura, no només la fórmula molecular.
El pH, el pKa i la polaritat responen a preguntes diferents
La IUPAC defineix el pH mitjançant l'activitat dels ions hidrogen en solució. Per tant, la pols seca de blau de metilè no té un pH aquós propi. Una dada útil de pH especifica el dissolvent, la concentració, la temperatura i la formulació. Afegir un tampó pot modificar el pH de la solució sense canviar la identitat impresa a l'etiqueta del colorant.
En canvi, una constant de dissociació àcida descriu un equilibri concret, i el pKa és el seu logaritme negatiu en base 10. Un «pKa del blau de metilè» útil ha d'identificar les espècies protonada i desprotonada i el medi. Un valor aïllat no indica si es refereix al colorant oxidat o a una altra forma química. La transferència de protons i la transferència d'electrons són processos diferents; per a aquesta última, consulteu la química redox del blau de metilè i del leucometilè blau.
«Polar o apolar?» també requereix una finalitat definida. El clorur de blau de metilè és iònic, mentre que el seu catió orgànic conté un esquelet carbonat extens. Aquesta descripció és més útil que assignar un únic valor de polaritat a tota la substància. Tal com explica la discussió de la IUPAC sobre la polaritat dels dissolvents, la solvatació depèn de múltiples interaccions. Per a les tasques de preparació, utilitzeu la solubilitat mesurada en el dissolvent previst i les condicions de la guia de solubilitat i preparació de solucions.
Quina densitat cal utilitzar en una conversió?
Tot i que 1 g/cm³ equival a 1 g/mL, canviar la unitat no canvia allò que s'ha mesurat. La densitat d'un sòlid no permet convertir mil·lilitres d'una solució diluïda en grams d'aquesta solució. La densitat aparent de la pols respon a una altra pregunta, perquè la disposició de les partícules deixa aire entre elles.
Per convertir una concentració de massa per volum en una de massa per massa, obteniu la densitat de la solució acabada a una temperatura indicada. Per al pesatge i la molaritat, confirmeu la fórmula del material i la base de la valoració. Fer correspondre la propietat amb l'objecte mesurat evita errors que no es poden corregir afegint més decimals.