Článek
Chemie methylenové modři: struktura, vzorec, vlastnosti a názvy
Methylenová modř obvykle označuje chlorid methylthioninia, sůl obsahující kladně nabité organické barvivo a chloridový protiion. Bezvodá sůl má vzorec C₁₆H₁₈ClN₃S a molární hmotnost přibližně 319.85 g/mol. Krystalová voda mění hmotnost naváženého materiálu, aniž by měnila identitu jeho kationtu barviva.
Toto rozlišení vysvětluje několik zdánlivých rozporů v chemických katalozích. Záznam může správně uvádět nulový celkový náboj soli a současně popisovat barvivo jako kationtové. Jiný katalog může uvádět 373.90 g/mol, protože jeho materiálem je trihydrát. Než údaj o vlastnosti použijete, určete, co dané číslo popisuje.
Názvy označují různé úrovně popisu materiálu
Záznam methylenové modři v ChEBI označuje chloridovou sůl, uvádí CAS 61-73-4 a zahrnuje názvy chlorid methylthioninia, Basic Blue 9 a C.I. 52015. Její systematický název je chlorid 3,7-bis(dimethylamino)fenothiazin-5-ia.
Název methylthioninium bez slova „chlorid“ označuje organický kation. Označení hydrátu přidává další rozlišení: chlorid methylenové modři spojený s uvedeným množstvím vody v pevné látce. Do nákupní specifikace zaznamenejte společně úplný chemický název, vzorec, hydrátovou formu a identifikátor dodavatele. Nespoléhejte pouze na označení barvy. Porovnání methylové modři a podobně pojmenovaných barviv vysvětluje, proč mohou podobné názvy označovat různé chemické látky.
Jak číst molekulární struktury
Struktura A: kation methylthioninia
Značky: modré symboly N označují tři atomy dusíku; žluté S označuje síru; každý ze dvou vnějších atomů dusíku nese dvě methylové skupiny. Neoznačené konce čar v těchto skupinách představují atomy uhlíku s implicitními atomy vodíku. Tři kondenzované kruhy tvoří centrální konjugovaný skelet. Toto převzaté vyobrazení ukazuje jednu z možností znázornění formálního náboje.
Struktura kationtu v ChEBI má vzorec C₁₆H₁₈N₃S⁺, celkový náboj +1 a průměrnou hmotnost 284.408. V polohách 3 a 7 jsou dimethylaminové substituenty. Formální kladné znaménko u jednoho atomu na obrázku slouží k evidenci náboje v daném znázornění; nelze je chápat jako mapu úplného rozložení elektronů.
Struktura B: chloridová sůl
Značky: zelené Cl⁻ představuje chloridový protiion. Záměrně není spojen s organickou strukturou. Jeden kation s nábojem +1 a jeden anion s nábojem −1 tvoří neutrální vzorcovou jednotku. Obě strukturní vyobrazení byla převzata z ChEBI a převedena do formátu WebP beze změny vazeb nebo označení atomů.
Záznam PubChem pro CID 6099 používá alternativní systematický název a jiné umístění dvojných vazeb a formálního náboje. Tato znázornění zachovávají stejné propojení atomů. Nedokládají přítomnost jiného hydrátu ani další složky.
Tabulka vlastností s odkazy na zdroje
Níže uvedené molární hmotnosti vycházejí z náhledu monografie USP pro methylenovou modř. Fyzikální měření jsou příklady ze záznamu konkrétního komerčního trihydrátu; dostupné údaje o podmínkách měření jsou zachovány.
| Vlastnost | Hodnota nebo popis | Základ a interpretace |
|---|---|---|
| Kation barviva | C₁₆H₁₈N₃S⁺; +1; přibližně 284.41 g/mol | Pouze kation, bez chloridu a vody; ChEBI 43830 |
| Bezvodý chlorid | C₁₆H₁₈ClN₃S; 319.85 g/mol | Neutrální vzorcová jednotka soli; USP |
| Monohydrát | C₁₆H₁₈ClN₃S·H₂O; 337.90 g/mol | Jedna molekula vody na vzorcovou jednotku soli; USP |
| Trihydrát | C₁₆H₁₈ClN₃S·3H₂O; 373.90 g/mol | Tři molekuly vody na vzorcovou jednotku soli; USP |
| Pentahydrát | C₁₆H₁₈ClN₃S·5H₂O; 409.93 g/mol | Pět molekul vody na vzorcovou jednotku soli; USP |
| Fyzikální forma | Pevná látka | Produkt Merck/Sigma 1.04122, označený jako trihydrát |
| Uváděná hustota pevné látky | 1.757 g/cm³ při 22 °C | Produkt 1.04122; nejde o hustotu připraveného roztoku |
| Uváděná sypná hustota | 400–600 kg/m³ | Stejný produkt; zahrnuje prostory mezi částicemi prášku |
| Uváděné pH | 3 při 20 °C, 10 g/L ve vodě | Stejný produkt a uvedené podmínky roztoku |
| Uvedená rozpustnost | 50 g/L | Stejný produkt; zobrazený údaj neuvádí teplotu |
| Tepelný údaj | 190 °C, rozklad | Stejný produkt; nejde o rovnovážnou teplotu tání bez dalších upřesnění |
| pKa | Vyžaduje definovaný pár kyselina/zásada a prostředí | Nelze zaměňovat s pH obsahu lahve nebo roztoku |
Záznam produktu výrobce je zdrojem údajů v řádcích vztahujících se ke konkrétnímu produktu. Tyto údaje jsou užitečnými referenčními body, nikoli specifikacemi pro každý prášek nebo hotový kapalný přípravek. Drobné rozdíly mezi molárními hmotnostmi v databázích mohou také odrážet používané konvence atomových hmotností a zaokrouhlování; to je jiná otázka než mnohem větší rozdíl způsobený hydrátovou formou.
Proč hydratace mění výpočet
Jeden milimol ideálního bezvodého chloridu váží 319.85 mg; jeden milimol ideálního trihydrátu váží 373.90 mg. Každý obsahuje jeden milimol kationtů barviva. Podle výpočtu z tabulky je při stejném látkovém množství barviva hmotnost trihydrátu o 16.9% vyšší.
Proto 1.000 g/L čistého bezvodého chloridu odpovídá přibližně 3.13 mmol/L, zatímco 1.000 g/L čistého trihydrátu odpovídá přibližně 2.67 mmol/L. Jde o příklady založené na chemickém vzorci, bez korekce podle skutečného stanoveného obsahu nebo naměřeného obsahu vody. Pomocí kalkulátoru molarity methylenové modři můžete zvolenou chemickou formu výslovně zohlednit.
Definice USP vyjadřuje stanovený obsah v přepočtu na vysušenou látku. Procentní obsah vztažený k vysušené látce a hmotnost prášku ve stavu při dodání je proto nutné posuzovat společně. Krystalová voda není automaticky důkazem kontaminace. Podrobné porovnání trihydrátu a bezvodé formy vysvětluje, jak tato označení číst.
Náboj nedokládá přítomnost koloidu
„Náboj solu methylenové modři“ směšuje dvě samostatné otázky. Iont barviva má náboj +1. K určení, zda je přípravek solem, jsou zapotřebí informace o disperzním systému.
Definice solu podle IUPAC se týká tekutého koloidního systému. Neznamená, že každý roztok nabitého barviva je koloid. Ani neutrální vzorec soli neznamená, že její rozpuštěné ionty jsou jednotlivě neutrální. Tvrzení o náboji částic nebo zeta potenciálu vyžaduje znalost skutečného přípravku a podmínek měření, nikoli pouze molekulárního vzorce.
pH, pKa a polarita odpovídají na různé otázky
IUPAC definuje pH pomocí aktivity vodíkových iontů v roztoku. Suchý prášek methylenové modři proto sám o sobě nemá pH vodného roztoku. Užitečný údaj o pH uvádí rozpouštědlo, koncentraci, teplotu a složení přípravku. Přidání pufru může změnit pH roztoku, aniž by změnilo identitu uvedenou na etiketě barviva.
Naproti tomu disociační konstanta kyseliny popisuje konkrétní rovnováhu a pKa je její záporný dekadický logaritmus. Použitelný údaj „pKa methylenové modři“ musí uvádět protonovanou a deprotonovanou formu i prostředí. Samotné číslo neříká, zda se vztahuje k oxidovanému barvivu, nebo k jiné chemické formě. Přenos protonu a přenos elektronu jsou různé procesy; druhým z nich se zabývá článek o redoxní chemii methylenové modři a leukomethylenové modři.
Také otázka „polární, nebo nepolární?“ vyžaduje vymezení účelu. Chlorid methylenové modři je iontová látka, zatímco jeho organický kation obsahuje rozsáhlý uhlíkový skelet. Tento popis je užitečnější než přiřazení jediného skóre polarity celé látce. Jak vysvětluje pojednání IUPAC o polaritě rozpouštědel, solvatace závisí na více interakcích. Při přípravě používejte naměřenou rozpustnost v zamýšleném rozpouštědle a podmínky uvedené v průvodci rozpustností a přípravou roztoků.
Která hustota patří do přepočtu?
Ačkoli 1 g/cm³ se rovná 1 g/mL, změna jednotky nemění to, co bylo měřeno. Hustotu pevné látky nelze použít k převodu mililitrů zředěného roztoku na gramy tohoto roztoku. Sypná hustota prášku odpovídá na další odlišnou otázku, protože mezi uspořádanými částicemi zůstává vzduch.
Pro převod hmotnostní koncentrace na hmotnostní zlomek zjistěte hustotu hotového roztoku při uvedené teplotě. Pro navažování a výpočet molarity ověřte vzorec materiálu a základ, k němuž je vztažen stanovený obsah. Přiřazení vlastnosti k měřenému objektu předchází chybám, které další desetinná místa nenapraví.