Glas Methylen a Fitamin C: Pam y Gall yr Hydoddiant Ddod yn Glir

Rydych yn ychwanegu tabled fitamin C at wydraid o hydoddiant glas methylen glas, yn ei droi, ac yn gwylio'r glas yn pylu. Ar ôl munud mae'r hylif yn edrych fel dŵr plaen. Mae'n demtasiwn dod i'r casgliad bod y fitamin C wedi dinistrio neu niwtraleiddio'r llifyn.

Mae'r model meddyliol hwnnw'n anghywir, ac mae'r camgymeriad yn bwysig. Yr hyn rydych yn ei wylio yw newid cildroadwy mewn cyflwr ocsidiad, nid dinistr. Mae'r llifyn yn dal yno. O dan yr amodau cywir, mae'n dod yn ôl.

Dau gyflwr y llifyn

Mae gan las methylen ddau gyflwr sydd wedi'u nodweddu'n dda. Mae gan y ffurf ocsidiedig, a ysgrifennir fel arfer yn MB+, system estynedig o gylchoedd cyfunedig sy'n amsugno'n gryf ger 664 nm. Yr amsugniad hwnnw yw'r lliw glas. Mae'r ffurf rydwythiedig, glas lewcomethylen (LMB), wedi colli'r band gweladwy cryf hwnnw, felly mae hydoddiant gwanedig yn edrych yn ddi-liw.

Meddyliwch am y llifyn fel storfa electronau fach y gellir ei hailwefru. Mae ei wefru ag electronau a phroton yn ei gannu. Mae tynnu'r electronau hynny'n adfer y lliw:

MB+ + H+ + 2e- to LMB (colorless)

Fitamin C sy'n cyflenwi'r wefr. Mae ascorbad yn ocsidio tuag at ddehydroascorbad ac yn rhoi dau gywerth rhydwytho, felly mewn cyfrifiad delfrydol mae un môl o ascorbad yn rhydwytho tua un môl o MB+. Mewn hydoddiannau go iawn ar fainc y labordy, mae'r cyfrif yn fwy cymhleth oherwydd bod ocsigen toddedig yn cystadlu am yr un electronau. Dyna pam mae angen gormodedd o ascorbad fel arfer i gadw'r hydoddiant yn glir.

Nid oes rhaid i'r mecanwaith fod yn un cam dau electron syml. Mae canolraddau radical a rhannol rydwythiedig yn cymryd rhan, ac mae'r union lwybr yn newid yn ôl y toddydd, yr asidedd, a'r crynodiad. Mae'r canlyniad terfynol yr un fath, serch hynny. Mae MB+ glas yn troi'n LMB di-liw, ac mae fitamin C yn cael ei ddefnyddio yn y broses.

Pam mae ysgwyd yn dod â'r glas yn ôl

Mae ail ran i fersiwn glasurol yr arbrawf hwn yn yr ystafell ddosbarth. Gadewch y ffiol glir yn llonydd ac mae'n aros yn glir. Ysgwydwch hi, ac mae'r glas yn dychwelyd. Arhoswch, ac mae'n pylu eto.

Ocsigen sy'n adfer y lliw. Mae O2 toddedig yn ocsidio LMB yn ôl tuag at MB+, felly nid yw ysgwyd yn actifadu'r llifyn. Mae'n ailgyflenwi'r ocsigen toddedig drwy gymysgu aer o'r gofod uwchben yr hylif i mewn iddo, sy'n cyflymu'r adwaith gwrthdro. Cyn belled â bod ascorbad dros ben yn aros, mae'r MB+ sydd wedi'i adfywio yn cael ei rydwytho eto. Mae hyn yn rhoi'r cylch cyfarwydd: yn llonydd mae'n ddi-liw, ar ôl ysgwyd mae'n las, ac ar ôl aros mae'n ddi-liw eto. Unwaith y bydd yr ascorbad wedi'i ddefnyddio i gyd, mae ocsigen yn ennill yn barhaol ac mae'r hydoddiant yn aros yn las.

Dyna pam mae'r arddangosiad glas methylen a fitamin C yn sensitif i geometreg y llestr. Mae cwfet â chaead, heb lawer o ofod uwchben yr hylif, yn aros yn glir yn hirach na bicer llydan. Mae awyru egnïol yn byrhau'r cyfnod clir. Felly, dylai unrhyw un sy'n adrodd ar yr arbrawf nodi'r amodau ocsigen, nid meintiau'r adweithyddion yn unig.

Arddangosiad rheoledig a'i amodau

Mae delwedd clawr yr erthygl hon yn dangos y gymhariaeth fwriadedig: rheolydd MB+ glas wrth ymyl sampl LMB wedi'i rydwytho gan ascorbad, o dan yr un goleuo. Er mwyn gallu atgynhyrchu'r canlyniad, cadwch bob newidyn sy'n newid y gyfradd yn gyson:

Tynnwch lun o'r ddwy ffiol ar adegau penodedig, er enghraifft 0, 1, 5, a 15 munud, yna ysgwydwch a thynnwch lun eto. Dylai'r ffiol sydd wedi'i phuro â nitrogen aros yn glir am yr amser hiraf. Dylai'r ffiol sydd wedi'i hawyru droi'n las eto'n gyflymach ar ôl ysgwyd. Os nad yw sampl byth yn troi'n las eto, hyd yn oed ar ôl ysgwyd ac awyru, amheuwch ddiraddiad anghildroadwy yn hytrach na rhydwythiad syml.

Mae datblygwyr fformwleiddiadau'n defnyddio'r un rhesymeg ar raddfa fwy. Mae'r ffordd y mae glas methylen yn ymddwyn mewn cymysgedd yn dibynnu ar gyd-destun llawn y rhydocs a'r fformwleiddiad, a dylai profion sefydlogrwydd gofnodi pH, ocsigen toddedig, dos y golau, a metelau hybrin ochr yn ochr â'r arsylwad ar y lliw.

Mae pH, golau, a chrynodiad yn tynnu i gyfeiriadau gwahanol

Mae dechreuwyr yn aml yn gofyn a yw asid neu fas yn cyflymu'r adwaith. Yr ateb gonest yw bod pH yn gweithredu ar ddau gam gwahanol yn y cylch. O dan amodau dyfrllyd asidig, gall argaeledd protonau gyflymu'r cam lle mae ascorbad yn rhydwytho MB+. Ond mae LMB ei hun yn llawer mwy gwrthsefyll ocsidiad gan aer mewn asid ac yn ailocsidio'n llawer cyflymach wrth i'r pH godi. Felly gall sampl asidig gannu'n gyflym ac yna aros yn glir, tra bo sampl alcalïaidd yn cannu ac yn troi'n las eto'n gyflym. Mae'r ddau arsylwad yn gywir o dan eu hamodau eu hunain.

Mae golau'n ychwanegu llwybr ar wahân. Mae glas methylen sydd wedi'i gyffroi gan olau yn cyrraedd cyflwr tripled hirhoedlog sy'n trosglwyddo electronau gydag ascorbad ac ocsigen. Gall y ffotocemeg honno gyflymu'r cannu, adfywio'r lliw, neu gynhyrchu rhywogaethau ocsigen adweithiol, yn dibynnu ar donfedd, lefel yr ocsigen, a'r crynodiad. Triniwch y goleuo fel newidyn arbrofol a'i gofnodi.

Mae'r crynodiad yn pennu pa gyfeiriad sy'n ennill. Mae mwy o ascorbad yn golygu cannu cyflymach a mwy o gylchoedd ysgwyd a phylu. Mae mwy o lifyn yn gofyn am fwy o gywerthoedd rhydwytho mewn cyfrannedd. Mae mwy o ocsigen toddedig yn ffafrio'r glas. Ar grynodiadau uchel o lifyn, mae cymhlethdod pellach yn ymddangos oherwydd bod moleciwlau glas methylen yn cysylltu â'i gilydd i ffurfio dimerau ac agregau sydd â sbectra gwahanol, felly nid yw dyblu'r llifyn yn dyblu'r un ymddygiad mwyach.

A yw fitamin C yn niwtraleiddio glas methylen?

Dyma'r cwestiwn y tu ôl i'r rhan fwyaf o chwiliadau am las methylen a fitamin C, ac mae angen ateb manwl gywir iddo. Nac ydy, nid niwtraleiddio yw colli lliw. Mae'r cromoffor wedi newid cyflwr, ond mae'r craidd ffenothiasin a'i weithgarwch rhydocs yn aros yn yr hydoddiant. Gellir gwrthdroi'r adwaith ag aer, ac mae'r ffurf rydwythiedig ei hun yn adweithiol: nid oes gwefr ar LMB ac mae'n lipoffilig o'i gymharu ag MB+, ac mewn gwaith gyda chelloedd mae'n croesi pilenni cyn cael ei ailocsidio y tu mewn.

Mae'r llenyddiaeth ar gelloedd yn dangos y pwynt yn bendant. Mewn celloedd endothelaidd mewn meithriniad, mae glas methylen ar grynodiadau micromolar isel yn ysgogi gweithgarwch y llwybr pentos ffosffad wrth ocsidio NADPH a NADH, ac uwchlaw tua 5 micromolar mae'n cynyddu marcwyr ocsidyddion mewngellol pan nad oes glwcos ar gael i'w cynnal. Mae celloedd sydd wedi'u llwytho ag ascorbad yn ocsidio'r ascorbad hwnnw'n raddol pan gânt eu hamlygu i'r llifyn, a dim ond yn rhannol y mae'r llwyth ascorbad yn atal y signal ocsidyddion, fel yr adroddwyd mewn astudiaeth rhydocs endothelaidd o'r llifyn. Mewn geiriau eraill, mae ascorbad yn cymryd rhan yn y llif rhydocs. Nid yw'n diffodd y llifyn.

Mae golau'n gwneud y darlun yn fwy pendant. Wrth eu goleuo, mae cymysgeddau o las methylen, ascorbad, ac ocsigen yn defnyddio ocsigen, yn cronni hydrogen perocsid, ac ym mhresenoldeb haearn catalytig yn cynhyrchu'r radical hydrocsyl drwy gemeg Fenton, fel y dangoswyd gan arbrofion trapio sbin a mesur defnydd ocsigen. Gall radicalau hydrocsyl niweidio biomoleciwlau'n anghildroadwy a diraddio'r llifyn ei hun. Felly, nid yw sampl sydd wedi pylu'n barhaol o dan olau a halogiad haearn yn dangos rhydwythiad syml. Gall fod yn dangos dinistr drwy adweithiau cemegol eilaidd.

Beth nad yw'r hydoddiant clir yn ei brofi

Mae tri chasgliad cyffredin yn mynd y tu hwnt i'r dystiolaeth a dylid eu hosgoi mewn nodiadau labordy, labeli, a sleidiau addysgu.

Yn gyntaf, nid yw clir yn golygu diniwed. Gall LMB ynghyd ag ocsigen a metelau hybrin fwydo llwybrau perocsid a radicalau, yn enwedig o dan olau. Mae angen tocsicoleg i brofi bod rhywbeth yn ddiniwed, nid lliwimetreg.

Yn ail, nid yw clir yn golygu wedi'i ddadhalogi. Mae'r llifyn a'i bartneriaid rhydocs yn dal yn bresennol. Nid yw ychwanegu ascorbad yn adfer gollyngiadau, elifion, na deunyddiau wedi'u staenio i gyflwr dihalog. Mae angen cadarnhad dadansoddol, pwnc sy'n cael sylw mewn arferion profi gweddillion a dadhalogi.

Yn drydydd, nid yw clir yn diffinio trefn ddefnyddiol o ddefnyddio'r ddau gyda'i gilydd. Nid yw'r adwaith mewn tiwb profi yn dweud dim am amsugno, dosbarthiad mewn meinweoedd, dosio, na diogelwch rhyngweithiadau mewn pobl. Dylai unrhyw un sy'n cael ei demtio i gyfuno'r ddau sylwedd at ddiben iechyd ddarllen y llenyddiaeth ar ryngweithiadau a diogelwch yn gyntaf ac ymgynghori â ffynonellau cymwys yn hytrach nag allosod o ffiol.

Mae'r dehongliad cywir yn gulach ond yn fwy defnyddiol. Mae glas methylen ynghyd ag ascorbad yn fodel cryno o gylchu rhydocs: mae fitamin C yn rhoi electronau, mae'r llifyn yn mynd yn ddi-liw, mae ocsigen yn cymryd yr electronau yn ôl, mae'r lliw'n dychwelyd, ac mae golau, pH, crynodiad, a haearn yn pennu'r cyflymder a'r sgil-gynhyrchion. Unwaith y bydd y cysyniad hwnnw'n glir, mae'r arddangosiad yn peidio â bod yn dric ac yn dod yn brawf diagnostig. Os yw eich sampl yn ymddwyn yn wahanol, gwiriwch fynediad ocsigen, dos y golau, pH, a halogiad metel cyn amau'r llifyn.