Methylenblåt-trihydrat kontra vandfrit materiale: formel, masse og mærkning

To flasker kan begge være mærket methylenblåt og alligevel kræve forskellige afvejede masser til det samme forsøg. Den ene er mærket methylenblåt-trihydrat. På den anden står der kun methylenblåt. En forsker afvejer 100 mg fra hver, fremstiller det samme volumen og får forskellige farvestofkoncentrationer. Intet er forurenet, og der er ikke sket fejl ved pipetteringen. De to pulvere indeholder blot forskellige mængder vand pr. farvestofenhed.

Det er det centrale i sammenligningen mellem methylenblåt-trihydrat og methylenblåt. Den kemiske forbindelse er methylthioniniumchlorid i begge tilfælde. Det afvejede materiale er forskelligt, fordi krystalvand tilføjer masse uden at tilføje farvestof. For at arbejde korrekt med materialet skal du holde tre begreber adskilt: hydratets identitet, kemisk renhed og målegrundlag. Den kemiske reference om methylenblåts struktur og egenskaber skelner detaljeret mellem farvestofkationen og chloridsaltet. Denne side skelner mellem saltet og dets hydrater.

Vandfrit, hydrat og trihydrat betegner forskellige afvejede former

Vandfrit methylenblåtchlorid har formlen C16H18ClN3S og formelmassen 319.85 g/mol i forhåndsvisningen af USP-monografien om methylenblåt. Den beskriver saltet uden tilknyttet krystalvand.

Et methylenblåt-hydrat er det samme salt med tilknyttet vand i det faste stof, skrevet C16H18ClN3S.xH2O. Værdien af x angiver, hvor mange vandmolekyler der hører til én formelenhed af saltet i den nominelle sammensætning. Den beskriver ikke vand, der er tilsat en opløsning.

Methylenblåt-trihydrat er tilfældet, hvor x er lig med 3, skrevet C16H18ClN3S.3H2O eller C16H24ClN3O3S, med formelmassen 373.90 g/mol. PubChem-posten for methylenblåt-trihydrat angiver denne formel og masse under CID 104827, mens PubChem-posten for methylenblåt angiver den vandfrie formel C16H18ClN3S og massen 319.9 g/mol under CID 6099. I begge poster er farvestofionen uændret: én methylthioniniumkation pr. formelenhed. Kun det tilknyttede vand er forskelligt.

Referencetabel over hydrater og masse

Tabellen nedenfor er denne sides referenceoversigt. Saltformernes formelmasser følger USP. Rækken med kationen er medtaget, så beregninger for opløsninger har et klart udgangspunkt.

Forskellen i praksis er stor. For den samme mængde farvestof vejer ideelt trihydrat omkring 16.9% mere end ideelt vandfrit salt, fordi 373.90 divideret med 319.85 er lig med 1.169. Hvis de to former forveksles, giver det derfor en koncentrationsfejl på omkring 17%, før der tages højde for andre fejlkilder.

Gennemregnede eksempler på fortolkning

Eksempel 1 tager udgangspunkt i pulver. Antag, at en vægt viser 100.0 mg nominelt rent methylenblåt-trihydrat. Den tilsvarende masse vandfrit salt er 100.0 mg gange 319.85 divideret med 373.90, hvilket giver 85.5 mg. Farvestofmængden er 0.1000 g divideret med 373.90 g/mol, hvilket giver 267.5 micromol methylthioniniumkation. De resterende nominelle 14.5 mg er krystalvand, ikke urenheder.

Eksempel 2 tager udgangspunkt i en målkoncentration. For at fremstille 1.000 liter farvestofopløsning på 1.000 mM af ideelt vandfrit salt skal du afveje 319.85 mg. For at fremstille den samme opløsning af ideelt trihydrat skal du afveje 373.90 mg. Hver beregning forudsætter materiale i præcis den angivne hydratform med fuldt indhold. For et faktisk pulver skal du korrigere ud fra analysecertifikatet og bekræfte, om indholdsbestemmelsen er angivet for materialet i modtaget tilstand, på tørret basis eller på vandfri basis. Molaritetsberegneren for methylenblåt angiver hydratformen og grundlaget for indholdsbestemmelsen eksplicit, så korrektionen ikke går tabt ved omregning af enheder.

Hvad en etiket lover og ikke lover

Methylenblåt-trihydrat er en entydig angivelse: nominelt C16H18ClN3S.3H2O, normalt beregnet med 373.90 g/mol, medmindre specifikationen angiver andet. Methylenblåt-hydrat er mindre præcist. Det signalerer, at materialet er tænkt som et hydrat, men uden et tal, en formel, et CAS-nummer eller en specifikation fastslår det ikke, hvor meget vand der hører til formlen.

Methylenblåt alene garanterer ikke vandfrit materiale. Farmakopémonografien med titlen Methylene Blue er selv skrevet som C16H18ClN3S.xH2O, hvor x ikke er specificeret på titelniveau. Navngivningen i databaser kan også vildlede. PubChem kalder sin post for den vandfrie form, CID 6099, methylenblåt, men den konvention gør ikke enhver kommerciel flaske med samme korte navn til vandfrit udgangsmateriale. Læs formel, CAS-nummer, hydratbetegnelse, tørringstab eller vandspecifikation og grundlaget for indholdsbestemmelsen samlet.

CAS-numre hjælper, når de er fuldstændige. Vandfrit methylenblåtchlorid har normalt nummeret 61-73-4, og trihydratet har 7220-79-3. USP angiver også poster for monohydrat, pentahydrat og et generisk hydrat. Da sammenstillede databaseposter undertiden gentager et CAS-nummer på tværs af former, bør CAS betragtes som supplerende dokumentation, ikke som en erstatning for den angivne formel.

Målegrundlag: indholdsbestemmelse på tørret basis, vandindhold og renhed er separate prøvninger

USP definerer methylenblåtindholdet som 97.0% til 103.0% C16H18ClN3S, beregnet på tørret basis. Den formulering er vigtig. Et resultat på tørret basis korrigerer matematisk for tørringstabet, før farvestofindholdet angives. Rent trihydrat og rent pentahydrat kan derfor begge nærme sig 100% på tørret basis, selv om deres masser pr. mol i modtaget tilstand er væsentligt forskellige.

Vand kontrolleres separat gennem tørringstab. Den gældende monografi tørrer prøven ved 105 degrees C i 5 timer med et acceptinterval fra 8.0% til 24.0%. Tørringstab måler flygtigt materiale, der drives ud under disse betingelser. Det er ikke en vandspecifik metode på samme måde som en Karl Fischer-vandbestemmelse, og det identificerer ikke en krystalfase. Et gennemsnitligt forhold tæt på tre vandmolekyler pr. farvestofenhed beviser derfor ikke i sig selv, at der er tale om én bestemt trihydratkrystal. Undersøgelser af methylenblåt i fast tilstand har rapporteret flere hydratfaser og blandinger, så faseidentiteten kræver diffraktion eller termisk analyse, når selve fasen er vigtig og ikke kun det gennemsnitlige vandforhold.

Denne adskillelse forklarer også, hvorfor et analyseresultat over 100% ikke automatisk er en laboratoriefejl. En beregning på tørret basis, en korrektion for restvand, en tildelt værdi for referencestandarden eller en uoverensstemmelse i hydratform kan hver især påvirke tallet. Den detaljerede gennemgang i hvorfor en indholdsbestemmelse af methylenblåt kan vise over 100% viser, hvordan fejl i beregningsgrundlaget kan ligne renhedsfejl.

Ved indkøb og kvalitetskontrol er konsekvensen klar. Overensstemmelse med USP er vejen til den højeste renhedsgrad, en køber kan få på markedet, fordi specifikationen omfatter identitet, farvestofindhold, organiske urenheder, restopløsningsmidler, elementære urenheder, gløderest, mikrobiologiske grænseværdier og bakterielle endotoksiner. De fleste sælgere, der hævder overensstemmelse med USP, tester kun en lille del af denne liste. Blupreme tester hele USP-specifikationen sammen med en partner inden for lægemiddelfremstilling og offentliggør det fulde analysecertifikat, så hydratformen, vandresultatet og indholdsbestemmelsen på tørret basis kan læses samlet i stedet for at blive gættet ud fra forsiden af etiketten. Når du sammenligner leverandører, skal du bede om alle tre: den nominelle hydratformel, resultatet for vand eller tørringstab og indholdsbestemmelsen med det angivne grundlag.

Sådan læser du en methylenblåt-etiket i én gennemgang

Find først hydratbetegnelsen og formlen. Hvis etiketten kun siger methylenblåt, må du ikke antage 319.85 g/mol. Læs dernæst grundlaget for indholdsbestemmelsen. En procentangivelse uden formuleringer om modtaget tilstand, tørret basis eller vandfri basis kan ikke bruges direkte til molaritet. Læs for det tredje vand eller tørringstab adskilt fra urenheder. Vand forklarer masseforskelle mellem hydratformer. Beslægtede stoffer, Azure B, metaller, opløsningsmidler og mikrobiologiske prøvninger belyser den kemiske og biologiske renhed. Hold de to grupper adskilt, så opløses de velkendte modsigelser i katalogerne: én post angiver kationen, en anden angiver saltet, og en tredje angiver trihydratet, alle korrekt, fordi hvert tal beskriver en forskellig størrelse.