मेथिलीन ब्लू की विलेयता और घोल तैयार करना: प्रयोगशाला मार्गदर्शिका

दो तकनीशियन पाउडर से मेथिलीन ब्लू का 1 प्रतिशत घोल बनाते हैं। एक 1.00 ग्राम तौलकर फ्लास्क में घोल का आयतन 100 mL तक करता है। दूसरा 1.00 ग्राम तौलकर उसे 100 mL पानी में मिलाता है और काम पूरा मान लेता है। तीसरा तकनीशियन किसी दूसरे बैच का 1.00 ग्राम तौलता है और उसे मापने योग्य रूप से अलग सांद्रता मिलती है। तीनों बोतलों पर एक जैसा लेबल लगा है। किसी भी बोतल की सामग्री पूरी तरह लेबल के अनुरूप नहीं है। ये अंतर तीन ऐसी बातों से आते हैं जिन्हें आसानी से एक-दूसरे से मिला दिया जाता है: विलायक कितना पदार्थ घोल सकता है, तौला गया पाउडर वास्तव में क्या है और प्रतिशत किस आधार पर दिया गया है।

यह मार्गदर्शिका केवल प्रयोगशाला में घोल तैयार करने के लिए है: अभिरंजक, सूचक, विश्लेषणात्मक स्टॉक घोल और कार्यशील तनु घोल। यह मुख से ली जाने वाली या इंजेक्शन द्वारा दी जाने वाली दवा बनाने की विधि नहीं है, और यहाँ दी गई सांद्रताओं को खुराक नहीं समझना चाहिए।

विलेयता क्या तय करती है और क्या नहीं

किसी रंजक के लिए पानी में मेथिलीन ब्लू की विलेयता अधिक है। मेथिलीन ब्लू के लिए PubChem यौगिक रिकॉर्ड में 25 C पर लगभग 43.6 ग्राम प्रति लीटर बताया गया है, जो 4.36 ग्राम प्रति 100 mL या 4.36 प्रतिशत w/v के बराबर है। उसी तापमान पर एक स्वतंत्र साम्यावस्था अध्ययन में 43.21 g/L मापा गया और प्रयोगात्मक त्रुटि की सीमा के भीतर पुराने मान की पुष्टि हुई।

यह संख्या अधिकतम सीमा है, लक्ष्य नहीं। 1 प्रतिशत स्टॉक घोल की सांद्रता 10 g/L होती है, जो अधिकतम सीमा के एक चौथाई से भी कम है। 0.1 प्रतिशत स्टॉक घोल की सांद्रता 1 g/L होती है, जो उस सीमा का लगभग एक चालीसवाँ भाग है। यदि कमरे के तापमान पर ठीक से मिलाने के बाद भी 1 प्रतिशत घोल में ठोस कण बने रहते हैं, तो समस्या लगभग कभी भी विलेयता की सीमा नहीं होती। आम तौर पर कारण होता है पाउडर का पूरी तरह न भीगना, ठंडा पानी, पाउडर की ऐसी गांठें जिन्हें अधिक समय चाहिए, या विलेय की गलत पहचान। गर्म पानी और हिलाने से इनमें से अधिकांश समस्याएँ हल हो जाती हैं। यदि गर्म किया गया हो, तो अंतिम आयतन तक पानी मिलाने से पहले फ्लास्क को उसके अंशांकन तापमान पर वापस आने दें।

अन्य विलायकों में विलेयता कम है और अलग-अलग स्रोतों के मानों में अधिक अंतर मिलता है। इसका एक कारण यह है कि परीक्षण की गई सामग्री की हाइड्रेट अवस्था अलग होती है। नियमित प्रयोगशाला स्टॉक घोलों के लिए पानी ही संदर्भ विलायक है। एथेनॉल रंजक को घोलता है, लेकिन पानी की तुलना में काफी कम मात्रा में; क्लोरोफॉर्म भी इसे घोलता है, पिरिडीन केवल थोड़ा और डाइएथिल ईथर व्यावहारिक रूप से नहीं घोलता। मापी गई शृंखलाओं में एसीटोन और एथिल एसीटेट की विलेयता पानी से बहुत कम है। गैर-जलीय कार्य में किसी भी संदर्भ पुस्तिका के मान को प्रारंभिक अनुमान मानें और वास्तविक बैच के साथ उसकी पुष्टि करें; उसे घोल तैयार करने की निश्चित सीमा न मानें। व्यावहारिक बात सरल है: यदि लक्ष्य 1 प्रतिशत या उससे कम की निर्धारित जलीय सांद्रता है, तो पानी पर्याप्त गुंजाइश देता है।

पाउडर हमेशा एक जैसा नहीं होता

प्रयोगशाला उपयोग के लिए बेचा जाने वाला मेथिलीन ब्लू पाउडर एक क्लोराइड लवण है, जिसकी क्रिस्टल जालक संरचना में पानी होता है और उस पानी की मात्रा बदलती रहती है। निर्जल आयन का आणविक भार 319.85 g/mol है। आम तौर पर उल्लिखित ट्राइहाइड्रेट का आणविक भार 373.90 g/mol और पेंटाहाइड्रेट का 409.93 g/mol है। ये मान PubChem रिकॉर्ड के साथ संक्षेप में दिए गए USP मोनोग्राफ डेटा में सूचीबद्ध हैं।

व्यावसायिक बोतलों पर अक्सर ट्राइहाइड्रेट, CAS 7220-79-3 लिखा होता है, लेकिन ठोस-अवस्था अध्ययनों में पाया गया है कि वास्तविक सामग्री पेंटाहाइड्रेट, लगभग 2.2 जल अणुओं वाला आंशिक हाइड्रेट, डाइहाइड्रेट या मोनोहाइड्रेट हो सकती है। कुछ विश्लेषणों में अलग क्रिस्टलीय ट्राइहाइड्रेट अवस्था नहीं मिली। यह रंजक आर्द्रताग्राही भी है, इसलिए खुली बोतल में जल की मात्रा बदलती रहती है। गुणात्मक अभिरंजन के लिए इससे बहुत कम फर्क पड़ता है। मात्रात्मक विश्लेषणात्मक कार्य में इसका बहुत महत्व है। इसी कारण विश्लेषण प्रमाणपत्र में मात्रा-निर्धारण और जल की मात्रा पढ़ने का मार्गदर्शन सामने के लेबल पर लिखे ट्राइहाइड्रेट शब्द की तुलना में बैच के दस्तावेज़ को अधिक प्रामाणिक मानता है।

इससे सुधार के दो तरीके निकलते हैं, और एक समय में केवल एक का उपयोग करना चाहिए। यदि प्रमाणपत्र में मात्रा-निर्धारण और जल की मात्रा या सुखाने पर भार में कमी दी गई है, तो सीधे उन्हीं संख्याओं का उपयोग करें। यदि प्रमाणपत्र का कोई डेटा उपलब्ध नहीं है और सांद्रता को निर्जल समतुल्य आधार पर व्यक्त करना आवश्यक है, तो सैद्धांतिक हाइड्रेट गुणक लगाएँ: नाममात्र ट्राइहाइड्रेट के लिए 373.90 को 319.85 से भाग देने पर 1.169, और नाममात्र पेंटाहाइड्रेट के लिए 409.93 को 319.85 से भाग देने पर 1.282। दोनों सुधार एक साथ न लगाएँ। ऐसा करने से पानी का समायोजन दो बार हो जाता है।

प्रतिशत का क्या अर्थ है

प्रतिशत w/v का अर्थ है अंतिम घोल के प्रति 100 mL में निर्दिष्ट विलेय के ग्राम, न कि शुरुआती पानी के प्रति 100 mL में। इसलिए 1 प्रतिशत w/v का अर्थ है अंतिम 100 mL में 1.000 g, जो 10 mg/mL या 10 g/L के बराबर है। 0.1 प्रतिशत घोल में अंतिम 100 mL में 0.100 g होता है, जो 1 mg/mL के बराबर है। 1 प्रतिशत को 1 mg/mL समझ लेने की सामान्य भूल दस गुना त्रुटि है, इसलिए हर लेबल पर इसकी जाँच करना उपयोगी है।

परिभाषा का दूसरा हिस्सा विलेय का स्पष्ट विवरण है। तौले गए ट्राइहाइड्रेट पाउडर के आधार पर बना 1 प्रतिशत घोल और निर्जल समतुल्य के रूप में व्यक्त 1 प्रतिशत घोल अलग-अलग घोल हैं। नीचे दिए गए गणना सहित उदाहरणों में हर बार अंतिम आयतन और आधार दोनों स्पष्ट किए गए हैं। यही आदत ऊपर बताई गई तीन तकनीशियनों वाली समस्या से बचाती है।

हाइड्रेट संबंधी मान्यताओं सहित घोल तैयार करने के उदाहरण

सभी उदाहरणों में बताए गए हाइड्रेट का शुद्ध पाउडर और कमरे के तापमान पर विलायक के रूप में पानी माना गया है। अन्य आयतनों के लिए मात्राएँ समान अनुपात में बदलें।

उदाहरण A: तौले गए ट्राइहाइड्रेट के आधार पर 1 प्रतिशत w/v का 100.0 mL घोल। मेथिलीन ब्लू ट्राइहाइड्रेट का 1.000 g तौलें। लगभग 70 mL शुद्ध पानी डालें, पूरी तरह घुलने तक हिलाएँ या घुमाएँ, पात्र को धोते हुए पूरे घोल को 100.0 mL आयतनमापी फ्लास्क में स्थानांतरित करें, फिर निशान तक पानी डालें। विलेय स्वयं ट्राइहाइड्रेट है, इसलिए आणविक भार का कोई सुधार लागू नहीं होता। परिणाम: अंतिम 100.0 mL में 1.000 g, या तौले गए पाउडर के आधार पर 10 mg/mL।

उदाहरण B: नाममात्र ट्राइहाइड्रेट से निर्जल समतुल्य आधार पर 1 mg/mL का 100.0 mL घोल। लक्ष्य अंतिम 100.0 mL में 100.0 mg निर्जल मेथिलीन ब्लू है। तीन जल अणुओं के लिए सुधार करने हेतु 1.169 से गुणा करें: 100.0 mg गुणा 1.169 बराबर 116.9 mg। नाममात्र ट्राइहाइड्रेट का 116.9 mg तौलें, लगभग 70 mL पानी में घोलें और आयतनमापी फ्लास्क में अंतिम आयतन 100.0 mL तक करें। नाममात्र पेंटाहाइड्रेट के लिए गुणक 1.282 है, इसलिए उसी लक्ष्य के लिए 128.2 mg चाहिए। लेबल पर लिखें कि किस गुणक का उपयोग किया गया।

उदाहरण C: मेथिलीन ब्लू के 1 प्रतिशत स्टॉक घोल का 0.1 प्रतिशत तक तनुकरण। C1V1 बराबर C2V2 का उपयोग करें। 1.0 प्रतिशत स्टॉक घोल से 0.1 प्रतिशत का 100.0 mL घोल बनाने के लिए आवश्यक स्टॉक आयतन है 0.1 गुणा 100.0 को 1.0 से भाग देना, यानी 10.0 mL। 1 प्रतिशत स्टॉक घोल का 10.0 mL पिपेट से 100.0 mL फ्लास्क में डालें और निशान तक पानी मिलाएँ। द्रव्यमान इकाइयों को प्राथमिकता देने वाले विश्लेषकों के लिए: 1 प्रतिशत का अर्थ 10 mg/mL है, इसलिए 10.0 mL में 100 mg होता है, और अंतिम 100.0 mL में 100 mg का अर्थ 1 mg/mL है, जो 0.1 प्रतिशत है।

उदाहरण D: 1 mg/mL स्टॉक घोल से 10 mg/L का 1.000 L कार्यशील घोल। 1 mg/mL स्टॉक घोल की सांद्रता 1000 mg/L है। आवश्यक आयतन है 10 गुणा 1.000 को 1000 से भाग देना, यानी 0.0100 L या 10.0 mL। स्टॉक घोल का 10.0 mL पिपेट से लें और पानी से तनु करके अंतिम आयतन 1.000 L करें। 10,000 mg/L वाले 1 प्रतिशत स्टॉक घोल से उसी लक्ष्य के लिए केवल 1.00 mL लेकर अंतिम आयतन 1.000 L करना होगा। जब अनुपात लगभग एक सौ से अधिक हो, तो दो चरणों में क्रमिक तनुकरण, एक बार में माइक्रोलीटर मात्रा स्थानांतरित करने की तुलना में बेहतर सटीकता देता है।

इनमें से प्रत्येक विवरण केवल इसलिए पूर्ण है क्योंकि इसमें तीन तथ्य हैं: हाइड्रेट की मान्यता सहित तौला गया द्रव्यमान, घोल का अंतिम आयतन और बताई गई सांद्रता का आधार। नोटबुक की प्रविष्टि में इन तीनों में से कोई भी एक बात गायब हो, तो उसे बिल्कुल उसी तरह दोहराया नहीं जा सकता।

सामान्य त्रुटियों से बचाने वाली प्रक्रिया

पहले पाउडर को अंतिम आयतन से कम पानी में घोलें, फिर आयतन पूरा करें। पानी के पूरे अंतिम आयतन में सीधे पाउडर मिलाने से घोल का कुल आयतन इच्छित निशान से अधिक हो जाता है और सांद्रता कम निकलती है। बीकर को धोकर उसका पानी भी फ्लास्क में डालें ताकि कोई रंग पीछे न रह जाए; गहरे रंग के कारण छोटी हानियाँ भी दिखाई देती हैं। यदि इससे पूरा पदार्थ स्थानांतरित करने में मदद मिले, तो यह एक लाभ है।

अंतिम आयतन तक पहुँचाने से पहले तब तक मिलाएँ जब तक कोई कण न बचे, और प्रकाश के सामने रखकर निरीक्षण करें। छानें केवल तभी जब विधि में ऐसा करने को कहा गया हो। मेथिलीन ब्लू कुछ झिल्ली सामग्रियों की सतह पर अधिशोषित हो जाता है, इसलिए छानने से ऐसे स्टॉक घोल की सांद्रता कम हो सकती है जिसका अभी-अभी मानकीकरण किया गया हो। यह बात झिल्ली अधिशोषण अध्ययनों में दर्ज है और जब भी छानना या सांद्रता की पुष्टि करना विधि का हिस्सा हो, इसे याद रखना चाहिए। यदि छने हुए स्टॉक घोल की सांद्रता प्रमाणित होनी चाहिए, तो छानने से पहले नहीं, बाद में सांद्रता की पुष्टि करें।

तैयार घोलों को कमरे के तापमान पर अंबर रंग की या अपारदर्शी बोतलों में तेज प्रकाश से बचाकर रखें। लेबल पर विलेय, हाइड्रेट का आधार, सांद्रता, विलायक, तारीख और तैयार करने वाले का नाम लिखें। लगातार प्रकाश पड़ने से रंग का फीका पड़ना एक ज्ञात अपघटन मार्ग है, इसलिए खिड़की की चौखट और रोशनी वाले रेफ्रिजरेटर भंडारण के लिए उपयुक्त नहीं हैं, भले ही रंजक स्थिर दिखाई दे। स्थिरता संबंधी अपेक्षाएँ और दोबारा परीक्षण के अंतराल तैयार घोलों के भंडारण और स्थिरता संबंधी मार्गदर्शन का विषय हैं। फिर भी, व्यावहारिक नियम यह है कि विश्लेषणात्मक स्टॉक घोलों पर अनिश्चित काल तक भरोसा करने के बजाय उन्हें नया तैयार करना या उनकी दोबारा पुष्टि करना चाहिए।

पाउडर और सांद्र स्टॉक घोलों को संभालते समय दस्ताने, आँखों की सुरक्षा, लैब कोट और कार्यमेज पर सुरक्षात्मक आवरण का उपयोग करें। बोतलों के लिए रिसाव रोकने वाला अतिरिक्त पात्र रखें। रंजक त्वचा, कपड़ों, कार्यमेज और प्लास्टिक पर जल्दी दाग लगाता है। आपूर्तिकर्ताओं की सुरक्षा डेटा शीट में ग्रेड के अनुसार पाउडर को निगलने पर हानिकारक तथा आँखों और त्वचा में जलन पैदा करने वाला बताया गया है। पूरी सावधानियाँ सुरक्षित संचालन और भंडारण की पद्धतियों का विषय हैं, लेकिन दाग लगने पर नियंत्रण अपने आप में गुणवत्ता का एक उपाय है: काँच के उपकरणों और पिपेटों पर अनचाहा रंजक सूक्ष्म मात्रा के विश्लेषण में पार-संदूषण का स्रोत बनता है।

ग्रेड पर एक टिप्पणी

अभिरंजन स्नानों और प्रदर्शनों के लिए, सही सांद्रता पर तैयार किया गया कोई भी स्वच्छ प्रयोगशाला ग्रेड काम करता है। मात्रात्मक या तुलनात्मक कार्य के लिए ग्रेड महत्वपूर्ण है, क्योंकि अशुद्धियाँ अलग-अलग होती हैं: अवशिष्ट Azure B और संबंधित थियाज़ीन, भारी धातुएँ, अवशिष्ट विलायक और सूक्ष्मजीवी भार। इसी कारण पूर्ण विश्लेषण प्रमाणपत्र वाले ग्रेड का चयन घोल तैयार करने की प्रक्रिया का हिस्सा है, बाद में सोची जाने वाली बात नहीं। बैच का पूरा दस्तावेज़ पहचान, आधार सहित मात्रा-निर्धारण, जल की मात्रा और वास्तव में जाँची गई अशुद्धियों के समूह की जानकारी देता है। इससे ऊपर के उदाहरणों में हाइड्रेट सुधार के लिए नाममात्र ट्राइहाइड्रेट की मान्यता के बजाय मापे गए मानों का उपयोग किया जाता है। जब समान तौले गए द्रव्यमान से दो बैच अलग-अलग सांद्रताएँ देते हैं, तो प्रमाणपत्र आम तौर पर उसका कारण स्पष्ट कर देता है।