Članak
Kemija metilenskog modrila: struktura, formula, svojstva i nazivi
Metilensko modrilo obično označava metiltioninijev klorid, sol koja sadržava pozitivno nabijeno organsko bojilo i kloridni protuion. Bezvodna sol ima formulu C₁₆H₁₈ClN₃S i molarnu masu približno 319.85 g/mol. Kristalna voda mijenja masu odvaganog materijala, ali ne mijenja identitet njegova kationa bojila.
Ta razlika razjašnjava nekoliko prividnih proturječja u kemijskim katalozima. Zapis može ispravno navoditi nulti ukupni naboj soli, a istodobno opisivati bojilo kao kationsko. Drugi katalog može navoditi 373.90 g/mol jer je njegov materijal trihidrat. Prije primjene nekog svojstva utvrdite što navedena vrijednost opisuje.
Nazivi označavaju različite razine materijala
ChEBI zapis za metilensko modrilo identificira kloridnu sol, navodi CAS 61-73-4 i uključuje nazive metiltioninijev klorid, bazno modrilo 9 i C.I. 52015. Njegov je sustavni naziv 3,7-bis(dimetilamino)fenotiazin-5-ijev klorid.
Naziv metiltioninij bez riječi „klorid” označava organski kation. Oznaka hidrata dodaje još jednu razliku: klorid metilenskog modrila povezan s navedenom količinom vode u krutini. U specifikaciji za nabavu zajedno zabilježite puni kemijski naziv, formulu, hidratni oblik i dobavljačev identifikator. Nemojte se oslanjati samo na riječ koja označava boju. Usporedba metilnog modrila i bojila sličnih naziva objašnjava zašto slični nazivi mogu označavati različite kemikalije.
Kako čitati molekulske strukture
Struktura A: metiltioninijev kation
Oznake: plavi simboli N označavaju tri atoma dušika; žuti S označava sumpor; svaki od dvaju vanjskih atoma dušika nosi dvije metilne skupine. Neoznačeni krajevi crta na tim skupinama predstavljaju atome ugljika s pripadajućim, neizričito prikazanim atomima vodika. Tri kondenzirana prstena tvore središnji konjugirani kostur. Ovaj izvorni crtež prikazuje jedan način prikaza formalnog naboja.
ChEBI struktura kationa ima formulu C₁₆H₁₈N₃S⁺, ukupni naboj +1 i prosječnu masu 284.408. Položaji 3 i 7 nose dimetilamino supstituente. Formalni znak plus na jednom atomu u crtežu služi za bilježenje naboja u tom prikazu; ne treba ga tumačiti kao prikaz potpune raspodjele elektrona.
Struktura B: kloridna sol
Oznake: zeleni Cl⁻ predstavlja kloridni protuion. Namjerno je odvojen od organske strukture. Jedan kation naboja +1 i jedan anion naboja −1 daju neutralnu formulsku jedinku. Oba strukturna crteža preuzeta su iz ChEBI-ja i pretvorena u WebP bez promjene veza ili oznaka atoma.
PubChem zapis za CID 6099 upotrebljava alternativni sustavni naziv i drukčiji raspored dvostrukih veza i formalnog naboja. Ti prikazi zadržavaju istu povezanost atoma. Ne dokazuju prisutnost drukčijeg hidrata ili dodatnog sastojka.
Tablica svojstava s izvorima
Molarne mase navedene u nastavku slijede pregled USP monografije za metilensko modrilo. Fizikalna mjerenja primjeri su iz zapisa za određeni komercijalni trihidrat, uz očuvane dostupne podatke o uvjetima mjerenja.
| Svojstvo | Vrijednost ili opis | Osnova i tumačenje |
|---|---|---|
| Kation bojila | C₁₆H₁₈N₃S⁺; +1; oko 284.41 g/mol | Samo kation, bez klorida i vode; ChEBI 43830 |
| Bezvodni klorid | C₁₆H₁₈ClN₃S; 319.85 g/mol | Neutralna formulska jedinka soli; USP |
| Monohidrat | C₁₆H₁₈ClN₃S·H₂O; 337.90 g/mol | Jedna molekula vode po formulskoj jedinki soli; USP |
| Trihidrat | C₁₆H₁₈ClN₃S·3H₂O; 373.90 g/mol | Tri molekule vode po formulskoj jedinki soli; USP |
| Pentahidrat | C₁₆H₁₈ClN₃S·5H₂O; 409.93 g/mol | Pet molekula vode po formulskoj jedinki soli; USP |
| Fizikalni oblik | Krutina | Merck/Sigma proizvod 1.04122, označen kao trihidrat |
| Navedena gustoća krutine | 1.757 g/cm³ pri 22 °C | Proizvod 1.04122; nije gustoća pripremljene otopine |
| Navedena nasipna gustoća | 400–600 kg/m³ | Isti proizvod; uključuje prostore između čestica praha |
| Navedeni pH | 3 pri 20 °C, 10 g/L u vodi | Isti proizvod i navedeni uvjeti otopine |
| Navedena topljivost | 50 g/L | Isti proizvod; prikazani podatak ne navodi temperaturu |
| Toplinski podatak | 190 °C, raspadanje | Isti proizvod; nije ravnotežna temperatura taljenja bez dodatnih napomena |
| pKa | Zahtijeva definirani par kiseline i baze te medij | Nije zamjenjiv s pH vrijednošću sadržaja boce ili otopine |
Proizvođačev zapis o proizvodu potkrepljuje retke koji se odnose na taj proizvod. Ti su podaci korisne referentne vrijednosti, a ne specifikacije za svaki prah ili gotovu tekućinu. Male razlike između molarnih masa u bazama podataka mogu također odražavati konvencije o atomskim masama i zaokruživanje; to je zasebno pitanje u odnosu na mnogo veću razliku zbog hidratacije.
Zašto hidratacija mijenja izračun
Jedan milimol idealnog bezvodnog klorida ima masu 319.85 mg; jedan milimol idealnog trihidrata ima masu 373.90 mg. Svaki sadržava jedan milimol kationa bojila. Prema izračunu iz tablice, masa trihidrata za istu količinu bojila približno je 16.9% veća.
Stoga 1.000 g/L čistog bezvodnog klorida odgovara približno 3.13 mmol/L, dok 1.000 g/L čistog trihidrata odgovara približno 2.67 mmol/L. To su primjeri temeljeni na formulama, prije korekcije prema stvarnom analitički određenom sadržaju ili izmjerenom sadržaju vode. Upotrijebite kalkulator molarnosti metilenskog modrila kako bi odabrani kemijski oblik ostao izričito naveden.
Definicija USP-a izražava analitički određeni sadržaj na osnovi osušene tvari. Postotak na osnovi osušene tvari i masu praha u zaprimljenom stanju stoga treba tumačiti zajedno. Kristalna voda nije automatski dokaz onečišćenja. Detaljna usporedba trihidrata i bezvodnog oblika objašnjava kako čitati te oznake.
Naboj ne dokazuje da je pripravak koloid
Izraz „naboj sola metilenskog modrila” spaja dva zasebna pitanja. Ion bojila ima naboj +1. Da bi se utvrdilo je li pripravak sol, potrebne su informacije o disperznom sustavu.
IUPAC-ova definicija sola odnosi se na fluidni koloidni sustav. To ne znači da je svaka otopina nabijenog bojila koloid. Isto tako, neutralna formula soli ne znači da su njezini otopljeni ioni pojedinačno neutralni. Tvrdnja o naboju čestica ili zeta-potencijalu zahtijeva podatke o stvarnom pripravku i uvjetima mjerenja, a ne samo molekulsku formulu.
pH, pKa i polarnost odgovaraju na različita pitanja
IUPAC definira pH preko aktiviteta vodikovih iona u otopini. Suhi prah metilenskog modrila stoga nema vlastitu pH vrijednost u vodi. Koristan podatak o pH vrijednosti navodi otapalo, koncentraciju, temperaturu i formulaciju. Dodavanje pufera može promijeniti pH otopine bez promjene identiteta navedenog na etiketi bojila.
Nasuprot tome, konstanta disocijacije kiseline opisuje određenu ravnotežu, a pKa je njezin negativni logaritam s bazom 10. Upotrebljiv podatak „pKa metilenskog modrila” mora navoditi protoniranu i deprotoniranu vrstu te medij. Sama brojčana vrijednost ne govori odnosi li se na oksidirano bojilo ili neki drugi kemijski oblik. Prijenos protona i prijenos elektrona različiti su procesi; za potonji pogledajte redoks-kemiju metilenskog modrila i leukometilenskog modrila.
Pitanje „polarno ili nepolarno?” također zahtijeva definiranu svrhu. Klorid metilenskog modrila ionski je spoj, dok njegov organski kation sadržava razgranat ugljikov kostur. Taj je opis korisniji od dodjeljivanja jedne ocjene polarnosti cijeloj tvari. Kao što objašnjava IUPAC-ova rasprava o polarnosti otapala, solvatacija ovisi o više međudjelovanja. Pri pripremi upotrebljavajte izmjerenu topljivost u predviđenom otapalu i uvjete iz vodiča za topljivost i pripremu otopina.
Koju gustoću treba upotrijebiti pri pretvorbi?
Iako je 1 g/cm³ jednako 1 g/mL, promjena jedinice ne mijenja ono što je izmjereno. Gustoća krutine ne može se upotrijebiti za pretvaranje mililitara razrijeđene otopine u grame te otopine. Nasipna gustoća praha odgovara na još jedno, drukčije pitanje jer pri slaganju čestica među njima ostaje zrak.
Za pretvorbu iz mase po volumenu u masu po masi pribavite gustoću gotove otopine pri navedenoj temperaturi. Za vaganje i molarnost potvrdite formulu materijala i osnovu na kojoj je izražen analitički određeni sadržaj. Usklađivanje svojstva s predmetom mjerenja sprječava pogreške koje dodatna decimalna mjesta ne mogu ispraviti.