Trihidrat metilenskog modrila i bezvodni oblik: formula, masa i označavanje

Na dvije boce može pisati metilensko modrilo, a ipak mogu zahtijevati različite odvagane mase za isti pokus. Jedna je označena kao trihidrat metilenskog modrila. Na drugoj piše samo metilensko modrilo. Istraživač odvaže 100 mg iz svake, pripremi isti volumen i dobije različite koncentracije bojila. Nema kontaminacije ni pogreške pri pipetiranju. Ta dva praška jednostavno sadrže različite količine vode po jedinici bojila.

To je ključna razlika pri usporedbi trihidrata metilenskog modrila i metilenskog modrila. Kemijski spoj u oba je slučaja metiltioninijev klorid. Odvagani materijal razlikuje se jer kristalna voda povećava masu, ali ne i količinu bojila. Za pravilan rad s materijalom treba razlikovati tri pojma: identitet hidrata, kemijsku čistoću i osnovu mjerenja. Kemijski pregled strukture i svojstava metilenskog modrila detaljno razlikuje kation bojila od kloridne soli. Ova stranica razlikuje sol od njezinih hidrata.

Bezvodni oblik, hidrat i trihidrat označavaju različite oblike materijala koji se važu

Bezvodni klorid metilenskog modrila ima formulu C16H18ClN3S i molarnu masu 319.85 g/mol prema pretpregledu monografije USP-a za metilensko modrilo. Ta formula opisuje sol bez pripadajuće kristalne vode.

Hidrat metilenskog modrila ista je sol s vezanom vodom u čvrstom stanju, zapisana kao C16H18ClN3S.xH2O. Vrijednost x označava koliko molekula vode pripada jednoj formulskoj jedinki soli u nominalnom sastavu. Ne opisuje vodu dodanu otopini.

Trihidrat metilenskog modrila oblik je u kojem je x jednak 3, zapisan kao C16H18ClN3S.3H2O ili C16H24ClN3O3S, s molarnom masom 373.90 g/mol. Zapis u bazi PubChem za trihidrat metilenskog modrila navodi tu formulu i masu pod CID 104827, dok zapis u bazi PubChem za metilensko modrilo navodi bezvodnu formulu C16H18ClN3S i masu 319.9 g/mol pod CID 6099. U oba zapisa ion bojila ostaje isti: jedan metiltioninijev kation po formulskoj jedinki. Razlikuje se samo pripadajuća voda.

Referentna tablica hidrata i masa

Tablica u nastavku služi kao referentni pregled za ovu stranicu. Molarne mase oblika soli slijede USP. Redak za kation uključen je kako bi izračuni za otopine imali jasno polazište.

Razlika u praksi je velika. Za istu količinu bojila idealni trihidrat ima oko 16.9% veću masu od idealne bezvodne soli jer je 373.90 podijeljeno s 319.85 jednako 1.169. Zamjena tih dvaju oblika stoga uzrokuje pogrešku koncentracije od oko 17% i prije razmatranja bilo kojeg drugog izvora pogreške.

Razrađeni primjeri tumačenja

Primjer 1 polazi od praška. Pretpostavimo da vaga pokazuje 100.0 mg nominalno čistog trihidrata metilenskog modrila. Masa soli izražena kao ekvivalent bezvodne soli iznosi 100.0 mg puta 319.85 podijeljeno s 373.90, što je jednako 85.5 mg. Količina bojila iznosi 0.1000 g podijeljeno s 373.90 g/mol, što je jednako 267.5 micromol metiltioninijeva kationa. Preostalih nominalnih 14.5 mg čini kristalna voda, a ne nečistoća.

Primjer 2 polazi od ciljane koncentracije. Za pripremu 1.000 litre otopine bojila koncentracije 1.000 mM iz idealne bezvodne soli odvažite 319.85 mg. Za pripremu iste otopine iz idealnog trihidrata odvažite 373.90 mg. Svaki izračun pretpostavlja materijal koji u cijelosti odgovara točno navedenom hidratu. Za stvarni prašak provedite korekciju prema certifikatu analize i provjerite je li sadržaj izražen za materijal u zaprimljenom stanju, na osušenoj osnovi ili na bezvodnoj osnovi. Kalkulator molarnosti metilenskog modrila izričito navodi oblik hidrata i osnovu određivanja sadržaja kako se korekcija ne bi izgubila pri pretvorbi jedinica.

Što oznaka jamči, a što ne

Trihidrat metilenskog modrila izričita je tvrdnja: nominalno C16H18ClN3S.3H2O, pri čemu se u izračunima obično koristi 373.90 g/mol, osim ako specifikacija ne navodi drukčije. Hidrat metilenskog modrila manje je precizan naziv. Upućuje na to da se očekuje hidratizirani oblik, ali bez broja, formule, CAS broja ili specifikacije ne utvrđuje koliko vode pripada formuli.

Sam naziv metilensko modrilo ne jamči bezvodni materijal. Farmakopejska monografija naslovljena Methylene Blue i sama navodi C16H18ClN3S.xH2O, bez određene vrijednosti x u naslovnoj definiciji. Nazivi u bazama podataka također mogu zavarati. PubChem svoj zapis za bezvodni oblik, CID 6099, naziva metilenskim modrilom, ali ta konvencija ne znači da svaka komercijalna boca s istim kratkim nazivom sadrži bezvodni materijal. Zajedno razmotrite formulu, CAS broj, oznaku hidrata, gubitak sušenjem ili specifikaciju vode te osnovu određivanja sadržaja.

CAS brojevi pomažu kada su potpuni. Za bezvodni klorid metilenskog modrila uobičajen je 61-73-4, a za trihidrat 7220-79-3. USP također navodi zapise za monohidrat, pentahidrat i opći hidrat. Budući da objedinjeni zapisi u bazama podataka ponekad ponavljaju isti CAS broj za različite oblike, smatrajte CAS dodatnim dokazom, a ne zamjenom za navedenu formulu.

Osnova mjerenja: određivanje sadržaja na osušenoj osnovi, sadržaj vode i čistoća zasebna su ispitivanja

USP definira sadržaj metilenskog modrila kao 97.0% do 103.0% C16H18ClN3S, izračunato na osušenoj osnovi. Taj je izraz važan. Rezultat na osušenoj osnovi matematički uklanja gubitak sušenjem prije iskazivanja sadržaja bojila. Čisti trihidrat i čisti pentahidrat stoga mogu oba biti blizu 100% na osušenoj osnovi, iako se njihove mase po molu u zaprimljenom stanju znatno razlikuju.

Voda se kontrolira zasebno putem gubitka sušenjem. Prema važećoj monografiji, uzorak se suši na 105 stupnjeva C tijekom 5 sati, uz kriterij prihvatljivosti od 8.0% do 24.0%. Gubitak sušenjem mjeri hlapljive tvari uklonjene u tim uvjetima. To nije metoda specifična za vodu u istom smislu kao određivanje vode po Karlu Fischeru i ne utvrđuje kristalnu fazu. Prosječan omjer od približno tri molekule vode po jedinici bojila stoga sam po sebi ne dokazuje jednu određenu kristalnu fazu trihidrata. Istraživanja metilenskog modrila u čvrstom stanju zabilježila su nekoliko hidratnih faza i smjesa, pa je za utvrđivanje identiteta faze potrebna difrakcijska ili toplinska analiza kada je važna sama faza, a ne samo prosječan omjer vode.

To razlikovanje također objašnjava zašto rezultat određivanja sadržaja iznad 100% nije automatski laboratorijska pogreška. Izračun na osušenoj osnovi, korekcija za preostalu vodu, dodijeljena vrijednost referentnog standarda ili nepodudarnost hidratnih oblika mogu utjecati na rezultat. Detaljna analiza slučajeva u članku zašto rezultat određivanja sadržaja metilenskog modrila može biti iznad 100% pokazuje kako pogreške u osnovi izračuna mogu oponašati pogreške u čistoći.

Za kupnju i provjeru kvalitete posljedica je izravna. Sukladnost s USP-om način je na koji kupac dolazi do najvišeg stupnja čistoće dostupnog na tržištu jer specifikacija obuhvaća identitet, sadržaj bojila, organske nečistoće, ostatna otapala, elementarne nečistoće, ostatak nakon žarenja, mikrobiološke granice i bakterijske endotoksine. Većina prodavatelja koji tvrde da su sukladni s USP-om ispituje samo mali dio tog popisa. Blupreme ispituje cijelu specifikaciju USP-a s partnerom za farmaceutsku proizvodnju i objavljuje potpuni certifikat analize, pa se oblik hidrata, rezultat za vodu i sadržaj na osušenoj osnovi mogu razmotriti zajedno, umjesto da se nagađaju prema prednjoj oznaci. Pri usporedbi dobavljača zatražite sva tri podatka: nominalnu formulu hidrata, rezultat za vodu ili gubitak sušenjem te rezultat određivanja sadržaja s navedenom osnovom.

Kako protumačiti oznaku metilenskog modrila u jednom prolazu

Prvo pronađite oznaku hidrata i formulu. Ako na oznaci piše samo metilensko modrilo, nemojte pretpostaviti 319.85 g/mol. Drugo, pročitajte osnovu određivanja sadržaja. Postotak bez naznake da se odnosi na zaprimljeno stanje, osušenu osnovu ili bezvodnu osnovu ne može se izravno upotrijebiti za izračun molarnosti. Treće, razmotrite vodu ili gubitak sušenjem odvojeno od nečistoća. Voda objašnjava razlike u masi između hidratnih oblika. Srodne tvari, Azure B, metali, otapala i mikrobiološka ispitivanja objašnjavaju kemijsku i biološku čistoću. Razlikujte te dvije skupine i prividne proturječnosti koje se često pojavljuju u katalozima nestaju: jedan zapis navodi kation, drugi sol, a treći trihidrat, i svi su točni jer svaki broj opisuje drugi objekt.