Cikk
A metilénkék kémiája: szerkezet, képlet, tulajdonságok és elnevezések
A metilénkék általában metiltioninium-kloridot jelent: olyan sót, amely egy pozitív töltésű szerves festékionból és egy klorid-ellenionból áll. A vízmentes só képlete C₁₆H₁₈ClN₃S, képlet szerinti moláris tömege pedig körülbelül 319.85 g/mol. A kristályvíz megváltoztatja a bemért anyag tömegét anélkül, hogy a festékkation kémiai azonossága megváltozna.
Ez a különbségtétel több látszólagos ellentmondást is felold a kémiai katalógusokban. Egy adatlap helyesen adhat meg nulla nettó töltést a sóra, miközben a festéket kationosként írja le. Egy másik katalógus 373.90 g/mol értéket közölhet, mert az ott szereplő anyag a trihidrát. Mielőtt felhasználna egy tulajdonságértéket, azonosítsa, hogy a szám pontosan mire vonatkozik.
Az elnevezések az anyag különböző szintjeit azonosítják
A ChEBI metilénkék-adatlapja a kloridsót azonosítja, feltünteti a CAS 61-73-4 számot, és felsorolja a metiltioninium-klorid, Basic Blue 9 és C.I. 52015 elnevezéseket. Szisztematikus neve 3,7-bisz(dimetilamino)fenotiazin-5-ium-klorid.
A metiltioninium név „klorid” nélkül a szerves kationt azonosítja. A hidrát megjelölése további különbséget jelez: olyan metilénkék-kloridot, amelyhez a szilárd anyagban meghatározott mennyiségű víz kapcsolódik. Beszerzési specifikációhoz együtt rögzítse a teljes kémiai nevet, a képletet, a hidratáltsági állapotot és a szállítói azonosítót. Ne hagyatkozzon pusztán a színt jelölő szóra. A metilkék és a hasonló nevű festékek összehasonlítása bemutatja, miért jelölhetnek egymáshoz közeli nevek különböző vegyületeket.
A molekulaszerkezetek értelmezése
A szerkezet: a metiltioniniumkation
Jelölések: a kék N szimbólumok három nitrogénatomot jelölnek; a sárga S a ként jelöli; a két külső nitrogénatomhoz egyenként két metilcsoport kapcsolódik. Az ezeken a csoportokon található, felirat nélküli vonalvégek szénatomokat jelölnek a hozzájuk tartozó, külön fel nem tüntetett hidrogénatomokkal. A három kondenzált gyűrű alkotja a központi konjugált vázat. Ez a forrásábra a formális töltés egyik lehetséges ábrázolását mutatja.
A ChEBI kationszerkezetének képlete C₁₆H₁₈N₃S⁺, nettó töltése +1, átlagos tömege pedig 284.408. A dimetilamino-szubsztituensek a 3 és 7 helyzetben találhatók. A rajzon egyetlen atomhoz rendelt formális pozitív jel az adott ábrázolás töltéselszámolásának része; nem tekinthető a teljes elektroneloszlás térképének.
B szerkezet: a kloridsó
Jelölések: a zöld Cl⁻ a klorid-ellenion. Szándékosan nincs összekötve a szerves szerkezettel. Egy +1 töltésű kation és egy −1 töltésű anion semleges képletegységet alkot. Mindkét szerkezeti ábra a ChEBI-ből származik; WebP formátumba alakításuk során a kötések és az atomjelölések változatlanok maradtak.
A PubChem CID 6099 adatlapja másik szisztematikus nevet használ, és eltérően helyezi el a kettős kötéseket és a formális töltést. Ezek az ábrázolások ugyanazt az atomok közötti kapcsolódási rendet őrzik meg. Nem igazolják másik hidrát vagy további összetevő jelenlétét.
Tulajdonságtáblázat forráshivatkozásokkal
Az alábbi, képlet szerinti moláris tömegek a USP metilénkék-monográfiájának előnézetét követik. A fizikai mérési adatok egy meghatározott kereskedelmi trihidrát adatlapjáról származó példák; a rendelkezésre álló mérési feltételeket változatlanul tüntetjük fel.
| Tulajdonság | Érték vagy leírás | Vonatkoztatási alap és értelmezés |
|---|---|---|
| Festékkation | C₁₆H₁₈N₃S⁺; +1; körülbelül 284.41 g/mol | Csak a kation, klorid és víz nélkül; ChEBI 43830 |
| Vízmentes klorid | C₁₆H₁₈ClN₃S; 319.85 g/mol | Semleges sóképletegység; USP |
| Monohidrát | C₁₆H₁₈ClN₃S·H₂O; 337.90 g/mol | Egy vízmolekula sóképletegységenként; USP |
| Trihidrát | C₁₆H₁₈ClN₃S·3H₂O; 373.90 g/mol | Három vízmolekula sóképletegységenként; USP |
| Pentahidrát | C₁₆H₁₈ClN₃S·5H₂O; 409.93 g/mol | Öt vízmolekula sóképletegységenként; USP |
| Fizikai forma | Szilárd | Merck/Sigma 1.04122 termék, trihidrátként megjelölve |
| Közölt szilárdanyag-sűrűség | 1.757 g/cm³, 22 °C-on | 1.04122 termék; nem egy elkészített oldat sűrűsége |
| Közölt halmazsűrűség | 400–600 kg/m³ | Ugyanaz a termék; a porszemcsék közötti üregeket is figyelembe veszi |
| Közölt pH | 3, 20 °C-on, 10 g/L vízben | Ugyanaz a termék, a megadott oldatkörülmények mellett |
| Feltüntetett oldhatóság | 50 g/L | Ugyanaz a termék; a megjelenített adat nem határozza meg a hőmérsékletet |
| Termikus adat | 190 °C, bomlás | Ugyanaz a termék; nem tekinthető fenntartás nélkül egyensúlyi olvadáspontnak |
| pKa | Meghatározott sav–bázis párt és közeget igényel | Nem cserélhető fel egy palack tartalmának vagy egy oldatnak a pH-jával |
A termékspecifikus sorokat a gyártó termékadatlapja támasztja alá. Ezek az adatok hasznos viszonyítási pontok, nem pedig minden porra vagy kész folyadékra érvényes specifikációk. Az adatbázisokban szereplő, képlet szerinti moláris tömegek közötti kisebb eltérések az atomtömegekre vonatkozó konvenciókból és a kerekítésből is adódhatnak; ez más kérdés, mint a hidrátok okozta, sokkal nagyobb különbség.
Miért változtatja meg a hidratáltság a számítást?
Az ideális vízmentes klorid egy millimóljának tömege 319.85 mg; az ideális trihidrát egy millimóljának tömege 373.90 mg. Mindkettő egy millimól festékkationt tartalmaz. A táblázatból számítva a trihidrát tömege körülbelül 16.9%-kal nagyobb ugyanannyi festék esetén.
Ennek megfelelően 1.000 g/L tiszta vízmentes klorid körülbelül 3.13 mmol/L-nek, míg 1.000 g/L tiszta trihidrát körülbelül 2.67 mmol/L-nek felel meg. Ezek képletalapú példák, a tényleges hatóanyag-tartalom vagy a mért víztartalom szerinti korrekció előtt. Használja a metilénkék molaritásszámítóját, hogy a kiválasztott kémiai forma egyértelmű maradjon.
A USP meghatározása a tartalmi meghatározás eredményét szárított anyagra vonatkoztatva adja meg. Ezért a szárított anyagra vonatkoztatott százalékos értéket és a beérkezett állapotú por tömegét együtt kell értelmezni. A kristályvíz önmagában nem bizonyítja szennyeződés jelenlétét. A trihidrát és a vízmentes forma részletes összehasonlítása bemutatja, hogyan kell értelmezni ezeket a jelöléseket.
A töltés önmagában nem igazolja a kolloid jelleget
A „metilénkékszol töltése” kifejezés két külön kérdést mos össze. A festékion töltése +1. Annak megállapításához, hogy egy készítmény szol-e, a diszperz rendszerre vonatkozó információkra van szükség.
Az IUPAC szoldefiníciója folyékony kolloid rendszerre vonatkozik. Ettől még nem lesz egy töltött festék minden oldata kolloid. A semleges sóképlet sem jelenti azt, hogy az oldott ionok egyenként semlegesek lennének. A részecsketöltésre vagy a zéta-potenciálra vonatkozó állításhoz a tényleges készítményt és a mérési körülményeket kell ismerni, nem elegendő önmagában a molekulaképlet.
A pH, a pKa és a polaritás különböző kérdésekre ad választ
Az IUPAC a pH-t az oldatban lévő hidrogénion aktivitásán keresztül határozza meg. A száraz metilénkékpornak ezért nincs önmagában értelmezhető vizes pH-ja. Egy használható pH-adat megadja az oldószert, a koncentrációt, a hőmérsékletet és az összetételt. Puffer hozzáadása megváltoztathatja az oldat pH-ját anélkül, hogy a festék címkéjén feltüntetett kémiai azonosság megváltozna.
Ezzel szemben a savi disszociációs állandó egy meghatározott egyensúlyt ír le, a pKa pedig ennek negatív, 10-es alapú logaritmusa. Egy használható „metilénkék-pKa” adatnak meg kell neveznie a protonált és deprotonált részecskéket, valamint a közeget. Egy önmagában álló számból nem derül ki, hogy az oxidált festékre vagy egy másik kémiai formára vonatkozik-e. A protonátadás és az elektronátadás különböző folyamatok; az utóbbiról a metilénkék és a leukometilénkék redoxkémiájáról szóló cikkben olvashat.
A „poláris vagy apoláris?” kérdéshez is meg kell határozni a vizsgálat célját. A metilénkék-klorid ionos anyag, miközben szerves kationja kiterjedt szénvázat tartalmaz. Ez a leírás hasznosabb, mint az egész anyaghoz egyetlen polaritási értéket rendelni. Amint azt az IUPAC oldószerpolaritásról szóló ismertetője kifejti, a szolvatáció többféle kölcsönhatástól függ. Oldatkészítéshez használja a tervezett oldószerben mért oldhatóságot és az oldhatósági és oldatkészítési útmutatóban megadott körülményeket.
Melyik sűrűség használható az átszámításhoz?
Bár 1 g/cm³ egyenlő 1 g/mL-rel, a mértékegység megváltoztatása nem változtat azon, hogy mit mértek. Egy szilárd anyag sűrűségével nem lehet egy híg oldat milliliterben megadott térfogatát az oldat grammban kifejezett tömegére átszámítani. A por halmazsűrűsége megint más kérdésre ad választ, mert a szemcsék elrendeződése miatt levegő marad közöttük.
A tömeg/térfogat arány tömeg/tömeg arányra történő átszámításához a kész oldat meghatározott hőmérsékleten mért sűrűségére van szükség. Beméréshez és molaritásszámításhoz ellenőrizze az anyag képletét és a tartalmi meghatározás vonatkoztatási alapját. Ha a tulajdonságot a mért objektumhoz igazítja, olyan hibákat előzhet meg, amelyeket több tizedesjegy sem tud kijavítani.