Leysni metýlenblás í vatni og gerð lausna úr dufti

Tveir rannsóknatæknar útbúa hvor sína 1 prósents lausn af metýlenbláu úr dufti. Annar vigtar 1.00 gramm og fyllir mæliflöskuna að 100 mL markinu. Hinn vigtar 1.00 gramm, bætir því út í 100 mL af vatni og telur verkinu lokið. Þriðji tæknirinn vigtar 1.00 gramm úr annarri framleiðslulotu og fær mælanlega annan styrk. Allar þrjár flöskurnar eru merktar eins. Engin þeirra inniheldur nákvæmlega það sem miðinn segir, og munurinn stafar af þremur atriðum sem auðvelt er að rugla saman: hversu mikið leysirinn getur leyst upp, hvað vigtaða duftið er í raun og hvað prósentan vísar til.

Þessar leiðbeiningar fjalla eingöngu um gerð lausna á rannsóknastofu: litunarlausnir, vísa, stofnlausnir til efnagreininga og vinnuþynningar. Þetta er ekki uppskrift að lyfi til inntöku eða inndælingar og styrkgildin hér á ekki að túlka sem skammta.

Hvað leysnin ákvarðar og hvað ekki

Leysni metýlenblás í vatni er mikil miðað við litarefni. Í efnisfærslu PubChem um metýlenblátt er tilgreind leysni um 43.6 grömm á lítra við 25 C, sem jafngildir 4.36 grömmum í 100 mL, eða 4.36 prósentum w/v. Í óháðri rannsókn þar sem jafnvægi var náð við sama hitastig mældist leysnin 43.21 g/L, sem staðfesti eldra gildið innan skekkjumarka tilraunarinnar.

Þessi tala er efri mörk, ekki markmið. Stofnlausn sem er 1 prósent er 10 g/L, minna en fjórðungur af efri mörkunum. Stofnlausn sem er 0.1 prósent er 1 g/L, um einn fertugasti þeirra. Ef föst efni sitja eftir í 1 prósents lausn eftir rétta blöndun við stofuhita er vandamálið nánast aldrei leysnimörkin. Yfirleitt hefur duftið ekki blotnað að fullu, vatnið er kalt, duftkekkir þurfa lengri tíma eða uppleysta efnið hefur verið ranglega auðkennt. Heitt vatn og hræring leysa flest þessara vandamála. Ef lausnin var hituð skal láta mæliflöskuna ná aftur kvörðunarhitastigi sínu áður en fyllt er að lokarúmmáli.

Leysni í öðrum leysum er minni og heimildir eru síður samhljóða, meðal annars vegna þess að hýdratform prófaða efnisins er mismunandi. Vatn er áfram viðmiðunarleysir fyrir venjulegar stofnlausnir á rannsóknastofu. Etanól leysir litarefnið upp en getur leyst mun minna magn en vatn, klóróform leysir það einnig upp, pýridín aðeins lítillega og díetýleter nánast alls ekki. Asetón og etýlasetat eru langt undir vatni í mælingaröðum. Við vinnu með aðra leysa en vatn skal líta á gildi úr handbókum sem upphaflegt mat og sannreyna það með þeirri framleiðslulotu sem er notuð, fremur en að líta á það sem mörk við gerð lausnar. Hagnýta atriðið er einfalt: ef markmiðið er skilgreindur styrkur í vatnslausn, 1 prósent eða lægri, gefur vatn mikið svigrúm.

Duftið er ekki alltaf eins

Metýlenblátt duft sem selt er til rannsóknastofunotkunar er klóríðsalt með vatni í kristalgrindinni, og magn þess vatns er breytilegt. Vatnslausa jónin hefur mólmassann 319.85 g/mol. Þríhýdratið, sem algengt er að vísa til, hefur mólmassann 373.90 g/mol og pentahýdratið 409.93 g/mol. Þessi gildi eru skráð í gögnum úr USP-einriti sem tekin eru saman við PubChem-færsluna.

Flöskur á markaði eru oft merktar sem þríhýdrat, CAS 7220-79-3, en rannsóknir á föstu efni hafa sýnt að efnið getur í raun verið pentahýdrat, hýdrat með um 2.2 vatnssameindir, díhýdrat eða mónóhýdrat. Í sumum greiningum finnst enginn aðgreindur kristallaður þríhýdratfasi. Litarefnið er einnig rakadrægt og því breytist vatnsinnihald í opinni flösku með tímanum. Við eigindlega litun skiptir þetta litlu máli. Við megindlega efnagreiningu skiptir það miklu máli og þess vegna leggja leiðbeiningarnar um túlkun magnákvörðunar og vatnsinnihalds á greiningarvottorði meiri áherslu á gögn framleiðslulotunnar en orðið þríhýdrat á merkimiðanum framan á flöskunni.

Af þessu leiða tvær leiðir til leiðréttingar og aðeins skal nota aðra þeirra í einu. Ef vottorðið gefur upp innihald samkvæmt magnákvörðun og vatnsinnihald eða þurrkunartap skal nota þær tölur beint. Ef engin gögn úr vottorði liggja fyrir og tjá þarf styrkinn sem vatnslaust jafngildi skal nota fræðilega hýdratstuðulinn: 373.90 deilt með 319.85, eða 1.169, fyrir efni sem er tilgreint sem þríhýdrat, og 409.93 deilt með 319.85, eða 1.282, fyrir efni sem er tilgreint sem pentahýdrat. Ekki beita báðum leiðréttingunum samtímis. Þá er vatnið talið tvisvar.

Hvað prósenta merkir

Prósent w/v merkir grömm af tilgreindu uppleystu efni í hverjum 100 mL af endanlegri lausn, ekki í hverjum 100 mL af vatninu sem byrjað er með. Því er 1 prósent w/v 1.000 g í 100 mL af endanlegri lausn, sem jafngildir 10 mg/mL eða 10 g/L. Lausn sem er 0.1 prósent inniheldur 0.100 g í 100 mL af endanlegri lausn, sem jafngildir 1 mg/mL. Sá algengi misskilningur að 1 prósent jafngildi 1 mg/mL felur í sér tífalda skekkju og rétt er að athuga alla merkimiða með það í huga.

Síðari hluti skilgreiningarinnar er tilgreining uppleysta efnisins. Lausn sem er 1 prósent miðað við þríhýdratduft eins og það var vigtað og lausn sem er 1 prósent miðað við vatnslaust jafngildi eru ekki sama lausnin. Útreikningsdæmin hér að neðan tilgreina bæði lokarúmmál og viðmið í hvert sinn. Sú venja kemur í veg fyrir vandamálið með rannsóknatæknana þrjá hér að ofan.

Dæmi um gerð lausna með tilgreindum forsendum um hýdrat

Öll dæmin gera ráð fyrir hreinu dufti af tilgreindu hýdrati og vatni sem leysi við stofuhita. Breytið magni í beinu hlutfalli við önnur rúmmál.

Dæmi A: 100.0 mL af 1 prósenti w/v, miðað við þríhýdrat eins og það er vigtað. Vigtið 1.000 g af metýlenbláu þríhýdrati. Bætið við um 70 mL af hreinsuðu vatni, hrærið eða hvirflið þar til efnið er að fullu uppleyst, flytjið allt magnið í 100.0 mL mæliflösku með því að skola ílátið og bætið síðan vatni að markinu. Uppleysta efnið er þríhýdratið sjálft og því er engin leiðrétting fyrir mólmassa gerð. Niðurstaða: 1.000 g í 100.0 mL af endanlegri lausn, eða 10 mg/mL miðað við vigtað duft.

Dæmi B: 100.0 mL af 1 mg/mL, miðað við vatnslaust jafngildi, úr efni sem er tilgreint sem þríhýdrat. Markmiðið er 100.0 mg af vatnslausu metýlenbláu í 100.0 mL af endanlegri lausn. Margfaldið með 1.169 til að leiðrétta fyrir vatnssameindunum þremur: 100.0 mg sinnum 1.169 jafngildir 116.9 mg. Vigtið 116.9 mg af efninu sem er tilgreint sem þríhýdrat, leysið upp í um 70 mL af vatni og fyllið að 100.0 mL lokarúmmáli í mæliflösku. Fyrir efni sem er tilgreint sem pentahýdrat er stuðullinn 1.282 og því þarf 128.2 mg til að ná sama markmiði. Skráið á merkimiðann hvaða stuðull var notaður.

Dæmi C: þynning metýlenblás úr 1 prósents stofnlausn í 0.1 prósent. Notið C1V1 jafngildir C2V2. Til að útbúa 100.0 mL af 0.1 prósents lausn úr 1.0 prósents stofnlausn er nauðsynlegt rúmmál stofnlausnar 0.1 sinnum 100.0 deilt með 1.0, sem er 10.0 mL. Pípettið 10.0 mL af 1 prósents stofnlausninni í 100.0 mL mæliflösku og bætið vatni að markinu. Fyrir greinendur sem kjósa massaeiningar: 1 prósent er 10 mg/mL, þannig að 10.0 mL innihalda 100 mg, og 100 mg í 100.0 mL af endanlegri lausn eru 1 mg/mL, sem er 0.1 prósent.

Dæmi D: 1.000 L af 10 mg/L vinnulausn úr 1 mg/mL stofnlausn. Stofnlausn með styrkinn 1 mg/mL er 1000 mg/L. Nauðsynlegt rúmmál er 10 sinnum 1.000 deilt með 1000, sem er 0.0100 L, eða 10.0 mL. Pípettið 10.0 mL af stofnlausninni og þynnið með vatni að 1.000 L lokarúmmáli. Úr 1 prósents stofnlausn með styrkinn 10,000 mg/L þarf aðeins 1.00 mL, þynnt að 1.000 L, til að ná sama markmiði. Raðþynning í tveimur skrefum gefur betri nákvæmni en ein flutningsmæling í míkrólítrum þegar hlutfallið fer yfir um eitt hundrað.

Hvert þessara dæma er aðeins fullkomin forskrift vegna þess að það inniheldur þrjár upplýsingar: vigtaðan massa ásamt forsendu um hýdrat, lokarúmmál lausnarinnar og viðmið tilgreinds styrks. Færslu í rannsóknabók sem vantar eitthvert þessara þriggja atriða er ekki hægt að endurtaka nákvæmlega.

Vinnulag sem kemur í veg fyrir algengar villur

Leysið duftið fyrst upp í minna rúmmáli en lokarúmmálinu og fyllið síðan að því. Ef duftinu er bætt beint út í vatn sem þegar er í fullu lokarúmmáli verður heildarrúmmál lausnarinnar meira en fyrirhugað mark og styrkurinn of lágur. Skolið úr bikarglasinu yfir í mæliflöskuna svo enginn litur verði eftir. Sterkur liturinn gerir lítið tap sýnilegt, sem er kostur ef það hvetur til þess að allt efnið sé flutt yfir.

Blandið þar til engar agnir eru eftir áður en fyllt er að lokarúmmáli og skoðið lausnina móti ljósi. Síið aðeins þegar aðferðin krefst þess. Metýlenblátt ásogast á sum himnuefni og því getur síun lækkað styrk stofnlausnar sem var nýbúið að staðla. Þetta hefur verið staðfest í rannsóknum á ásogi á himnur og vert er að hafa það í huga þegar síun eða staðfesting styrks er hluti af aðferðinni. Ef síuð stofnlausn þarf að hafa vottaðan styrk skal staðfesta styrkinn eftir síun fremur en fyrir hana.

Geymið tilbúnar lausnir við stofuhita, varðar fyrir sterku ljósi, í raflituðum eða ógegnsæjum flöskum. Merkið þær með uppleystu efni, hýdratviðmiði, styrk, leysi, dagsetningu og nafni þess sem útbjó þær. Litbleiking af völdum langvarandi lýsingar er þekkt niðurbrotsleið og því eru gluggakistur og upplýstir ísskápar óheppilegir geymslustaðir þótt litarefnið virðist stöðugt. Væntingar um stöðugleika og bil milli endurprófana eiga heima í leiðbeiningum um geymslu og stöðugleika tilbúinna lausna. Sem vinnuregla ætti þó að útbúa ferskar stofnlausnir til efnagreininga eða staðfesta styrk þeirra að nýju fremur en að treysta þeim ótakmarkað.

Við meðhöndlun duftsins og þéttra stofnlausna skal nota hanska, augnhlífar, rannsóknaslopp og hlíf yfir vinnuborðinu, ásamt lekavörn undir flöskum. Litarefnið litar húð, fatnað, vinnuborð og plast fljótt. Öryggisblöð birgja flokka duftið sem skaðlegt við inntöku og ertandi fyrir augu og húð, eftir gæðaflokki. Heildarvarúðarráðstafanir eiga heima í leiðbeiningum um örugga meðhöndlun og geymslu, en að halda litarefninu í skefjum er í sjálfu sér gæðaráðstöfun: litarefni á villigötum á glervörum og pípettum getur valdið krossmengun við snefilgreiningu.

Athugasemd um gæðaflokk

Í litunarböð og sýnikennslu hentar hvaða hreina efni í rannsóknastofugæðaflokki sem er, ef það er útbúið með réttum styrk. Við megindlega eða samanburðarmiðaða vinnu skiptir gæðaflokkurinn máli vegna þess að óhreinindin eru mismunandi: leifar af Azure B og skyldum tíazínum, þungmálmar, leifar leysa og örverumagn. Þess vegna er val á gæðaflokki sem fylgir fullkomið greiningarvottorð hluti af lausnargerðinni en ekki aukaatriði sem hugað er að eftir á. Fullkomið skjal um framleiðslulotu tilgreinir auðkenni, innihald samkvæmt magnákvörðun ásamt viðmiði þess, vatnsinnihald og hvaða óhreinindi voru raunverulega prófuð. Þannig byggir hýdratleiðréttingin í dæmunum hér að ofan á mældum gildum í stað forsendunnar um þríhýdrat. Þegar tvær framleiðslulotur gefa mismunandi styrk úr sama vigtaða massa skýrir vottorðið yfirleitt hvers vegna.