Blu di metilene triidrato e materiale anidro a confronto: formula, massa ed etichettatura

Due flaconi possono riportare entrambi la dicitura blu di metilene e richiedere comunque masse pesate diverse per lo stesso esperimento. Uno è etichettato come blu di metilene triidrato. L'altro riporta soltanto blu di metilene. Un ricercatore pesa 100 mg da ciascuno, prepara lo stesso volume e ottiene concentrazioni diverse di colorante. Non c'è alcuna contaminazione né alcun errore di pipettaggio. Le due polveri contengono semplicemente quantità diverse d'acqua per unità di colorante.

Questo è il concetto centrale nel confronto tra blu di metilene triidrato e blu di metilene. La specie chimica è il cloruro di metiltioninio in entrambi i casi. Il materiale pesato è diverso perché l'acqua di cristallizzazione aggiunge massa senza aggiungere colorante. Per lavorare correttamente con il materiale, occorre tenere distinti tre concetti: identità dell'idrato, purezza chimica e base di misura. Il riferimento chimico sulla struttura e sulle proprietà del blu di metilene distingue in dettaglio il catione colorante dal sale cloruro. Questa pagina distingue il sale dai suoi idrati.

Anidro, idrato e triidrato indicano forme pesate diverse

Il cloruro di blu di metilene anidro ha formula C16H18ClN3S e massa formula 319.85 g/mol nell'anteprima della monografia USP sul blu di metilene. La formula descrive il sale senza acqua di cristallizzazione associata.

Un idrato di blu di metilene è lo stesso sale associato ad acqua nel solido, indicato come C16H18ClN3S.xH2O. Il valore di x indica quante molecole d'acqua corrispondono a un'unità formula del sale nella composizione nominale. Non descrive l'acqua aggiunta a una soluzione.

Il blu di metilene triidrato corrisponde al caso in cui x è uguale a 3, indicato come C16H18ClN3S.3H2O oppure C16H24ClN3O3S, con massa formula 373.90 g/mol. La scheda PubChem del blu di metilene triidrato riporta questa formula e questa massa sotto il CID 104827, mentre la scheda PubChem del blu di metilene riporta la formula anidra C16H18ClN3S e la massa 319.9 g/mol sotto il CID 6099. In entrambe le schede lo ione colorante è invariato: un catione metiltioninio per unità formula. Cambia soltanto l'acqua associata.

Tabella di riferimento degli idrati e delle masse

La tabella seguente costituisce il riferimento per questa pagina. Le masse formula delle forme saline seguono USP. La riga del catione è inclusa per fornire un punto di partenza chiaro ai calcoli delle soluzioni.

La differenza pratica è notevole. A parità di quantità di colorante, il triidrato ideale pesa circa il 16.9% in più del sale anidro ideale, perché 373.90 diviso per 319.85 è uguale a 1.169. Confondere le due forme produce quindi un errore di concentrazione di circa il 17%, prima ancora di considerare qualsiasi altra fonte di errore.

Esempi di interpretazione con calcoli

L'esempio 1 parte dalla polvere. Supponiamo che una bilancia indichi 100.0 mg di blu di metilene triidrato nominalmente puro. La massa di sale equivalente anidro è 100.0 mg moltiplicati per 319.85 e divisi per 373.90, pari a 85.5 mg. La quantità di colorante è 0.1000 g divisi per 373.90 g/mol, pari a 267.5 micromol di catione metiltioninio. I restanti 14.5 mg nominali sono acqua di cristallizzazione, non impurità.

L'esempio 2 parte da una concentrazione obiettivo. Per preparare 1.000 litro di soluzione di colorante a 1.000 mM a partire dal sale anidro ideale, pesare 319.85 mg. Per preparare la stessa soluzione a partire dal triidrato ideale, pesare 373.90 mg. Ogni calcolo presuppone un materiale costituito esattamente dall'idrato dichiarato e con titolo pieno. Per una polvere reale, applicare la correzione sulla base del certificato di analisi e verificare se il titolo è espresso sul materiale tal quale, sulla sostanza essiccata o su base anidra. Il calcolatore della molarità del blu di metilene mantiene esplicite la forma idrata e la base del titolo, affinché la correzione non vada persa nella conversione delle unità.

Che cosa garantisce un'etichetta e che cosa no

Blu di metilene triidrato è una dichiarazione esplicita: formula nominale C16H18ClN3S.3H2O, normalmente calcolata con una massa di 373.90 g/mol, salvo diversa indicazione nella specifica. Blu di metilene idrato è una dicitura meno precisa. Segnala che il materiale è inteso come idrato, ma, senza un numero, una formula, un numero CAS o una specifica, non stabilisce quanta acqua appartenga alla formula.

La sola dicitura blu di metilene non garantisce che il materiale sia anidro. La stessa voce della farmacopea intitolata Blu di metilene è espressa come C16H18ClN3S.xH2O, con x non specificato nel titolo. Anche la nomenclatura delle banche dati può trarre in inganno. PubChem chiama blu di metilene la propria voce relativa alla forma anidra, CID 6099, ma questa convenzione non rende anidro il contenuto di ogni flacone commerciale che riporta lo stesso nome abbreviato. Occorre leggere insieme formula, numero CAS, designazione dell'idrato, perdita all'essiccamento o specifica dell'acqua e base del titolo.

I numeri CAS sono utili quando le informazioni sono complete. Il cloruro di blu di metilene anidro è comunemente identificato da 61-73-4 e il triidrato da 7220-79-3. USP elenca anche voci per monoidrato, pentaidrato e un idrato generico. Poiché le schede aggregate delle banche dati talvolta ripetono un numero CAS per forme diverse, considerare il CAS come un elemento di supporto, non come un sostituto della formula dichiarata.

Base di misura: titolo sulla sostanza essiccata, contenuto d'acqua e purezza sono prove distinte

USP definisce il contenuto di blu di metilene come compreso tra 97.0% e 103.0% di C16H18ClN3S, calcolato sulla sostanza essiccata. Questa espressione è importante. Un risultato sulla sostanza essiccata elimina matematicamente la perdita all'essiccamento prima di esprimere il contenuto di colorante. Il triidrato puro e il pentaidrato puro possono quindi entrambi avvicinarsi al 100% sulla sostanza essiccata, anche se le loro masse per mole allo stato tal quale differiscono sostanzialmente.

L'acqua viene controllata separatamente attraverso la perdita all'essiccamento. La monografia attuale prevede l'essiccamento del campione a 105 gradi C per 5 ore, con un intervallo di accettazione da 8.0% a 24.0%. La perdita all'essiccamento misura le sostanze volatili eliminate in queste condizioni. Non è un metodo specifico per l'acqua nello stesso senso di una determinazione dell'acqua con il metodo Karl Fischer e non identifica una fase cristallina. Un rapporto medio vicino a tre molecole d'acqua per unità di colorante non dimostra quindi, da solo, la presenza di un'unica fase cristallina triidrata. Gli studi sullo stato solido del blu di metilene hanno riportato diverse fasi idrate e miscele; l'identità della fase richiede quindi diffrazione o analisi termica quando è importante la fase stessa e non soltanto il rapporto medio dell'acqua.

Questa distinzione spiega anche perché un titolo superiore al 100% non sia automaticamente un errore di laboratorio. Un calcolo sulla sostanza essiccata, una correzione per l'acqua residua, il valore assegnato allo standard di riferimento o una discordanza nella forma idrata possono tutti modificare il numero. L'analisi dettagliata dei casi in perché il titolo del blu di metilene può risultare superiore al 100% mostra come gli errori nella base di calcolo possano sembrare errori di purezza.

Per gli acquisti e i controlli di qualità, la conseguenza è diretta. La conformità a USP è il criterio con cui un acquirente può ottenere il grado di purezza più elevato disponibile sul mercato, perché la specifica comprende identità, contenuto di colorante, impurità organiche, solventi residui, impurità elementari, residuo alla calcinazione, limiti microbici ed endotossine batteriche. La maggior parte dei venditori che dichiarano la conformità a USP verifica soltanto una piccola parte di questo elenco. Blupreme verifica l'intera specifica USP con un partner di produzione farmaceutica e pubblica il certificato di analisi completo, così da poter leggere insieme forma idrata, risultato dell'acqua e titolo sulla sostanza essiccata, anziché dedurli dall'etichetta frontale. Quando si confrontano i fornitori, chiedere tutti e tre gli elementi: formula nominale dell'idrato, risultato dell'acqua o della perdita all'essiccamento e titolo con la relativa base dichiarata.

Come leggere un'etichetta di blu di metilene in un solo passaggio

Per prima cosa, individuare la designazione dell'idrato e la formula. Se l'etichetta riporta soltanto blu di metilene, non presumere 319.85 g/mol. In secondo luogo, leggere la base del titolo. Una percentuale senza indicazione di materiale tal quale, sostanza essiccata o base anidra non può essere usata direttamente per la molarità. In terzo luogo, leggere il dato dell'acqua o della perdita all'essiccamento separatamente dalle impurità. L'acqua spiega le differenze di massa tra le forme idrate. Le sostanze correlate, Azure B, metalli, solventi e prove microbiologiche descrivono la purezza chimica e biologica. Tenendo distinti questi due gruppi, le consuete contraddizioni dei cataloghi si risolvono: una scheda riporta il catione, un'altra il sale e una terza il triidrato, tutte correttamente, perché ogni numero descrive un oggetto diverso.