Metilena biru lan leukometilena biru: siji pasangan redoks, rong warna

Sawijining siswa nambahake sawetara tetes zat pewarna biru menyang labu, muter labu kasebut, lan ndeleng warnane ilang. Dheweke ngocok labu kasebut lan warna birune bali. Ora ana sing ditambahake utawa dibuwang ing antarane rong kahanan kasebut kajaba elektron lan kontak karo hawa. Labu kasebut ngemot kabeh pokok bahasan artikel iki: metilena biru lan pasangan wujud reduksine, leukometilena biru, sing bisa owah siji dadi sijine ing pasangan redoks reversibel kanthi warna minangka pratandha sing diwaca.

Bab praktise kudu diandharake dhisik. Owah-owahan warna ing kene dudu efek samping. Owah-owahan kasebut minangka sinyal analitis. Sapa wae sing nggawe formulasi nganggo metilena biru, nggunakake kanggo titrasi, utawa nggunakake kanggo mulang kudu bisa nulis setengah reaksine saka pangeling-eling, nyebutake kahanan sing nyurung reaksi menyang kiwa utawa tengen, lan ngarani zat pangotor sing nggawe asile ora cetha.

Pasangan kasebut ing siji persamaan

Metilena biru sing dioksidasi yaiku kation metiltioninium: sistem fenotiazinium sing rata kanthi belerang lan nitrogen ing cincin tengah lan gugus dimetilamino ing saben pucuk, sing disedhiyakake minangka uyah klorida. PubChem nyathet minangka metiltioninium klorida, C.I. Basic Blue 9. Ing banyu, monomere nyerep cahya ing cedhak 664 nm, sing ngasilake warna biru sing katon dening mripat.

Leukometilena biru (LMB) sing wis direduksi nduweni kerangka sing padha, nanging nitrogen ing cincin tengah wis diprotonasi lan kromofore pedhot. Wujud iki ora nduweni muatan ing pH cedhak netral lan meh tanpa warna, kanthi absorbansi cahya katon sing bisa diabaikan lan pita ultraviolet sing kuwat ing cedhak 258 nm (entri PubChem kanggo leukometilena biru, CAS 613-11-6). Cacah proton ing setengah reaksi gumantung marang pH, amarga wujud reduksi ngalami protonasi ing kahanan asam (nilai pKa kira-kira cedhak 4.5 lan 5.8). Telung kahanan iki nyakup rentang praktis:

MB(+) + 2 e(-) + H(+) <=> LMB, biru <=> tanpa warna (pH cedhak netral, 1 proton)

MB(+) + 2 e(-) + 2 H(+) <=> LMBH(+), biru <=> tanpa warna (rada asam, 2 proton)

MB(+) + 2 e(-) + 3 H(+) <=> spesies leuko sing diprotonasi kaping pindho (asam banget, 3 proton)

Telung cara nulis kasebut nggambarake pasangan sing padha ing kahanan protonasi sing beda, sawijining bab sing dirembug kanthi sistematis ing literatur babagan prilaku redoks zat pewarna tiazina. Ketergantungan marang pH manut persamaan Nernst kanggo Ox + mH(+) + 2e(-) <=> Red, sing menehi kemiringan kira-kira 29.6, 59.2, utawa 88.7 mV saben unit pH kanggo m = 1, 2, utawa 3. Kemiringan sing diukur ing cedhak 28, 58, lan 87 mV saben unit pH ngonfirmasi penetapan kasebut, mula potensial sing dilaporake tanpa pH ora nduweni teges.

Apa sing diandharake persamaan iki marang panyusun formulasi

Ana telung kasunyatan sing bisa dijupuk saka stoikiometri kasebut. Kapisan, rong elektron saben molekul tegese metilena biru minangka indikator lan mediator rong elektron, dudu pembawa siji elektron, ing reaksi netone. Kapindho, proton melu reaksi, mula potensial formal owah manut pH kaya sing diandharake ing ndhuwur. Katelu, potensial formal ing pH 7 ana ing cedhak +0.011 V relatif marang elektrode hidrogen standar (kira-kira +0.53 V ing pH 0), sing ndadekake pasangan kasebut kalebu oksidator entheng: cukup kuwat kanggo njupuk elektron saka donor sing apik kayata NAD(P)H utawa askorbat, lan cukup ringkih kanggo nyerahake elektron kasebut marang oksigen sing larut utawa pusat wesi(III). Posisi ing tengah iki sing ndadekake zat pewarna kasebut bisa terus muter ing siklus, tanpa mandheg ing salah siji pucuk.

Konsentrasi nambah siji bab sing kudu digatekake. Ing konsentrasi luwih saka kira-kira satus mikromolar ing banyu, selaras karo konstanta disosiasi monomer-dimer sing dilaporake ing cedhak 170 nganti 250 uM ing pH 7, kation sing dioksidasi numpuk dadi dimer lan agregat sing luwih gedhe, kanthi pita serapan sing geser menyang cedhak 610 nganti 615 nm. Mula, spektrum sing pucuke katon meleset bisa nuduhake agregasi, dudu zat pangotor. Encerake dhisik, banjur biji.

Kahanan sing nyurung saben arah

Tabel ing ngisor iki minangka rujukan kanggo kerja ing meja laboratorium. Reduksi mbutuhake donor elektron; oksidasi maneh mbutuhake akseptor elektron, lan hawa biasane wis cukup.

Saben entri manut persamaan sing padha. Mung daya panyurunge sing owah. Iki tegese pasangan kasebut reversibel: jalure padha, nanging diliwati ing arah sing kosok balen kanthi kahanan sing kosok balen.

Panjelasan botol biru

Mekanisme demonstrasi iki perlu diandharake kanthi cetha amarga nuduhake pasangan kasebut ing skala cilik. Ing larutan glukosa sing basa, basa nyengkuyung enolisasi glukosa, lan enediolat sing diasilake ngreduksi metilena biru dadi leukometilena biru, mula isi labu dadi tanpa warna. Ngocok nglarutake oksigen saka ruang gas ing ndhuwur larutan, oksigen ngoksidasi maneh wujud leuko, lan warna biru bali. Nalika didiamake, oksigen sing larut ing cedhak zona reaksi ing lumahing larutan saya entek lan glukosa maneh sing luwih dominan. Siklus kasebut bola-bali nganti glukosa entek, lan saben pangocokan nuduhake persamaan Nernst kanthi kasatmata: nalika aktivitas oksidator mundhak, kesetimbangan geser menyang wujud biru.

Radikal ing tengah

Reaksi neto mindhah rong elektron, nanging saben langkah elementer mindhah siji elektron. Ing antarane kation biru lan wujud leuko tanpa warna ana zat antara radikal semikuinon, sing umume ngalami disproporsionasi bali dadi rong wujud pasangan kasebut tinimbang nglumpuk. Potensial siji elektrone ing cedhak minus 0.23 V ing pH 7 ana adoh ing sangisore potensial titik tengah neto rong elektron, mula radikal kasebut tetep dadi spesies kanthi jumlah cilik ing kahanan ajeg. Bab iki wigati amarga rong sebab. Nalika kena cahya, zat pewarna tekan kahanan tereksitasi sing mbukak jalur radikal. Iki sebabe larutan metilena biru sensitif marang cahya lan fotokimia kudu dilebokake ing saben protokol stabilitas. Ing konsentrasi dhuwur, wujud sing dioksidasi dadi dimer, sing ngowahi spektrum lan kinetika sing katon tanpa ngowahi pasangan dhasare. Kaloro kasunyatan kasebut ora ngilangi reversibilitas. Kalorone nerangake pengamatan sing tanpa panjelasan kasebut bisa katon minangka ora reversibel.

Senyawa sedulur sing didemetilasi nggeser skala

Yen gugus metil dicopot saka rong cabang dimetilamino, pasangan kasebut tetep ana nanging sifate geser. Maksimum serapan geser kanthi monoton menyang dawa gelombang sing luwih cendhak saben ana demetilasi: metilena biru ing cedhak 664 nm, Azure B ing cedhak 654, Azure A ing cedhak 630, Azure C ing cedhak 615, lan tionin ing cedhak 600 nm. Azure B, sing kelangan siji gugus metil, minangka senyawa sedulur sing paling cedhak: metabolit utama metilena biru lan zat pangotor sing wis didokumentasikake ing bahan metilena biru. Azure A lan Azure C nerusake deret kasebut kanthi kerangka aktif redoks sing padha. Tionin, kanthi kalorone gugus amino wis didemetilasi kanthi lengkap, ana ing pucuk deret kanthi potensial formal ing cedhak +0.06 V ing pH 7, dibandhingake karo metilena biru ing +0.011 V, mula luwih gampang direduksi kanthi prabédan sing cukup gedhe. Potensial redoks ing deret kasebut gumantung marang medium lan elektrode, mula nilai mung kena dibandhingake ing kahanan sing padha. Iki sebabe pemrofilan zat pangotor minangka prakara redoks, ora mung tandha centhang kemurnian. Sawetara persen Azure B tegese ana sawetara persen pasangan redoks sing beda ing botol, lan Azure B minangka zat pangotor lan metabolit nyathet carane fraksi kasebut dikendhalekake.

Gandhengane karo biologi

Ing njero sel getih abang, NADPH ngreduksi metilena biru dadi leukometilena biru, lan wujud leuko nyerahake elektron marang wesi(III) ing heme, saengga mbalekake hemoglobin menyang kahanan wesi(II). Estafet elektron iki minangka dhasar kimia panggunaan metilena biru ing methemoglobinemia sing dipikolehi. Kabeh sing kedadeyan sawise estafet kasebut, metabolisme energi, aliran elektron mitokondria, lan asil biologis apa wae, kalebu ing transport elektron mitokondria lan kanthi sengaja mung dirembug ing kana.

Tuku pasangan kasebut, ora mung warnane

Mutu zat pewarna redoks gumantung marang spesifikasine. Kemurnian dhuwur iku wigati amarga metilena biru non-USP biasane mutu tekstil, ngemot Azure B, logam abot, utawa sisa pelarut sing nggeser wacan redoks lan nggawe titik pungkasan ora cetha, sing ora disaring dening protokol pewarnaan apa wae. Umume bakul sing ngaku manut USP mung nguji logam abot lan banjur nganggep wis nyukupi. Kesesuaian lengkap nyakup identitas, penetapan kadar, zat pangotor organik, sisa pelarut, zat pangotor unsur, residu sawise pemijaran, wates mikroba, lan endotoksin bakteri, lan carane milih metilena biru mutu farmasi nuntun cara maca dokumentasi kasebut. Blupreme makarya bebarengan karo pabrikan metilena biru farmasi, nguji kabeh spesifikasi USP, lan nerbitake COA lengkap. Nalika warna dadi pangukuran, dokumentasi kasebut minangka bagean saka instrumen.