სტატია
მეთილენის ლურჯის ქიმია: სტრუქტურა, ფორმულა, თვისებები და სახელწოდებები
მეთილენის ლურჯი, ჩვეულებრივ, ნიშნავს მეთილთიონინიუმის ქლორიდს — მარილს, რომელიც შეიცავს დადებითად დამუხტულ ორგანულ საღებავსა და ქლორიდის საწინააღმდეგო იონს. უწყლო მარილის ფორმულაა C₁₆H₁₈ClN₃S, ხოლო ფორმულური მასა — დაახლოებით 319.85 g/mol. კრისტალიზაციური წყალი ცვლის აწონილი მასალის მასას ისე, რომ მისი საღებავის კატიონის ქიმიური იდენტობა უცვლელი რჩება.
ეს განსხვავება ქიმიურ კატალოგებში არსებულ რამდენიმე მოჩვენებით წინააღმდეგობას ხსნის. ჩანაწერში შეიძლება სწორად იყოს მითითებული მარილის ნულოვანი ჯამური მუხტი, ხოლო საღებავი კატიონურად იყოს აღწერილი. სხვა კატალოგში შეიძლება მითითებული იყოს 373.90 g/mol, რადგან მასალა ტრიჰიდრატია. თვისების გამოყენებამდე დაადგინეთ, რას აღწერს მოცემული რიცხვი.
სახელწოდებები მასალის სხვადასხვა დონეს განსაზღვრავს
ChEBI-ის ჩანაწერი მეთილენის ლურჯის შესახებ განსაზღვრავს ქლორიდულ მარილს, უთითებს CAS 61-73-4-ს და მოიცავს სახელწოდებებს: მეთილთიონინიუმის ქლორიდი, ფუძე ლურჯი 9 და C.I. 52015. მისი სისტემატური სახელწოდებაა 3,7-ბის(დიმეთილამინო)ფენოთიაზინ-5-იუმის ქლორიდი.
სახელწოდება მეთილთიონინიუმი, „ქლორიდის“ გარეშე, ორგანულ კატიონს აღნიშნავს. ჰიდრატის აღნიშვნა კიდევ ერთ განსხვავებას ამატებს: მეთილენის ლურჯის ქლორიდი მყარ მდგომარეობაში დაკავშირებულია მითითებული რაოდენობის წყალთან. შესყიდვის სპეციფიკაციაში ერთად ჩაწერეთ სრული ქიმიური სახელწოდება, ფორმულა, ჰიდრატული ფორმა და მომწოდებლის იდენტიფიკატორი. მხოლოდ ფერის აღმნიშვნელ სიტყვას ნუ დაეყრდნობით. მეთილის ლურჯისა და მსგავსი სახელწოდებების მქონე საღებავების შედარება განმარტავს, რატომ შეიძლება მსგავსი სახელწოდებები სხვადასხვა ქიმიურ ნივთიერებას აღნიშნავდეს.
მოლეკულური სტრუქტურების წაკითხვა
სტრუქტურა A: მეთილთიონინიუმის კატიონი
აღნიშვნები: ლურჯი N სიმბოლოები აღნიშნავს აზოტის სამ ატომს; ყვითელი S აღნიშნავს გოგირდს; აზოტის ორ განაპირა ატომს თითოეულს ორი მეთილის ჯგუფი აქვს. ამ ჯგუფებზე ხაზების უაღნიშვნო ბოლოები წარმოადგენს ნახშირბადის ატომებს მათთან ნაგულისხმევ წყალბადის ატომებთან ერთად. სამი კონდენსირებული რგოლი ქმნის ცენტრალურ შეუღლებულ ჩონჩხს. წყაროს ეს ნახაზი ფორმალური მუხტის განაწილების ერთ ვარიანტს აჩვენებს.
ChEBI-ში წარმოდგენილ კატიონის სტრუქტურას აქვს ფორმულა C₁₆H₁₈N₃S⁺, ჯამური მუხტი +1 და საშუალო მასა 284.408. დიმეთილამინო ჩამნაცვლებლები მდებარეობს 3 და 7 პოზიციებზე. ნახაზში ერთ ატომზე მითითებული ფორმალური დადებითი ნიშანი ამ წარმოდგენაში მუხტის აღრიცხვის საშუალებაა; ის არ უნდა განიმარტოს, როგორც ელექტრონების სრული განაწილების რუკა.
სტრუქტურა B: ქლორიდული მარილი
აღნიშვნები: მწვანე Cl⁻ ქლორიდის საწინააღმდეგო იონია. ის ორგანული სტრუქტურისგან განზრახაა განცალკევებული. ერთი +1 კატიონი და ერთი −1 ანიონი ქმნის ნეიტრალურ ფორმულურ ერთეულს. ორივე სტრუქტურული ნახაზი აღებულია ChEBI-დან და გარდაქმნილია WebP ფორმატში ბმებისა თუ ატომების აღნიშვნების შეუცვლელად.
PubChem-ის ჩანაწერში CID 6099-ისთვის გამოყენებულია ალტერნატიული სისტემატური სახელწოდება და ორმაგი ბმებისა და ფორმალური მუხტის განსხვავებული განლაგება. ამ წარმოდგენებში ატომებს შორის კავშირები უცვლელია. ისინი არ ადასტურებს სხვა ჰიდრატის ან დამატებითი ინგრედიენტის არსებობას.
თვისებების ცხრილი წყაროების მითითებით
ქვემოთ მოცემული ფორმულური მასები შეესაბამება USP-ის მეთილენის ლურჯის მონოგრაფიის წინასწარ სანახავ ვერსიას. ფიზიკური გაზომვების მონაცემები მოყვანილია კონკრეტული კომერციული ტრიჰიდრატის ჩანაწერიდან, გაზომვის ხელმისაწვდომი პირობების შენარჩუნებით.
| თვისება | მნიშვნელობა ან აღწერა | საფუძველი და განმარტება |
|---|---|---|
| საღებავის კატიონი | C₁₆H₁₈N₃S⁺; +1; დაახლოებით 284.41 g/mol | მხოლოდ კატიონი, ქლორიდისა და წყლის გარეშე; ChEBI 43830 |
| უწყლო ქლორიდი | C₁₆H₁₈ClN₃S; 319.85 g/mol | ნეიტრალური მარილის ფორმულური ერთეული; USP |
| მონოჰიდრატი | C₁₆H₁₈ClN₃S·H₂O; 337.90 g/mol | წყლის ერთი მოლეკულა მარილის თითო ფორმულურ ერთეულზე; USP |
| ტრიჰიდრატი | C₁₆H₁₈ClN₃S·3H₂O; 373.90 g/mol | წყლის სამი მოლეკულა მარილის თითო ფორმულურ ერთეულზე; USP |
| პენტაჰიდრატი | C₁₆H₁₈ClN₃S·5H₂O; 409.93 g/mol | წყლის ხუთი მოლეკულა მარილის თითო ფორმულურ ერთეულზე; USP |
| ფიზიკური ფორმა | მყარი | Merck/Sigma-ს პროდუქტი 1.04122, მონიშნულია როგორც ტრიჰიდრატი |
| მითითებული მყარი ნივთიერების სიმკვრივე | 1.757 g/cm³, 22 °C-ზე | პროდუქტი 1.04122; არ არის მომზადებული ხსნარის სიმკვრივე |
| მითითებული ნაყარი სიმკვრივე | 400–600 kg/m³ | იგივე პროდუქტი; მოიცავს ფხვნილის ნაწილაკებს შორის სივრცეებს |
| მითითებული pH | 3, 20 °C-ზე, 10 g/L წყალში | იგივე პროდუქტი და ხსნარის მითითებული პირობები |
| ჩამოთვლილი ხსნადობა | 50 g/L | იგივე პროდუქტი; ნაჩვენებ ჩანაწერში ტემპერატურა მითითებული არ არის |
| თერმული მონაცემი | 190 °C, დაშლა | იგივე პროდუქტი; არ არის უპირობოდ განსაზღვრული წონასწორული დნობის ტემპერატურა |
| pKa | მოითხოვს განსაზღვრულ მჟავა/ფუძის წყვილსა და გარემოს | არ არის ურთიერთჩანაცვლებადი ბოთლის შიგთავსის ან ხსნარის pH-სთან |
კონკრეტულ პროდუქტთან დაკავშირებულ სტრიქონებს ადასტურებს მწარმოებლის პროდუქტის ჩანაწერი. ეს მონაცემები სასარგებლო საცნობარო ნიშნულებია და არა ყველა ფხვნილისა თუ მზა სითხის სპეციფიკაციები. მონაცემთა ბაზებში ფორმულურ მასებს შორის მცირე სხვაობები შეიძლება ასევე ასახავდეს ატომური წონების განსაზღვრის წესებსა და დამრგვალებას; ეს სხვა საკითხია და განსხვავდება ჰიდრატაციით გამოწვეული გაცილებით დიდი სხვაობისგან.
რატომ ცვლის ჰიდრატაცია გამოთვლას
იდეალური უწყლო ქლორიდის ერთი მილიმოლი იწონის 319.85 mg-ს; იდეალური ტრიჰიდრატის ერთი მილიმოლი — 373.90 mg-ს. თითოეული შეიცავს საღებავის კატიონების ერთ მილიმოლს. ცხრილის მონაცემებით გამოთვლისას, საღებავის იმავე რაოდენობისთვის ტრიჰიდრატის მასა დაახლოებით 16.9%-ით მეტია.
შესაბამისად, სუფთა უწყლო ქლორიდის 1.000 g/L შეესაბამება დაახლოებით 3.13 mmol/L-ს, ხოლო სუფთა ტრიჰიდრატის 1.000 g/L — დაახლოებით 2.67 mmol/L-ს. ეს ფორმულებზე დაფუძნებული მაგალითებია, რეალური რაოდენობრივი შემცველობის ან გაზომილი წყლის შემცველობის მიხედვით შესწორების შეტანამდე. გამოიყენეთ მეთილენის ლურჯის მოლარობის კალკულატორი, რათა შერჩეული ქიმიური ფორმა მკაფიოდ იყოს განსაზღვრული.
USP-ის განმარტებაში რაოდენობრივი შემცველობა გამოშრობილ ნივთიერებაზე გადაანგარიშებით გამოისახება. ამიტომ გამოშრობილ ნივთიერებაზე გადაანგარიშებული პროცენტული შემცველობა და მიღებულ მდგომარეობაში ფხვნილის მასა ერთად უნდა განიმარტოს. კრისტალიზაციური წყალი თავისთავად დაბინძურების მტკიცებულება არ არის. ტრიჰიდრატისა და უწყლო ფორმის დეტალური შედარება განმარტავს, როგორ უნდა წაიკითხოთ ეს აღნიშვნები.
მუხტი კოლოიდურობას არ ადასტურებს
„მეთილენის ლურჯის ზოლის მუხტი“ ორ სხვადასხვა საკითხს აერთიანებს. საღებავის იონს აქვს მუხტი +1. იმის დასადგენად, არის თუ არა პრეპარატი ზოლი, საჭიროა ინფორმაცია დისპერსიული სისტემის შესახებ.
IUPAC-ის ზოლის განმარტება ეხება დენად კოლოიდურ სისტემას. ეს არ ნიშნავს, რომ დამუხტული საღებავის ყოველი ხსნარი კოლოიდია. არც მარილის ნეიტრალური ფორმულა გულისხმობს, რომ მისი გახსნილი იონები ცალ-ცალკე ნეიტრალურია. ნაწილაკების მუხტის ან ზეტა-პოტენციალის შესახებ განცხადებისთვის საჭიროა კონკრეტული პრეპარატისა და გაზომვის პირობების ცოდნა და არა მხოლოდ მოლეკულური ფორმულა.
pH, pKa და პოლარობა სხვადასხვა კითხვას პასუხობს
IUPAC pH-ს განსაზღვრავს ხსნარში წყალბადის იონების აქტივობით. შესაბამისად, მეთილენის ლურჯის მშრალ ფხვნილს თავისთავად არ აქვს წყალხსნარის pH. გამოსადეგი pH ჩანაწერი უთითებს გამხსნელს, კონცენტრაციას, ტემპერატურასა და შემადგენლობას. ბუფერის დამატებამ შეიძლება შეცვალოს ხსნარის pH ისე, რომ საღებავის ეტიკეტზე მითითებული ქიმიური იდენტობა უცვლელი დარჩეს.
ამისგან განსხვავებით, მჟავას დისოციაციის მუდმივა აღწერს კონკრეტულ წონასწორობას, ხოლო pKa მისი უარყოფითი ათობითი ლოგარითმია. გამოსადეგი „მეთილენის ლურჯის pKa“ უნდა განსაზღვრავდეს პროტონირებულ და დეპროტონირებულ ქიმიურ ფორმებსა და გარემოს. ცალკე მოცემული რიცხვი ვერ გეტყვით, დაჟანგულ საღებავს ეხება ის თუ სხვა ქიმიურ ფორმას. პროტონის გადატანა და ელექტრონის გადატანა სხვადასხვა პროცესია; ამ უკანასკნელის შესახებ იხილეთ მეთილენის ლურჯისა და ლეიკომეთილენის ლურჯის ჟანგვა-აღდგენითი ქიმია.
კითხვა „პოლარულია თუ არაპოლარული?“ ასევე საჭიროებს მკაფიოდ განსაზღვრულ მიზანს. მეთილენის ლურჯის ქლორიდი იონური ნივთიერებაა, ხოლო მისი ორგანული კატიონი ნახშირბადის ვრცელ ჩონჩხს შეიცავს. ეს აღწერა უფრო გამოსადეგია, ვიდრე მთელი ნივთიერებისთვის პოლარობის ერთი მაჩვენებლის მინიჭება. როგორც IUPAC-ის განმარტება გამხსნელის პოლარობის შესახებ აღნიშნავს, სოლვატაცია მრავალ ურთიერთქმედებაზეა დამოკიდებული. მომზადებისას გამოიყენეთ სასურველ გამხსნელში გაზომილი ხსნადობა და ხსნადობისა და ხსნარის მომზადების გზამკვლევში მოცემული პირობები.
რომელი სიმკვრივე უნდა გამოიყენოთ გადაყვანისას?
მართალია, 1 g/cm³ უდრის 1 g/mL-ს, მაგრამ ერთეულის შეცვლა არ ცვლის იმას, თუ რა გაიზომა. მყარი ნივთიერების სიმკვრივით ვერ გადაიყვანთ განზავებული ხსნარის მილილიტრებს ამავე ხსნარის გრამებში. ფხვნილის ნაყარი სიმკვრივე კიდევ სხვა კითხვას პასუხობს, რადგან ნაწილაკების ჩალაგებისას მათ შორის ჰაერი რჩება.
მასა-მოცულობის შეფარდების მასა-მასის შეფარდებაში გადასაყვანად მოიპოვეთ მზა ხსნარის სიმკვრივე მითითებულ ტემპერატურაზე. აწონვისა და მოლარობის გამოსათვლელად დაადასტურეთ მასალის ფორმულა და რაოდენობრივი შემცველობის გამოსახვის საფუძველი. თვისების შესაბამისობა გასაზომ ობიექტთან თავიდან აგაცილებთ შეცდომებს, რომელთა გამოსწორებასაც დამატებითი ათწილადი ნიშნები ვერ შეძლებს.