Мақала
Метилен көгінің химиясы: құрылымы, формуласы, қасиеттері және атаулары
Метилен көгі әдетте метилтиониний хлоридін, яғни оң зарядталған органикалық бояғыш пен хлорид қарсы ионынан тұратын тұзды білдіреді. Сусыз тұздың формуласы — C₁₆H₁₈ClN₃S, ал формулалық массасы шамамен 319.85 g/mol. Кристалдық су өлшенетін материалдың массасын өзгертеді, бірақ оның бояғыш катионының химиялық табиғатын өзгертпейді.
Осы айырмашылық химиялық каталогтардағы бірқатар көрінетін қайшылықты түсіндіреді. Бір жазбада бояғыш катиондық деп сипатталып, тұздың қорытқы заряды нөлге тең деп дұрыс көрсетілуі мүмкін. Басқа каталогта материал тригидрат болғандықтан 373.90 g/mol көрсетілуі мүмкін. Қандай да бір қасиетті пайдаланбас бұрын, санның нені сипаттайтынын анықтаңыз.
Атаулар материалдың әртүрлі деңгейін білдіреді
ChEBI дерекқорындағы метилен көгі туралы жазба хлорид тұзын анықтайды, CAS 61-73-4 нөмірін көрсетеді және метилтиониний хлориді, Basic Blue 9 және C.I. 52015 атауларын қамтиды. Оның жүйелік атауы — 3,7-бис(диметиламино)фенотиазин-5-ий хлориді.
«Хлорид» сөзі жоқ метилтиониний атауы органикалық катионды білдіреді. Гидрат белгіленімі тағы бір айырмашылықты көрсетеді: қатты күйдегі метилен көгі хлоридімен байланысқан судың белгілі бір мөлшері. Сатып алу спецификациясында толық химиялық атауды, формуланы, гидраттық түрін және жеткізушінің сәйкестендіргішін бірге көрсетіңіз. Тек түсті білдіретін сөзге сүйенбеңіз. Метил көгі мен атаулары ұқсас бояғыштарды салыстыру жақын атаулардың неліктен әртүрлі химиялық заттарды білдіруі мүмкін екенін түсіндіреді.
Молекулалық құрылымдарды түсіну
A құрылымы: метилтиониний катионы
Белгілер: көк түсті N таңбалары үш азот атомын, ал сары түсті S күкіртті білдіреді; екі шеткі азот атомының әрқайсысына екі метил тобы жалғанған. Осы топтардағы таңбаланбаған сызық ұштары сутек атомдары айқын көрсетілмеген көміртек атомдарын білдіреді. Үш конденсацияланған сақина орталық түйіндес қаңқаны құрайды. Бұл бастапқы сызба формал зарядты көрсетудің бір нұсқасын береді.
ChEBI дерекқорындағы катион құрылымының формуласы C₁₆H₁₈N₃S⁺, қорытқы заряды +1, орташа массасы 284.408. Диметиламино орынбасарлары 3 және 7 орындарында орналасқан. Сызбадағы бір атомға қойылған формал оң заряд белгісі сол бейнелеу нұсқасындағы есепке алу тәсілі болып табылады; оны электрондардың толық таралу картасы деп түсінуге болмайды.
B құрылымы: хлорид тұзы
Белгілер: жасыл түсті Cl⁻ — хлорид қарсы ионы. Ол органикалық құрылымнан әдейі бөлек көрсетілген. Бір +1 катион мен бір −1 анион бейтарап формулалық бірлік түзеді. Екі құрылымдық сызба да ChEBI дерекқорынан алынып, байланыстары мен атом белгілері өзгертілмей WebP пішіміне түрлендірілген.
PubChem дерекқорындағы CID 6099 жазбасында балама жүйелік атау қолданылып, қос байланыстар мен формал заряд басқаша орналастырылған. Бұл бейнелеу нұсқаларында атомдардың бір-бірімен байланысу реті сақталады. Олар басқа гидраттың немесе қосымша ингредиенттің бар екенін дәлелдемейді.
Дереккөздерге негізделген қасиеттер кестесі
Төмендегі формулалық массалар USP метилен көгі монографиясының алдын ала қарау нұсқасына сәйкес берілген. Физикалық өлшемдер белгілі бір коммерциялық тригидрат туралы жазбадан мысал ретінде алынған, ал қолжетімді өлшеу шарттары сақталған.
| Қасиет | Мәні немесе сипаттамасы | Негізі және түсіндірмесі |
|---|---|---|
| Бояғыш катионы | C₁₆H₁₈N₃S⁺; +1; шамамен 284.41 g/mol | Тек катион, хлорид пен су есепке алынбайды; ChEBI 43830 |
| Сусыз хлорид | C₁₆H₁₈ClN₃S; 319.85 g/mol | Бейтарап тұздың формулалық бірлігі; USP |
| Моногидрат | C₁₆H₁₈ClN₃S·H₂O; 337.90 g/mol | Тұздың бір формулалық бірлігіне бір су молекуласы; USP |
| Тригидрат | C₁₆H₁₈ClN₃S·3H₂O; 373.90 g/mol | Тұздың бір формулалық бірлігіне үш су молекуласы; USP |
| Пентагидрат | C₁₆H₁₈ClN₃S·5H₂O; 409.93 g/mol | Тұздың бір формулалық бірлігіне бес су молекуласы; USP |
| Физикалық күйі | Қатты зат | Тригидрат деп таңбаланған Merck/Sigma 1.04122 өнімі |
| Көрсетілген қатты зат тығыздығы | 22 °C кезінде 1.757 g/cm³ | 1.04122 өнімі; дайындалған ерітіндінің тығыздығы емес |
| Көрсетілген үйінді тығыздығы | 400–600 kg/m³ | Сол өнім; ұнтақ бөлшектері арасындағы бос кеңістіктерді қамтиды |
| Көрсетілген pH | 20 °C кезінде 3, суда 10 g/L | Сол өнім және көрсетілген ерітінді шарттары |
| Көрсетілген ерігіштік | 50 g/L | Сол өнім; көрсетілген жазбада температура берілмеген |
| Жылулық қасиет туралы жазба | 190 °C, ыдырау | Сол өнім; мұны ешбір ескертусіз тепе-теңдік балқу температурасы деп қабылдауға болмайды |
| pKa | Нақты анықталған қышқыл/негіз жұбы мен ортаны қажет етеді | Құтыдағы материалдың немесе ерітіндінің pH мәнімен алмастыруға болмайды |
Өндірушінің өнім туралы жазбасы осы өнімге қатысты жолдарды растайды. Бұл мәліметтер пайдалы анықтамалық бағдар болып табылады, бірақ барлық ұнтаққа немесе дайын сұйықтыққа арналған спецификация емес. Дерекқорлардағы формулалық массалардың шағын айырмашылықтары атомдық массаларды қабылдау тәртібі мен дөңгелектеуге де байланысты болуы мүмкін; бұл гидраттарға байланысты әлдеқайда үлкен айырмашылықтан бөлек мәселе.
Гидратация есептеуді неге өзгертеді
Идеал сусыз хлоридтің бір миллимолінің массасы 319.85 mg; идеал тригидраттың бір миллимолінің массасы 373.90 mg. Әрқайсысында бір миллимоль бояғыш катионы бар. Кесте бойынша есептегенде, бояғыштың бірдей мөлшері үшін тригидрат массасы шамамен 16.9% артық.
Сондықтан таза сусыз хлоридтің 1.000 g/L концентрациясы шамамен 3.13 mmol/L мәніне, ал таза тригидраттың 1.000 g/L концентрациясы шамамен 2.67 mmol/L мәніне сәйкес келеді. Бұл — нақты сандық талдау нәтижесіне немесе өлшенген су мөлшеріне түзету енгізілмеген, формулаға негізделген мысалдар. Таңдалған химиялық түрді нақты көрсету үшін метилен көгінің молярлық концентрация калькуляторын пайдаланыңыз.
USP анықтамасында сандық анықтау нәтижесі кептірілген затқа шақтап беріледі. Сондықтан кептірілген затқа шаққандағы пайыздық көрсеткіш пен қабылданған күйдегі ұнтақ массасын бірге түсіндіру қажет. Кристалдық судың болуы өздігінен ластанудың дәлелі емес. Тригидрат пен сусыз түрді егжей-тегжейлі салыстыруда мұндай таңбалауды қалай түсіну керектігі қарастырылады.
Заряд коллоидтың бар екенін дәлелдемейді
«Метилен көгі золінің заряды» деген тіркес екі бөлек сұрақты араластырады. Бояғыш ионының заряды +1. Ал дайындалған жүйенің золь екендігін анықтау үшін дисперстік жүйе туралы ақпарат қажет.
IUPAC золь анықтамасы аққыш коллоидтық жүйеге қатысты. Бұл анықтама зарядталған бояғыштың кез келген ерітіндісін коллоидқа айналдырмайды. Сол сияқты, тұз формуласының бейтарап болуы оның еріген иондарының әрқайсысы бейтарап дегенді білдірмейді. Бөлшек заряды немесе дзета-потенциал туралы тұжырым жасау үшін тек молекулалық формула емес, нақты дайындалған жүйе мен өлшеу шарттары қажет.
pH, pKa және полярлық әртүрлі сұрақтарға жауап береді
IUPAC pH шамасын ерітіндідегі сутек ионының активтілігі арқылы анықтайды. Сондықтан құрғақ метилен көгі ұнтағының өзіне ғана тән сулы ортадағы pH мәні болмайды. Пайдалы pH жазбасында еріткіш, концентрация, температура және құрам көрсетіледі. Буфер қосу бояғыш заттаңбасында көрсетілген химиялық түрді өзгертпей, ерітіндінің pH мәнін өзгерте алады.
Ал қышқылдың диссоциация тұрақтысы белгілі бір тепе-теңдікті сипаттайды, pKa — оның ондық логарифмінің теріс мәні. Қолдануға жарамды «метилен көгінің pKa мәні» протонданған және депротонданған түрлерді, сондай-ақ ортаны атауы тиіс. Жалғыз сан оның тотыққан бояғышқа немесе басқа химиялық түрге қатысты екенін көрсетпейді. Протон тасымалы мен электрон тасымалы — әртүрлі үдерістер; соңғысы туралы метилен көгі мен лейкометилен көгінің тотығу-тотықсыздану химиясын қараңыз.
«Полярлы ма, әлде полярсыз ба?» деген сұрақтың да мақсаты нақты болуы керек. Метилен көгі хлориді — иондық зат, ал оның органикалық катионында кеңейтілген көміртек қаңқасы бар. Бұл сипаттама бүкіл затқа бір ғана полярлық көрсеткішін беруден пайдалырақ. IUPAC еріткіш полярлығын талқылауда түсіндіргендей, сольватация бірнеше өзара әрекеттесуге тәуелді. Ерітінді дайындау кезінде таңдалған еріткіште өлшенген ерігіштікті және ерігіштік пен ерітінді дайындау нұсқаулығындағы шарттарды пайдаланыңыз.
Бірліктерді түрлендіруде қай тығыздықты қолдану керек?
1 g/cm³ шамасы 1 g/mL шамасына тең болғанымен, өлшем бірлігін өзгерту өлшенген нысанды өзгертпейді. Қатты заттың тығыздығы сұйылтылған ерітіндінің миллилитрлерін сол ерітіндінің грамдарына айналдыруға жарамайды. Ұнтақтың үйінді тығыздығы тағы басқа сұраққа жауап береді, өйткені бөлшектердің орналасуы олардың арасында ауа қалдырады.
Көлем бірлігіне шаққандағы массаны масса бірлігіне шаққандағы массаға түрлендіру үшін дайын ерітіндінің көрсетілген температурадағы тығыздығын алыңыз. Өлшеу және молярлық концентрацияны есептеу үшін материалдың формуласы мен сандық анықтау нәтижесінің қандай негізде берілгенін тексеріңіз. Қасиетті өлшенетін нысанға сәйкестендіру қосымша ондық таңбалар түзете алмайтын қателердің алдын алады.