Метилен көгү индикатор катары: түстүн өзгөрүшү чындыгында эмнени көрсөтөт

Лаборант химиялык стаканга метилен көгүн кошуп, pHты жөнгө салат да, түс кычкылдуулукту көрсөтүшүн күтөт. Так өзгөрүү болбойт. Анын ордуна аскорбин кислотасынын эритмесинен бир тамчы кошкондо көк түс жоголот. Колбаны абада чайкаганда көк түс кайра пайда болот. Бир эле боёк, бирок эки таптакыр башка жүрүм-турум. Ушул чаташуу — бул макаланын негизги темасы: метилен көгү протондорго жооп берген pH индикатору эмес, электрондордун өтүшүнө жооп берген редокс индикатору. Бул айырма такталгандан кийин калган бардык маалымат өз ордуна келет.

Практикалык эрежени бир сүйлөмгө батырса болот. Көк түс кычкылданган форма бар экенин билдирет. Түссүз абал калыбына келген форма — лейкометилен көгү бар экенин билдирет. Электрондорду өткөргөн ар кандай фактор абалды өзгөртө алат. Кислоталар менен негиздер өз алдынча муну кыла албайт, бирок pH бул өзгөрүү жүргөн чыңалууну өзгөртөт.

Түстүн артындагы жуп

Кычкылданган метилен көгү — метилтиониний катиону, жалпак үч шакектүү фенотиазиний системасы. Ал хлорид тузу түрүндө берилет жана PubChem аны метилтиониний хлориди катары каттайт. Суюлтулган суу эритмесинде мономер 664 nm жакын жерде жарыкты жутат; көзгө көрүнгөн көк түс ушул жутулуудан келип чыгат. Анын калыбына келген түгөйү — лейкометилен көгү — ошол эле скелетке ээ, бирок борбордук шакектеги азот протондолгон жана хромофордун түзүлүшү бузулган. Ошондуктан ал дээрлик түссүз, ал эми күчтүү жутулуу тилкеси ультракызгылт көк аймакта жайгашат (лейко форма тууралуу PubChem жазуусу).

Жалпы реакцияда эки электрон өтөт, бирок протондордун саны pHка көз каранды, анткени калыбына келген форма кислоталуу чөйрөдө протондолот. Редокс химиясын визуалдаштыруу боюнча маалымдамада суутек электродуна карата стандарттык потенциал pH 0дө болжол менен +0.53 V, ал эми формалдык потенциал pH 7де болжол менен +0.011 V деп берилет. Бул чекиттердин ортосунда потенциал pH менен кошо жылат. Боёктордун редокс жүрүм-турумун жана потенциалдарын изилдөөдө заманбап вольтамметрия болжол менен pH 4төн 10го чейин ар бир pH бирдигине 29.5 mV өзгөрүүнү аныктаган. Бул эки электрондуу, бир протондуу режимге туура келет. pH 4төн төмөндө өзгөрүү ар бир pH бирдигине болжол менен 88.5 mV болуп, эки электрондуу, үч протондуу режимге туура келет. Демек, pH көрсөтүлбөгөн потенциалдын мааниси жок. Сан кайсы эңкейишке жана кайсы салыштыруу электродуна негизделгенин дайыма тактаңыз, анткени күмүш негизиндеги салыштыруу электроддоруна карата берилген маанилерди суутек шкаласына карата маанилер менен түздөн-түз салыштырууга болбойт. Негизги түзүлүшү жана касиеттери хромофорду аныктайт, ал эми редокс көрсөткүчүн өлчөө системасын долбоорлоо тууралуу кошумча барак бул жупту курам тандоого байланыштырат.

Боёкту пайдалуу кылган нерсе — анын потенциал шкаласындагы ушул ортоңку орду. pH 7де ал жумшак кычкылдандыргычтардын катарына кирет: аскорбат же NAD(P)H сыяктуу жакшы донорлордон электрондорду кабыл алууга жетиштүү күчтүү, бирок аларды эриген кычкылтекке же темир(III) борборлоруна өткөрүп берүүгө жетиштүү алсыз. Ошондуктан ал бир абалда токтоп калбай, цикл менен өзгөрүп турат. Калыбына келүү анын түсүн кетирет. Аба аны кайра кычкылдандырат. Эки багытта тең жол бирдей.

Эмне үчүн pH тууралуу суроолор кайра-кайра чыгат

Лабораторияларда жана окуу жайларда чаташуунун үч булагы кайталанат, алардын ар бирине так түшүндүрмө бар.

Биринчиден, pH потенциалды жылдырат, бул pHка жооп бергендей көрүнөт. pHты жогорулатканда электроддун туруктуу көрсөткүчүндө жуптун калыбына келиши жеңилдейт, ошондуктан ошол эле донор боёктун түсүн тезирээк кетирет. Бирок кадимки диапазондо жалгыз протондолуу кадамы көк түстөн түссүз абалга так өтүүнү жаратпайт. Метилен көгүнүн касиеттери боюнча 2025-жылкы сынчыл серепте 665 nm максимуму pH 2ден 12ге чейин дээрлик өзгөрбөгөнү, жутулуу гана бир аз өзгөргөнү айтылат. Протондор чыңалууну жөнгө салат. Электрондор түстү өзгөртөт.

Экинчиден, онтологиядагы классификациялык белги жаңылыш түшүнүк берет. PubChem учурда ChEBIден ролдун аныктамасын импорттойт, анда боёк кислота-негиз индикатору деп аталат. Бул белгини метилен көгү фенолфталеин же метил кызылы сыяктуу иштейт деген далил катары кабыл алууга болбойт. Суу эритмелери менен кадимки иштөөдө ал андай иштебейт.

Үчүнчүдөн, Таширо аралашмасы анын атын колдонот. Таширо индикатору — метил кызылы менен метилен көгүнүн аралашмасы. Анда метил кызылы кислота-негиз өзгөрүүсүнө жооп берет, ал эми метилен көгү көк оптикалык фон түзүп, кызылдан сарыга өтүүнү айкыныраак курама түс өзгөрүүсүнө айлантат. Бир коммерциялык Таширо курамы үчүн pH 4.4төн 6.2ге чейинки диапазон берилет, ал эми так аныкталган ITW Reagents курамы pH 4.4тө кызыл-кызгылт көк түстөн pH 5.8де жашыл түскө өтөрүн көрсөтөт. Бул диапазондордун бири да метилен көгүнүн өзүнүн өтүү диапазону эмес. Бул жерде боёк — оптикалык фон түзүүчү зат, сенсор эмес.

Бир өзгөчө учур эскертүүгө татыктуу. pH 13 чамасында күчтүү щелочтуу шарттар кайтарылгыс гидролиз аркылуу кызылдан кызгылтка чейинки метилен кызгылт көгү тибиндеги продуктуларды түзүшү мүмкүн. Бул кызгылт түс индикатордун акыркы чекити эмес, бузулуу. Аны көрсөткүч катары окубай, эритмени жарактан чыгаруу белгиси катары кабыл алыңыз.

Кайсы жерде ал редокс индикатору катары иштейт

Классикалык колдонулушу — калыбына келтирүүчү канттарды Лейн–Эйнон ыкмасы менен титрлөө. Ысык щелочтуу Фелинг эритмеси кант менен титрленет, ал эми акыркы чекитке жакындаганда метилен көгү кошулат; канттын калыбына келтирүү жөндөмдүүлүгү жез(II) үчүн керектүү деңгээлден ашканда калган көк түс жоголот. AOACтын Лейн–Эйнон процедурасында аралашма кайнап турушу керек: чыккан буу аба аркылуу кайра кычкылданууну басаңдатат. Адатта боёк эритмесинен бир нече тамчы колдонулат. Түстүн өзгөрүшү калыбына келе турган жез калбаганын билдирет; бул колбадагы редокс абалы тууралуу маалымат, pH тууралуу эмес.

Мурдагы титриметрияда ушул эле логика башка иштерде да колдонулган. Спирт крахмалды колдонууга жараксыз кылган айрым йодиметриялык титрлөөлөрдө суюлтулган боёк крахмалдын ордун баса алган; жумушчу концентрация литрине болжол менен 0.05 g болгон. Бирок боёктун ашыкча өлчөмү йод-боёк кошулмасын түзүү коркунучун жаратат, муну Синнатт 1912-жылы көрсөткөн. Маалымдамаларда боёк титанометрия жана йодометрия үчүн да көрсөтүлөт. 1936-жылкы Галдын аскорбин кислотасын аныктоо ыкмасында боёк C витамини бар экстракттар менен калыбына келтирилип, калган боёк титан трихлориди менен кайра титрленген. Бул ыкма азыр күнүмдүк колдонууга караганда тарыхый мааниге ээ, бирок жалпы мыйзам ченемдүүлүктү көрсөтөт: донор көк форманы түссүз формага чейин калыбына келтирет, ал эми көк түстүн жоголушу акыркы чекит болот.

Эриген кычкылтекти аныктоо ыкмалары ушул эле жупту тескери багытта иштетет. Жарыяланган ыкмалардын биринде адегенде боёк щелочтуу суу-этанол чөйрөсүндө глюкоза менен калыбына келтирилет, андан соң эриген кычкылтек түссүз лейко форманы дээрлик заматта кайра көк формага кычкылдандырат. Окумура менен Хашитани сүрөттөгөндөй, өлчөө 600 nm жакын жерде жүргүзүлүп, миллилитрине болжол менен 13 микрограммга чейинки концентрацияны камтыйт. Муну эриген кычкылтекти аныктоонун классикалык Винклер титрлөөсү менен чаташтырбаңыз: анын акыркы чекитинде крахмал колдонулат; NOAAнын Винклер боюнча стандарттык иштөө процедурасы болжол менен 1 пайыздык крахмалды көрсөтөт. Метилен көгү менен кычкылтекти аныктоо ыкмалары — түстүн өзгөрүү багыты тескери болгон өзүнчө топ.

Сабактагы «көк бөтөлкө» тажрыйбасы — ушул эле жуптун чакан көрүнүшү: щелочтуу эритмедеги глюкоза эритме тынч турганда көк боёкту түссүз формага чейин калыбына келтирет, ал эми чайкоо кычкылтекти эритип, ал боёкту кайра көк формага кычкылдандырат. Толук процедура жана анын көзөмөл шарттары «көк бөтөлкө» көрсөтмө тажрыйбасында берилет, ал эми тилкелердин жайгашуусу жана агрегациядан улам жылышы спектрлер жана концентрациянын таасири тууралуу баракта каралат. Бул макала механизм менен гана чектелет, анткени процедурага да, спектрлерге да өзүнчө шарттар керек.

Түс-абал таблицасы: абалдар, шарттар, чектөөлөр

Бул таблица — макаланын негизги маалымдамасы. Кандайдыр бир акыркы чекитке ишенүүдөн мурда тиешелүү сапты толугу менен окуңуз.

Акыркы чекитти бүдөмүк кылган көйгөйлөр

Акыркы чекит өзгөрүп кетсе, биринчи шектүү — аба. Лейко форма, өзгөчө щелочтуу системаларда, оңой кайра кычкылданат. Ошондуктан түссүз абалга жеткен титрлөө эритмеси тынч турганда же катуу айланта чайкаганда кайра көгөрүшү мүмкүн. Түстүн туруктуулугу маанилүү болгон жерде абаны четтетиңиз, чайкоону стандартташтырыңыз жана көрсөткүчтү белгиленген убакытта окуңуз.

Экинчи шектүү — жарык. Боёк фотохимиялык жактан активдүү; донорлор бар кезде жарыкка дуушар болуу деметилденген продуктуларды камтыган жолдор аркылуу анын түсүн кетириши мүмкүн. Аналитикалык боёк эритмелерин караңгыда сактаңыз жана акыркы чекитти күчтүү лабораториялык лампалардын алдында аныктабаңыз.

Үчүнчүсү — концентрация. Кычкылданган катиондор бири-биринин үстүнө тизилип, димерлерди жана чоңураак агрегаттарды түзөт; мында тилке 610–615 nm жакка жылат. Ошондуктан концентрацияланган эритме аралашмаларсыз эле күтүлгөн чокудан жылгандай көрүнөт. Спектрлерге же акыркы чекиттерге баа берүүдөн мурда мономер басымдуулук кылган деңгээлге чейин суюлтуңуз.

Анча байкалбаган дагы эки ката булагын белгилеп кетүү керек, анткени алар өзгөчө төмөн концентрациядагы иштерге таасир этет. Боёк айнек менен суунун чек арасында өлчөөгө боло турган деңгээлде адсорбцияланат, бул суюлтулган стандарттык эритмелерди жана кинетикалык өлчөөлөрдү бурмалайт; тактык маанилүү болгон жерде полимер идиштерди же кюветаларды колдонуу муну чечет. Ошондой эле коммерциялык боёкто тектеш тиазин аралашмалары, анын ичинде Azure B болушу мүмкүн. Мурдагы тазалоо изилдөөлөрүндө алар атайын четтетилген. Демек, аналитикалык иштерде «метилен көгү» деп жазылган ар бир бөтөлкөнүн химиялык курамы бирдей деп болжобой, тазалык классын көрсөтүү керек. Агрегациядан улам жылыштын спектрдик чоо-жайы атайын спектрлер тууралуу баракта берилет.

Лаборатория үчүн кыска текшерүү тизмеси

Эритмени буферлеңиз жана ар бир потенциалдын, ар бир акыркы чекиттин жанына pHты жазыңыз. Кычкылтек менен байланышуу режимин туруктуу кылыңыз: Лейн–Эйнон тибиндеги иштерде буу катмары астында кайнатуу, башка учурларда инерттүү газ катмарын колдонуу же убакытты так белгилөө. Мономерди көрүүгө жетиштүү суюлтулган эритмелер менен иштеңиз, аларды жарыктан коргоңуз, төмөн концентрацияларда полимер идиштерге артыкчылык бериңиз жана боёктун тазалык классын каттаңыз. Эгер максат чындап pHты аныктоо болсо, чыныгы кислота-негиз индикаторун же курамы так аныкталган Таширо аралашмасын тандаңыз. Аралашманын диапазонун аралашманын диапазону катары гана көрсөтүңүз, эч качан метилен көгүнүн диапазону деп бербеңиз.

Мындай тартип түшүнүктүн маңызын өзгөртпөйт. Метилен көгү кычкылдануу абалын өзгөчө так көрсөтөт, анткени анын эки абалы көрүнүүчү жарыкты жутуусу боюнча кескин айырмаланат. Түстү көрсөтүлгөн pHта, кычкылтек жана жарык шарттары так белгиленгенде, боёктун тазалык классы көрсөтүлгөндө алынган редокс көрсөткүчү катары кабыл алыңыз — ошондо ал титрлөөдө өз ордун актайт. Аны лакмус катары кабыл алсаңыз, ал сизди ар дайым бирдей жаңылтат.