Метилен көгүнүн жутулуу спектри жана молярдык жутуу жөндөмү: шарттары көрсөтүлгөн маалымдама

Метилен көгүнүн спектриндеги бир санды башка өлчөөгө колдонууга аракет кылмайынча, ал жөнөкөй көрүнөт. Бир лаборатория молярдык экстинкция коэффициентин 82,000 жакын деп билдирет. Башкасы 67,000 деп көрсөтөт. Үчүнчүсү 100,000 ашкан маанини берет. Үчөө тең өз өлчөөлөрүн туура сүрөттөшү мүмкүн, бирок алардын эч бири бул боёк үчүн универсалдуу туруктуу чоңдук эмес.

Башаламандык эки башка түшүнүктү аралаштыруудан келип чыгат. Оптикалык тыгыздык — белгилүү бир кюветадагы белгилүү бир эритмеде жүргүзүлгөн өлчөөнүн натыйжасы. Молярдык жутуу жөндөмү, көбүнчө эпсилон деп белгиленет, ошол эритменин моделиндеги параметр. Метилен көгүнүн ассоциациялануу абалы өзгөргөндө модель да өзгөрөт, демек параметр да өзгөрөт. Ар бир коэффициентти шарттары көрсөтүлгөн маани катары кароо пайдалуу: сан менен кошо толкун узундугу, эриткич, pH же буфер, температура, концентрация аралыгы жана оптикалык жолдун узундугу берилүүгө тийиш.

Суудагы суюлтулган эритмеде мономердин тилкеси

Суудагы суюлтулган эритмеде метилен көгүнүн катионунун негизги тилкеси 664 менен 665 nm аралыгына жакын жайгашат. Аспаптарга жана калибрлөө ыкмаларына жараша ал көбүнчө 664 менен 668 nm аралыгында көрсөтүлөт. Эритме боёктун көпчүлүгү мономер түрүндө кала тургандай суюлтулганда, сандык аныктоо үчүн ушул тилке ылайыктуу.

Адабияттагы үч маани шарттардын башкы сандан маанилүүрөөк экенин көрсөтөт. Суудагы үлгүлөрдүн концентрациясын болжол менен 7 micromolar деңгээлинен төмөн кармап, 1 cm кюветаларды колдонгон чопо изилдөөчүлөрү 665 nm үчүн эпсилондун болжол менен 82,000 M-1 cm-1 маанисин билдиришкен. Бул маани суудагы өтө суюлтулган үлгүлөрдүн эмпирикалык калибрлөө сызыгынын жантаюусу катары өзгөчө жакшы документтештирилген. Кийинчерээк 2.34 менен 37.52 micromolar аралыгында жана 1 cm оптикалык жол менен жүргүзүлгөн деиондоштурулган суудагы баштапкы калибрлөө жалпы боёк үчүн 665 nm толкун узундугунда болжол менен 67,100 M-1 cm-1 маанисин берген. Бул төмөнүрөөк натыйжа карама-каршылык эмес, күтүлгөн көрүнүш: калибрлөө аралыгынын жогорку жарымында димердин үлүшү кыйла байкаларлык болот. Үчүнчү маани — 664 nm үчүн болжол менен 73,460 M-1 cm-1 — pH 6.86 жана 293 K шарттарында байкалган спектрди мономер жана димер бөлүктөрүнө ажыраткан иштен алынган. Ал метилен көгүнүн фотофизикасы боюнча жакындагы сынчыл серепте баяндалган. Бул сан жалпы боёктун концентрациясына карата оптикалык тыгыздыктын түздөн-түз жантаюусу эмес, деконволюция аркылуу бөлүнгөн мономердик компонент.

Практикалык жыйынтык: шарттары үлгүлөрүңүзгө туура келген коэффициентти тандаңыз же өзүңүз калибрлеңиз. Концентрациясы 30 micromolar болгон фосфаттык буфердеги анализге 82,000 маанисин түз эле колдонуп, сызыктуулук сакталат деп ойлобоңуз.

Кыска толкун узундугундагы ийин — аралаш сигнал

Концентрация жогорулаган сайын 600 менен 615 nm аралыгына жакын ийин 664 nm чокусуна салыштырмалуу күчөйт. Заманбап иштерде H тибиндеги димердин салымы адатта 605 менен 610 nm аралыгына жайгаштырылат. Суудагы метилен көгүнүн глобалдык спектрдик талдоосу димердин максимумун 607 nm, жогорку агрегаттын максимумун 600 nm, ал эми мономердин резонанстык компоненттерин 664 жана 650 nm деп ажыратат. Иштин толук тексти PMID 33251415 үчүн ачык жеткиликтүү жазуу аркылуу жеткиликтүү.

Бул ийинди таза димердин оптикалык тыгыздыгы деп белгилөөгө болбойт. Ошол эле аймакка мономердин виброндук түзүлүшү да салым кошот, ошондуктан өлчөнгөн бийиктик — сигналдардын кабатталышы. Бир глобалдык дал келтирүүдө мономер менен димерден турган модель 1.1 micromolar деңгээлинен 3.4 millimolar деңгээлине чейинки толук аралыкты сүрөттөй албаганы аныкталган. Тетрамерди кошуу эң жакшы дал келүүнү берген, мында тетрамердин сигналы 34 micromolar деңгээлинен төмөндө эле аныктала баштаган. Дал келтирүү аркылуу алынган компоненттердин күчү чоң болгон: негизги мономердик компонент үчүн 664 nm толкун узундугунда болжол менен 107,800 M-1 cm-1, димер үчүн 607 nm толкун узундугунда болжол менен 101,400, тетрамер үчүн 600 nm толкун узундугунда болжол менен 138,500. Бул маанилер натрий хлоридинин концентрациясы 0 менен 0.15 M, температурасы 282 менен 333 K аралыгында болгон буферсиз деиондоштурулган сууда алынган. Булар модель аркылуу ажыратылган бөлүктөр болгондуктан, аларды эмпирикалык Бугер–Ламберт–Бер сызыгынын жантаюусунун ордуна колдонууга болбойт.

Димерлешүүнүн күчү түздөн-түз сандык аныкталган. pH 6.86 жана 293 K шарттарында бир изилдөө димерлешүү туруктуусун болжол менен 3,900 M-1 деп тапкан. Бул чоңдук концентрациясы 5 micromolar болгон жумушчу эритме эмне үчүн дээрлик сызыктуу жүрүш көрсөтөрүн, ал эми 50 micromolar болгон баштапкы эритме эмне үчүн андай болбой турганын түшүндүрөт. Методду иштеп чыгууда пайдалуу текшерүү — 610 nm жакын оптикалык тыгыздыктын 665 nm жакын оптикалык тыгыздыкка катышы. Бул катыш концентрация менен кошо жогоруласа, 664 nm үчүн эпсилон өзгөрбөс бир түрдү сүрөттөбөй калат.

Бири-бирине айлануучу бир жуп үстөмдүк кылган концентрация аралыгында спектрлер жалпы изосбестикалык чекитке ээ болушу мүмкүн; суудагы эритмелердин катарында ал экспериментте 625 nm жакын байкалат. Так жана жылбаган чекит эки негизги түрдүн болушуна шайкеш келет. Концентрация жогорулаганда чекит жылса же жоголсо, муну аспаптын катасы катары эмес, жогорку агрегаттардын пайда болушу же тең салмактуулуктардын жылышы жөнүндө эскертүү катары кабыл алыңыз.

Эриткич, pH жана температура спектрди жылдырат

Суу ассоциацияланууга шарт түзөт. Диметилсульфоксидди кошуу димерлешүүнү басаңдатып, жутулуу жана флуоресценция максимумдарын узунураак толкундарга жылдырат жана флуоресценциянын кванттык чыгышын болжол менен төрт эсеге көбөйтөт. Бул суу жана DMSO аралашмаларындагы метилен көгүнүн эриткичке көз карандылыгын изилдеген иште көрсөтүлгөн; ал PMID 30933781 катары индекстелген. Бул иш суудагы спектрлерди мономер–димер тең салмактуулугу катары карайт: мономердин жутулуусу 650 менен 670 nm, димердики 580 менен 615 nm аралыгына жакын. Димерлешүү туруктуулары 293.15 K шартындагы спектрлерден чыгарылган.

Спирттер тилкенин ордун да, байкалган күчүн да өзгөртөт, бирок агрегацияны жок кылбайт. Метилен көгүнүн эриткичке көз карандылыгын изилдеген иште берилген баштапкы салыштырууда концентрация 31.3 micromolar болуп, өлчөө бөлмө температурасында жүргүзүлгөн. Узун толкундуу максимум сууда 665 nm, метанолдо 655 nm болгон; бүт эритме үчүн байкалган маанилер сууда болжол менен 37,100, метанолдо 60,800 болгон. Абсолюттук этанолдо 298 K шартында жүргүзүлгөн өзүнчө валидация максимумду 655 nm, эпсилонду болжол менен 68,000 деп берген.

Кадимки pH өзгөрүүлөрү спектрди көптөгөн протоколдордо болжолдонгондон азыраак жылдырат. Жогоруда келтирилген сынчыл серепте болжол менен pH 2 деңгээлинен pH 12 деңгээлине чейин максимум 665 nm жакын калганы, ал эми pH 11 деңгээлине чейин күчү аз гана өзгөргөнү айтылат. Буфердин түрү жана иондук күч натыйжага номиналдык pH сыяктуу эле таасир этиши мүмкүн. Ошондуктан pH өлчөгүчтүн көрсөткүчүн гана эмес, колдонулган буферди жана тузду да жазыңыз. Күчтүү кислота же күчтүү щёлочь — өзүнчө жагдай, анткени боёк кайтарымдуу ассоциациялануунун ордуна химиялык өзгөрүүгө дуушар болушу мүмкүн. Температура жана туз да тең салмактуулукту жылдырат; ошондуктан 2020 жылдагы суу боюнча изилдөөдө экөө тең атайын өзгөртүлгөн.

Маани жарактуу бойдон калышы үчүн өлчөө

Сандык иштер Бугер–Ламберт–Бер катышына негизделет: оптикалык тыгыздык эпсилондун, концентрациянын жана оптикалык жолдун узундугунун көбөйтүндүсүнө барабар. Мындан тышкары, сызыктуу аралык сиздин шарттарыңызда чындап сакталары далилденүүгө тийиш.

Төмөн микромолярдык концентрациялар менен иштегенде 1 cm кюветаны колдонуңуз. Эпсилон 82,000 жакын болсо, 5 micromolar концентрациясы болжол менен 0.41 оптикалык тыгыздыкты, ал эми 10 micromolar болжол менен 0.82 маанисин берет. Кадимки сууда мономерге багытталган өлчөө үчүн калибрлөөнү ондогон микромолярдык концентрацияларга чейин узарткандан көрө, болжол менен 5 менен 7 micromolar деңгээлине жакын же андан төмөн кармоо коопсузураак. Концентрацияланган баштапкы эритмелер үчүн оптикалык тыгыздыктын 1 ден кыйла жогору болушуна макул болгондун ордуна, оптикалык жолду кыскартыңыз.

Бош үлгү катары боёгу гана жок, калган матрицасы бирдей эритмени колдонуңуз: суунун тазалык деңгээли, кошумча эриткичтин үлүшү, буфер жана туздар бирдей болсун. Калибрлөө эритмелерин ошол эле матрицада жана ошол эле температурада даярдаңыз. Методду иштеп чыгууда бир гана толкун узундугун окуунун ордуна, бүт көрүнүүчү диапазонду, мүмкүн болсо болжол менен 550 менен 750 nm аралыгын сканерлеңиз. Бийиктикти гана эмес, форманы да байкаңыз. Эгер удаалаш суюлтуу нормалдаштырылган форманы өзгөртсө, системанын химиялык абалы концентрацияга көз каранды. Туруктуу максимум жана 610 менен 665 nm үчүн туруктуу катыш ылайыктуу аралыкты жалгыз жогорку R квадрат маанисине караганда ишенимдүүрөөк далилдейт.

Реагенттин формасын документтештириңиз. Соодадагы материал суусуз метилтиониний хлориди же тригидрат сыяктуу гидрат болушу мүмкүн. Ошондуктан баштапкы эритменин эсептөөлөрүндө колдонулган молярдык масса бөтөлкөдөгү чыныгы затка туура келүүгө тийиш. Ушул кадамдын өзү эле лабораториялар көрсөткөн номиналдык молярдык концентрациялардын ортосундагы айырманын бир бөлүгүн түшүндүрөт. Ушундай эле тактык натыйжалар сандык анализдин эсептөөлөрүндө колдонулганда, спектрлер формуланын туруктуулугун текшерүүгө жардам бергенде жана аралашмалардын профили тазалыкты жана спецификацияны карап чыгууну талап кылганда да керек.

Шарттары көрсөтүлгөн кыскача жыйынтык

Бул таблицаны бири-биринин ордуна колдонулуучу туруктуулардын булагы катары эмес, лабораториялык жазуу үчүн баштапкы шаблон катары колдонуңуз.

Демек, метилен көгүнүн жутулуу толкун узундугу тууралуу кыска жоопко узун түшүндүрмө керек. Кайсы эритмеде, кайсы концентрацияда кандай чоку өлчөгөнүңүздү көрсөтүңүз. Ушундай адат суудагы бир суюлтулган эритме үчүн 664 nm жакын алынган маанинин жалган универсалдуу туруктууга айланышына жол бербейт.