Метилений хөхийн шингээлтийн спектр ба молийн экстинкцийн коэффициент

Метилений хөхийн спектрээс нэг тоон утгыг авч дахин ашиглах гэж оролдох хүртэл энэ спектр энгийн мэт харагддаг. Нэг лаборатори молийн экстинкцийн коэффициентийг 82,000 орчим гэж мэдээлдэг. Өөр нэг нь 67,000 гэж мэдээлнэ. Гурав дахь нь 100,000-аас их гэж мэдээлнэ. Гурвуулаа өөрсдийн хэмжилтийг зөв илэрхийлсэн байж болох ч аль нь ч энэ будагч бодисын бүх нөхцөлд хүчинтэй тогтмол биш.

Энэ төөрөгдөл нь хоёр өөр ойлголтыг хольсноос үүддэг. Оптик нягт бол тодорхой уусмалыг тодорхой кюветэд хэмжсэн үзүүлэлт юм. Харин ихэвчлэн эпсилон гэж тэмдэглэдэг молийн шингээлтийн коэффициент нь тухайн уусмалын загварын параметр юм. Метилений хөхийн молекулуудын нэгдэн бөөгнөрөх төлөв өөрчлөгдөхөд загвар өөрчлөгдөж, улмаар параметр ч өөрчлөгдөнө. Иймээс коэффициент бүрийг нөхцөл нь тодорхойлсон утга гэж үзэх дадал тустай: долгионы урт, уусгагч, pH эсвэл буфер, температур, концентрацын муж, оптик замын уртыг тоон утгатай нь хамт тэмдэглэх хэрэгтэй.

Сул концентрацтай усан уусмал дахь мономерийн зурвас

Сул концентрацтай усан уусмал дахь метилений хөхийн катионы давамгайлах зурвас 664–665 nm орчимд байрладаг бөгөөд багаж, тохируулгын сонголтоос хамааран ихэвчлэн 664–668 nm-ийн хүрээнд гэж дурддаг. Уусмал хангалттай шингэрсэн, будагч бодисын ихэнх нь мономер хэлбэртэй үед энэ зурвасыг тоон тодорхойлолтод ашиглах нь зөв.

Ном зүйд дурдсан гурван утга нь гол тооноос илүү нөхцөл чухал байдгийг харуулдаг. Усан дээжийн концентрацыг ойролцоогоор 7 микромоляраас доош байлгаж, 1 cm кювет ашигласан шавар судлаачид 665 nm-д эпсилоныг ойролцоогоор 82,000 M-1 cm-1 гэж мэдээлсэн. Энэ утгыг маш сул концентрацтай усан дээжийн эмпирик тохируулгын налуу гэдгээр нь бусад утгатай харьцуулахад онцгой сайн баримтжуулсан байдаг. Хожим 2.34–37.52 микромоляр концентраци, 1 cm оптик зам ашигласан ионгүйжүүлсэн усан дахь анхдагч тохируулгын судалгаагаар нийт будагч бодисын хувьд 665 nm-д ойролцоогоор 67,100 M-1 cm-1 гарсан. Тохируулгын энэ мужийн дээд хагаст димер аль хэдийн мэдэгдэхүйц хэмжээгээр агуулагддаг тул бага утга гарсан нь зөрчил биш, хүлээгдэж буй үр дүн юм. Гурав дахь утга болох 664 nm-д ойролцоогоор 73,460 M-1 cm-1 нь pH 6.86, 293 K нөхцөлд хэмжсэн спектрийг мономер ба димерийн хэсэгт задалсан судалгаанаас гаралтай бөгөөд үүнийг метилений хөхийн фотофизикийн талаарх сүүлийн үеийн шүүмжит тоймд нэгтгэн тайлбарласан. Энэ тоо нь задлан ялгасан мономерийн бүрэлдэхүүн хэсгийн утга болохоос нийт будагч бодисын концентрацаас хамаарсан оптик нягтын шууд налуу биш.

Практик дүгнэлт нь: дээжийнхээ нөхцөлтэй таарах коэффициентийг сонгох эсвэл өөрийн тохируулгыг хийх хэрэгтэй. 30 микромоляр фосфатын буферт хийж буй шинжилгээнд 82,000 гэсэн утгыг шууд авч хэрэглээд шугаман хамаарал хэвээр хадгалагдана гэж бүү үз.

Богино долгионы урттай талын мөр нь холимог дохио юм

Концентраци нэмэгдэхэд 600–615 nm орчмын мөр 664 nm-ийн оргилтой харьцуулахад томордог. Орчин үеийн судалгаанд H төрлийн димерийн хувь нэмрийг ихэвчлэн 605–610 nm орчимд байрлуулдаг. Усан дахь метилений хөхийн спектрийн нэгдсэн шинжилгээнд димерийн максимумыг 607 nm-д, илүү том агрегатын максимумыг 600 nm-д, мономерийн резонансын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг 664 ба 650 nm-д ялган тогтоосон. Бүрэн эхийг нь PMID 33251415-ийн нээлттэй хандалттай бүртгэлээс үзэж болно.

Энэ мөрийг зөвхөн димерийн оптик нягт гэж нэрлэж болохгүй. Мономерийн электрон-чичиргээний бүтэц мөн энэ мужид хувь нэмэр оруулдаг тул хэмжсэн өндөр нь хэд хэдэн дохионы давхцал юм. Нэг нэгдсэн тааруулалтаар мономер ба димерийг хамтад нь авч үзсэн загвар 1.1 микромоляраас 3.4 миллимоляр хүртэлх бүх мужийг тайлбарлаж чадаагүй бол тетрамер нэмэхэд хамгийн сайн таарсан бөгөөд тетрамерийн дохио 34 микромоляраас доош концентрацад ч илэрсэн. Тааруулалтаар гарсан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн эрчим өндөр байсан: буфергүй ионгүйжүүлсэн усанд, натрийн хлоридын концентраци 0–0.15 M, температур 282–333 K байх нөхцөлд мономерийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгийн хувьд 664 nm-д ойролцоогоор 107,800 M-1 cm-1, димерийн хувьд 607 nm-д ойролцоогоор 101,400, тетрамерийн хувьд 600 nm-д ойролцоогоор 138,500 байв. Эдгээр нь загвараар ялгасан хэсгүүд тул Беер–Ламбертын хамаарлын эмпирик налууг орлуулан ашиглаж болохгүй.

Димержих хандлагыг шууд тоон утгаар тодорхойлсон байдаг. Нэг судалгаанд pH 6.86, 293 K нөхцөлд димержилтийн тогтмолыг 3,900 M-1 орчим гэж тогтоосон. Энэ хэмжээ нь 5 микромоляр ажлын уусмал яагаад бараг шугаман хамааралтай байдаг, харин 50 микромоляр нөөц уусмал яагаад тийм биш байдгийг тайлбарладаг. Арга боловсруулах үед 610 nm орчмын оптик нягтыг 665 nm орчмын оптик нягтад харьцуулсан харьцааг шалгах нь тустай. Концентраци нэмэгдэхэд энэ харьцаа өсвөл 664 nm дахь эпсилон нь өөрчлөгддөггүй нэг хэлбэрийг илэрхийлэхээ больсон гэсэн үг.

Хоорондоо шилждэг хоёр хэлбэр давамгайлсан концентрацын мужид спектрүүд нэг изосбестик цэгээр огтлолцож болно. Усан уусмалын цувралд энэ цэг туршилтаар 625 nm орчимд ажиглагддаг. Тодорхой, байрлал нь тогтвортой цэг байх нь хоёр хэлбэр давамгайлж байгаатай нийцнэ. Концентраци нэмэгдэхэд уг цэг шилжих эсвэл алга болохыг багажийн алдаа гэж бус, илүү том агрегатууд үүссэн эсвэл тэнцвэр өөрчлөгдсөний анхааруулга гэж үз.

Уусгагч, pH, температур спектрийг өөрчилдөг

Ус нь молекулуудын нэгдэн бөөгнөрөлтийг дэмждэг. PMID 30933781 бүртгэлтэй ус ба DMSO-ийн холимог дахь метилений хөхийн уусгагчийн нөлөөний судалгаагаар диметилсульфоксид нэмэхэд димержилт буурч, шингээлт ба флуоресценцийн максимумууд урт долгионы тал руу шилжин, флуоресценцийн квант гарц ойролцоогоор дөрөв дахин нэмэгдсэн. Тус судалгаанд усан уусмалын спектрийг мономер–димерийн тэнцвэр гэж авч үзсэн бөгөөд мономерийн шингээлтийг 650–670 nm орчимд, димерийн шингээлтийг 580–615 nm орчимд байрлуулж, 293.15 K-д хэмжсэн спектрээс димержилтийн тогтмолуудыг тооцсон.

Спиртүүд зурвасын байрлал болон ажиглагдах эрчмийг хоёуланг нь өөрчилдөг ч агрегат үүсэхийг бүрэн арилгадаггүй. Метилений хөхийн уусгагчийн нөлөөний нэг судалгаанд мэдээлсэн 31.3 микромоляр концентраци, өрөөний температур дахь анхдагч харьцуулалтаар урт долгионы максимум усанд 665 nm, харин метанолд 655 nm байсан бөгөөд нийт уусмалын ажиглагдах утга усанд ойролцоогоор 37,100, метанолд 60,800 байв. Усгүй этанолд 298 K-д хийсэн тусдаа баталгаажуулалтаар максимум 655 nm-д, эпсилон 68,000 орчим гарсан.

Ердийн pH-ийн өөрчлөлт спектрт олон аргачлалд төсөөлдгөөс бага нөлөөлдөг. Дээр дурдсан шүүмжит тоймд pH ойролцоогоор 2-оос 12 хүртэл максимум 665 nm орчимд хэвээр байсан бөгөөд pH 11 хүртэл эрчимд зөвхөн бага өөрчлөлт гарсан гэж мэдээлсэн. Буферийн төрөл, ионы хүч нь нэрлэсэн pH-тэй адил хэмжээгээр үр дүнд нөлөөлж болох тул зөвхөн pH хэмжигчийн заалтыг бус, хэрэглэсэн буфер болон давсыг тэмдэглэ. Хүчтэй хүчил эсвэл хүчтэй шүлтийн нөхцөл нь тусдаа тохиолдол юм. Учир нь будагч бодис эргэх нэгдэн бөөгнөрөлтөд орохын оронд химийн өөрчлөлтөд орж болно. Температур, давс мөн тэнцвэрийг өөрчилдөг учраас 2020 оны усан уусмалын судалгаанд хоёуланг нь зориуд өөрчилсөн.

Тоон утгын хүчинтэй байдлыг хадгалах хэмжилт

Тоон шинжилгээ нь оптик нягт эпсилон, концентраци, оптик замын уртын үржвэртэй тэнцүү гэсэн Беер–Ламбертын хамааралд тулгуурладаг. Үүний зэрэгцээ таны нөхцөлд шугаман муж үнэхээр хадгалагдаж байгааг батлах шаардлагатай.

Бага микромоляр концентрацад ажиллахдаа 1 cm кювет ашигла. Эпсилон 82,000 орчим үед 5 микромоляр уусмалын оптик нягт 0.41 орчим, 10 микромоляр уусмалынх 0.82 орчим байна. Дан усанд мономерийг голлон хэмжихийн тулд тохируулгыг хэдэн арван микромоляр хүртэл өргөжүүлэхээс илүү ойролцоогоор 5–7 микромоляр эсвэл түүнээс доош концентрацад ажиллах нь найдвартай. Өтгөн нөөц уусмалын хувьд оптик нягтыг 1-ээс хавьгүй их байлгахыг зөвшөөрөхийн оронд оптик замыг богиносго.

Хоосон сорьцын хэмжилтэд яг ижил матриц ашигла: усны цэвэршлийн зэрэг, хам уусгагчийн эзлэх хувь, буфер, давс бүгд ижил, зөвхөн будагч бодисгүй байх ёстой. Тохируулгын уусмалуудыг мөн тэр матрицад, ижил температурт бэлтгэ. Арга боловсруулах үед ганц долгионы уртад хэмжихийн оронд үзэгдэх гэрлийн бүх мужийг, боломжтой бол ойролцоогоор 550–750 nm-ийг сканнерд. Зөвхөн өндрийг бус, хэлбэрийг нь хяна. Дараалсан шингэрүүлэлтээр нормчилсон спектрийн хэлбэр өөрчлөгдвөл системийн химийн төлөв концентрацаас хамаарч байна гэсэн үг. Максимумын байрлал болон 610 ба 665 nm дахь оптик нягтын харьцаа тогтвортой байх нь дан өндөр R квадрат утгаас илүүтэйгээр тухайн мужийг зөвшөөрөх үндэслэл болдог.

Урвалжийн хэлбэрийг баримтжуул. Худалдааны бүтээгдэхүүн нь усгүй метилтиониний хлорид эсвэл тригидрат зэрэг гидрат байж болох тул нөөц уусмалын тооцоонд ашиглах молийн масс нь саванд байгаа бодисын бодит хэлбэртэй таарах ёстой. Зөвхөн энэ алхам лабораториудын хоорондох нэрлэсэн молийн концентрацын зөрүүний тодорхой хэсгийг тайлбарладаг. Үр дүнг тоон шинжилгээний тооцоонд ашиглах, спектрээр найрлагын тогтвортой байдлыг шалгах, мөн хольцын үзүүлэлтээс шалтгаалан цэвэршилт ба техникийн шаардлагыг хянах үед ч ийм нарийвчлал шаардлагатай.

Нөхцөлийг нь тодорхойлсон хураангуй

Энэ хүснэгтийг харилцан орлуулж болох тогтмолуудын эх сурвалж гэж бус, лабораторийн тэмдэглэлийн эхний загвар болгон ашигла.

Хэлбэр ба долгионы урт	Нөхцөл	Мэдээлсэн эпсилон эсвэл ажиглагдсан байдал
Мономер, 665 nm	Ус, ойролцоогоор 7 микромоляраас доош, 1 cm, pH-ийг мэдээлээгүй	Ойролцоогоор 82,000 M-1 cm-1, нийт будагч бодисын эмпирик налуу
Мономерийн бүрэлдэхүүн хэсэг, 664 nm	Ус, pH 6.86, 293 K, димерээс задлан ялгасан	Ойролцоогоор 73,460 M-1 cm-1, зөвхөн мономерийн хэсэг
Нийт будагч бодис, 665 nm	Ионгүйжүүлсэн ус, 2.34–37.52 микромоляр, 1 cm	Ойролцоогоор 67,100 M-1 cm-1, агрегат хэсэгчлэн үүсдэг муж дахь тохируулгын налуу
Мономерийн резонанс, 664 nm	Буфергүй ионгүйжүүлсэн ус, 1.1 микромоляраас 3.4 миллимоляр хүртэлх цуврал, NaCl 0–0.15 M, 282–333 K	Ойролцоогоор 107,800 M-1 cm-1, загвараар ялгасан бүрэлдэхүүн хэсэг
Димер, 607 nm	Дээрхтэй ижил цуврал	Ойролцоогоор 101,400 M-1 cm-1, загвараар ялгасан бүрэлдэхүүн хэсэг
Тетрамер, 600 nm	Дээрхтэй ижил цуврал	Ойролцоогоор 138,500 M-1 cm-1, загвараар ялгасан бүрэлдэхүүн хэсэг
Нийт будагч бодис, усанд 665 nm, метанолд 655 nm	31.3 микромоляр, өрөөний температур	Усанд ойролцоогоор 37,100, метанолд ойролцоогоор 60,800, тухайн концентрацад ажиглагдах утгууд
Мономер–димерийн тэнцвэр	Ус ба DMSO-ийн холимгууд, 293.15 K	DMSO димер үүсэхийг бууруулж, максимумууд урт долгионы тал руу шилжин, гэрэл ялгаруулалтын гарц нэмэгдэнэ

Тиймээс метилений хөхийн шингээлтийн долгионы уртыг богинохон хариулж болох ч урт тайлбар дагалдана. Хэмжсэн оргилоо, хэмжсэн уусмал болон концентрацаа хамтад нь мэдээл. Ийм дадал нь сул концентрацтай усан уусмалд 664 nm орчимд гарсан нэг утгыг бүх нөхцөлд хүчинтэй мэт ташаа тогтмол болгохоос сэргийлнэ.