मिथिलीन ब्लूचा अवशोषण वर्णपट आणि मोलर अवशोषणक्षमता: परिस्थितीच्या नोंदींसह संदर्भ

मिथिलीन ब्लूचा वर्णपट साधा वाटतो, जोपर्यंत तुम्ही त्यातील एखादे मूल्य पुन्हा वापरण्याचा प्रयत्न करत नाही. एका प्रयोगशाळेत मोलर विलोपन गुणांक सुमारे 82,000 नोंदवला जातो. दुसरीत 67,000 नोंदवला जातो. तिसरीत 100,000 पेक्षा जास्त नोंदवला जातो. ही तिन्ही मूल्ये त्यांच्या स्वतःच्या मापनांचे योग्य वर्णन असू शकतात, पण त्यांपैकी कोणतेही या रंगद्रव्याचे सार्वत्रिक स्थिरांक नाही.

हा गोंधळ दोन वेगळ्या संकल्पनांची सरमिसळ केल्यामुळे होतो. अवशोषणांक हे विशिष्ट द्रावणाचे विशिष्ट मापन-सेलमध्ये केलेले मापन असते. मोलर अवशोषणक्षमता, जी अनेकदा एप्सिलॉन म्हणून लिहिली जाते, हा त्या द्रावणाच्या प्रतिमानातील एक प्राचल असतो. मिथिलीन ब्लूच्या रेणूंची संयोग-अवस्था बदलते तेव्हा प्रतिमान बदलते, त्यामुळे प्राचलही बदलतो. प्रत्येक गुणांकाकडे परिस्थितीच्या नोंदींसह दिलेले मूल्य म्हणून पाहण्याची सवय उपयुक्त ठरते: तरंगलांबी, द्रावक, pH किंवा बफर, तापमान, सांद्रतेची श्रेणी आणि प्रकाशमार्गाची लांबी या नोंदी त्या मूल्यासोबत असल्या पाहिजेत.

विरल जलीय द्रावणातील मोनोमर पट्टा

विरल जलीय द्रावणात मिथिलीन ब्लू धनायनाचा प्रमुख पट्टा 664 ते 665 nm जवळ असतो. वेगवेगळी उपकरणे आणि अंशांकनाच्या निवडींनुसार तो सामान्यतः 664 ते 668 nm या श्रेणीत नोंदवला जातो. द्रावण इतके विरल असेल की रंगद्रव्याचा बहुतांश भाग मोनोमर स्वरूपात आहे, तर परिमाणात्मक मापनासाठी हा पट्टा योग्य ठरतो.

साहित्यातील तीन मूल्ये दाखवतात की ठळकपणे सांगितलेल्या आकड्यापेक्षा मापनाची परिस्थिती अधिक महत्त्वाची का असते. मृत्तिकेचा अभ्यास करणाऱ्या संशोधकांनी 1 cm सेलमध्ये जलीय नमुन्यांची सांद्रता सुमारे 7 micromolar पेक्षा कमी ठेवली आणि 665 nm वर सुमारे 82,000 M-1 cm-1 एप्सिलॉन नोंदवला. अतिशय विरल जलीय नमुन्यांसाठी अनुभवाधारित अंशांकनाचा उतार म्हणून या मूल्याचे विशेषतः सविस्तर दस्तऐवजीकरण उपलब्ध आहे. त्यानंतरच्या विआयनीकृत पाण्यातील प्राथमिक अंशांकनात, 2.34 ते 37.52 micromolar सांद्रता आणि 1 cm प्रकाशमार्ग वापरून, एकूण रंगद्रव्यासाठी 665 nm वर सुमारे 67,100 M-1 cm-1 मिळाले. हे कमी मूल्य अपेक्षित आहे, विरोधाभासी नाही, कारण त्या अंशांकन श्रेणीच्या वरच्या अर्ध्या भागात आधीच लक्षणीय प्रमाणात डाइमर असतो. तिसरे मूल्य, 664 nm वर सुमारे 73,460 M-1 cm-1, pH 6.86 आणि 293 K येथे केलेल्या अभ्यासातून आले आहे. त्या अभ्यासात निरीक्षित वर्णपटाचे मोनोमर आणि डाइमर भाग वेगळे केले गेले होते, ज्याचा सारांश मिथिलीन ब्लूच्या प्रकाशभौतिकीच्या अलीकडील चिकित्सक आढाव्यात दिला आहे. हे मूल्य विभक्त करून काढलेल्या मोनोमर घटकाचे आहे; एकूण रंगद्रव्याच्या सांद्रतेनुसार अवशोषणांकाचा थेट उतार नाही.

व्यावहारिक मुद्दा असा: तुमच्या नमुन्यांच्या परिस्थितीशी जुळणारा गुणांक निवडा किंवा स्वतः अंशांकन करा. 30 micromolar फॉस्फेट बफरमधील विश्लेषणासाठी 82,000 हे मूल्य उचलून वापरू नका आणि रेषीयता अजूनही लागू आहे असे गृहीत धरू नका.

कमी तरंगलांबीवरील खांद्यासारखा भाग हे मिश्रण असते

सांद्रता वाढल्यावर 600 ते 615 nm जवळचा खांद्यासारखा भाग 664 nm शिखराच्या तुलनेत वाढतो. आधुनिक अभ्यासांमध्ये H प्रकारच्या डाइमरचे योगदान सामान्यतः 605 ते 610 nm जवळ आढळते. पाण्यातील मिथिलीन ब्लूचे सर्वसमावेशक वर्णपट विश्लेषण डाइमरचे कमाल शिखर 607 nm वर आणि मोठ्या रेणुसमूहाचे कमाल शिखर 600 nm वर वेगळे ओळखते, तसेच मोनोमरचे अनुनाद घटक 664 आणि 650 nm वर दाखवते. त्याचा संपूर्ण मजकूर PMID 33251415 च्या मुक्त प्रवेश नोंदीतून उपलब्ध आहे.

या खांद्यासारख्या भागाला शुद्ध डाइमरचा अवशोषणांक असे संबोधू नये. मोनोमरच्या कंपन-इलेक्ट्रॉनिक रचनेचेही त्याच भागात योगदान असते, त्यामुळे मोजलेली उंची ही अनेक योगदानांची बेरीज असते. एका सर्वसमावेशक प्रतिमान-जुळवणीत असे आढळले की मोनोमर आणि डाइमर असलेले प्रतिमान संपूर्ण 1.1 micromolar ते 3.4 millimolar श्रेणीमध्ये योग्य ठरले नाही; टेट्रामर जोडल्यावर सर्वोत्तम जुळवणी मिळाली, आणि 34 micromolar पेक्षा कमी सांद्रतेतही टेट्रामरचा संकेत ओळखता आला. प्रतिमानाशी जुळवलेल्या घटकांची तीव्रता मोठी होती: मुख्य मोनोमर घटकासाठी 664 nm वर सुमारे 107,800 M-1 cm-1, डाइमरसाठी 607 nm वर सुमारे 101,400 आणि टेट्रामरसाठी 600 nm वर सुमारे 138,500. हे मापन बफर नसलेल्या विआयनीकृत पाण्यात, 0 ते 0.15 M सोडियम क्लोराइड आणि 282 ते 333 K तापमानांमध्ये केले गेले. हे प्रतिमानाद्वारे वेगळे ओळखलेले भाग आहेत, त्यामुळे अनुभवाधारित बीअर लॅम्बर्ट उताराच्या जागी त्यांचा वापर करू नये.

डाइमर निर्मितीची प्रवृत्ती थेट परिमाणित केली गेली आहे. pH 6.86 आणि 293 K येथे एका अभ्यासात डाइमर निर्मितीचा स्थिरांक सुमारे 3,900 M-1 मिळाला. या परिमाणामुळे 5 micromolar कार्यकारी द्रावण जवळजवळ रेषीय वर्तन का दाखवते, पण 50 micromolar मूळ द्रावण तसे का दाखवत नाही, हे स्पष्ट होते. पद्धत विकसित करताना 610 nm जवळील अवशोषणांकाचे 665 nm जवळील अवशोषणांकाशी गुणोत्तर तपासणे उपयुक्त ठरते. हे गुणोत्तर सांद्रतेसोबत वाढत असेल, तर 664 nm वरील एप्सिलॉन आता एका अपरिवर्तनीय रासायनिक प्रजातीचे वर्णन करत नाही.

परस्पर रूपांतरित होणाऱ्या एका प्रजाती-जोडीचे प्राबल्य असलेल्या सांद्रता अंतरात वर्णपटांचा एक सामाईक समावशोषी बिंदू असू शकतो; जलीय द्रावणांच्या मालिकांमध्ये तो प्रायोगिकरीत्या 625 nm जवळ आढळतो. स्पष्ट, स्थिर बिंदू दोन प्रमुख प्रजाती असण्याशी सुसंगत असतो. सांद्रता वाढल्यावर हा बिंदू सरकत असेल किंवा नाहीसा होत असेल, तर त्याला उपकरणाची त्रुटी समजू नका; मोठे रेणुसमूह किंवा बदलते समतोल सहभागी झाले असल्याचा इशारा समजा.

द्रावक, pH आणि तापमान वर्णपट बदलतात

पाण्यात रेणूंच्या संयोगाला अनुकूल परिस्थिती असते. पाणी आणि DMSO मिश्रणांमधील मिथिलीन ब्लूच्या द्रावक-अभ्यासानुसार, डायमिथाइल सल्फॉक्साइड घातल्याने डाइमर निर्मिती कमी होते, अवशोषण आणि प्रतिदीप्तीची कमाल शिखरे अधिक तरंगलांबीकडे सरकतात आणि प्रतिदीप्तीची क्वांटम निष्पत्ती सुमारे चौपट वाढते. या अभ्यासाची नोंद PMID 30933781 म्हणून आहे. या अभ्यासात जलीय वर्णपटांना मोनोमर-डाइमर समतोल म्हणून हाताळले आहे, ज्यात मोनोमरचे अवशोषण 650 ते 670 nm जवळ आणि डाइमरचे अवशोषण 580 ते 615 nm जवळ आहे. तसेच 293.15 K वरील वर्णपटांवरून डाइमर निर्मितीचे स्थिरांक काढले आहेत.

अल्कोहोलमुळे शिखराचे स्थान आणि भासमान तीव्रता दोन्ही बदलतात, पण रेणुसमूहांची निर्मिती पूर्णपणे थांबत नाही. मिथिलीन ब्लूच्या एका द्रावक-अभ्यासात नोंदवलेल्या प्राथमिक तुलनेत, 31.3 micromolar सांद्रता आणि खोलीच्या तापमानावर, अधिक तरंगलांबीवरील कमाल शिखर पाण्यात 665 nm वर, तर मिथेनॉलमध्ये 655 nm वर होते. एकूण द्रावणासाठी भासमान मूल्ये पाण्यात सुमारे 37,100 आणि मिथेनॉलमध्ये 60,800 होती. 298 K येथे निर्जल इथेनॉलमध्ये केलेल्या स्वतंत्र पडताळणीत कमाल शिखर 655 nm वर आणि एप्सिलॉन सुमारे 68,000 मिळाला.

सामान्य pH बदलांमुळे वर्णपट अनेक कार्यपद्धतींमध्ये गृहीत धरल्यापेक्षा कमी बदलतो. वर उद्धृत केलेल्या चिकित्सक आढाव्यात असे नोंदवले आहे की सुमारे pH 2 ते pH 12 पर्यंत कमाल शिखर 665 nm जवळच राहिले आणि pH 11 पर्यंत तीव्रतेत फक्त लहान बदल झाले. बफरचा प्रकार आणि आयनिक बल यांचा परिणाम दर्शवलेल्या pH इतकाच असू शकतो, त्यामुळे फक्त pH मीटरचे वाचन नोंदवू नका; प्रत्यक्ष वापरलेला बफर आणि क्षारही नोंदवा. तीव्र आम्ल किंवा तीव्र क्षारक ही वेगळी परिस्थिती आहे, कारण त्यात रंगद्रव्याचा उत्क्रमणीय संयोग होण्याऐवजी रासायनिक बदल होऊ शकतो. तापमान आणि क्षारही समतोल बदलतात, म्हणूनच 2020 मधील पाण्याच्या अभ्यासात दोन्ही जाणीवपूर्वक बदलले होते.

मूल्य वैध राहील अशा प्रकारे मापन करणे

परिमाणात्मक काम बीअर लॅम्बर्ट संबंधावर आधारित असते: अवशोषणांक म्हणजे एप्सिलॉन गुणिले सांद्रता गुणिले प्रकाशमार्गाची लांबी. त्यासोबत तुमच्या परिस्थितीत रेषीय श्रेणी प्रत्यक्षात लागू असल्याचा पुरावाही आवश्यक असतो.

कमी micromolar सांद्रतेतील कामासाठी 1 cm सेल वापरा. एप्सिलॉन सुमारे 82,000 असल्यास, 5 micromolar येथे अवशोषणांक सुमारे 0.41 आणि 10 micromolar येथे सुमारे 0.82 मिळतो. साध्या पाण्यात मोनोमर-केंद्रित मापनासाठी, अनेक दहांच्या micromolar सांद्रतेपर्यंत अंशांकन करण्यापेक्षा सुमारे 5 ते 7 micromolar जवळ किंवा त्याखाली राहणे अधिक सुरक्षित असते. सांद्र मूळ द्रावणांसाठी, 1 पेक्षा खूप जास्त अवशोषणांक स्वीकारण्याऐवजी प्रकाशमार्ग कमी करा.

ब्लँकसाठी तंतोतंत समान माध्यम वापरा: त्याच दर्जाचे पाणी, सहद्रावकाचा तोच अंश, तोच बफर आणि क्षार, फक्त रंगद्रव्य वगळून. अंशांकन मानके त्याच माध्यमात आणि त्याच तापमानावर तयार करा. पद्धत विकसित करताना एकाच तरंगलांबीवर वाचन घेण्याऐवजी संपूर्ण दृश्यमान श्रेणी स्कॅन करा, शक्यतो सुमारे 550 ते 750 nm. फक्त उंची नव्हे, तर आकारातील बदलही पाहा. क्रमिक विरलीकरणामुळे सामान्यीकृत आकार बदलत असेल, तर प्रणालीचे रासायनिक वर्तन सांद्रतेवर अवलंबून आहे. केवळ R च्या वर्गाचे उच्च मूल्य मिळण्यापेक्षा स्थिर कमाल शिखर आणि स्थिर 610 ते 665 nm गुणोत्तर हे स्वीकारार्ह श्रेणीचे अधिक ठोस पुरावे आहेत.

अभिकर्मकाचे स्वरूप नोंदवा. व्यावसायिक पदार्थ निर्जल मिथाइलथायोनिनियम क्लोराइड किंवा ट्रायहायड्रेटसारखा हायड्रेट असू शकतो, त्यामुळे मूळ द्रावणाच्या गणनेसाठी वापरलेले मोलर वस्तुमान प्रत्यक्ष बाटलीतील पदार्थाशी जुळले पाहिजे. केवळ ही बाबच वेगवेगळ्या प्रयोगशाळांनी दर्शवलेल्या मोलर सांद्रतांमधील काही तफावत स्पष्ट करते. निष्कर्ष परिमाणात्मक विश्लेषणाच्या गणनांसाठी वापरले जातात, वर्णपट सूत्रीकरणाच्या स्थिरता तपासणीला आधार देतात किंवा अशुद्धींच्या स्वरूपामुळे शुद्धता आणि विनिर्देशांचे पुनरावलोकन आवश्यक होते, तेव्हाही अशीच काटेकोरता लागू होते.

परिस्थितीच्या नोंदींसह सारांश

हा तक्ता प्रयोगशाळेतील नोंदींसाठी सुरुवातीचा नमुना म्हणून वापरा; एकमेकांच्या जागी वापरता येणाऱ्या स्थिरांकांचा स्रोत म्हणून नव्हे.

म्हणून मिथिलीन ब्लूच्या अवशोषण तरंगलांबीचे उत्तर थोडक्यात देता येते, पण त्यासोबत मोठी स्पष्टीकरणात्मक तळटीप आवश्यक असते. तुम्ही ज्या द्रावणात, ज्या सांद्रतेवर मापन केले, त्या मापनातील शिखर नोंदवा. ही सवय विरल जलीय द्रावणातील 664 nm जवळचे एक मूल्य चुकीच्या सार्वत्रिक स्थिरांकात बदलण्यापासून रोखते.