मेथिलीन ब्लूचे स्थैर्य: प्रकाश, pH, द्रावके आणि विघटन

मेथिलीन ब्लूच्या विरळ मानक द्रावणाचा 664 nm वरील शोषणांक सोमवारी 0.842 असतो. शुक्रवारी त्याच बाटलीतील द्रावणाचा शोषणांक 0.791 असतो, आणि कोणीही सांद्रता बदललेली नसते. पहिला प्रश्न म्हणजे रंजक कमी झाले का. दुसरा, अधिक कठीण प्रश्न म्हणजे "कमी झाले" याचा नेमका अर्थ काय.

मेथिलीन ब्लूचे स्थैर्य हा एकच गुणधर्म नाही. एकाच तरंगलांबीवरील शोषणांक कमी करणाऱ्या अनेक प्रक्रिया त्यात येतात. पूर्ववत होऊ शकणारे अपचयन, एकत्रीकरणातील बदल आणि अपरिवर्तनीय विघटन एकाच तरंगलांबीच्या मापनात सारखे दिसतात. प्रयोगाचा योग्य अर्थ लावता यावा म्हणून या पानावर त्यांतील फरक स्पष्ट केला आहे.

येथील व्याप्ती सूत्रीकरण आणि प्रयोगांचे स्थैर्य एवढीच आहे. बाटलीची साठवण, उघडलेल्या बाटलीची हाताळणी आणि वापराची अंतिम मुदत यांबाबतच्या प्रश्नांसाठी ग्राहकांसाठी साठवण आयुष्याविषयी मार्गदर्शन पाहा. येथे वापराची कोणतीही अंतिम तारीख दिलेली नाही, कारण द्रावणाचे आयुष्य विशिष्ट सांद्रता, पात्र आणि साठवणीच्या परिस्थितीसाठी प्रमाणित करावे लागते.

वर्णन कोणत्या स्वरूपाचे आहे, ते आधी स्पष्ट करा

कोरडे मेथिलीन ब्लू आणि विरघळलेले मेथिलीन ब्लू यांचे वर्तन वेगळे असते. मेथिलीन ब्लूची PubChem नोंद त्याचे क्लोराइड लवण वर्णन करते. निर्जल स्वरूपाचे सूत्र वस्तुमान सुमारे 319.9 g/mol आहे; त्याचे स्फटिक गडद हिरवे असतात आणि पाणी व अल्कोहोलमधील द्रावणे गडद निळी असतात. संकलित ऐतिहासिक संदर्भांनुसार ट्रायहायड्रेट हवेत स्थिर असते. सध्याच्या सुरक्षा पत्रकांमध्ये ते घट्ट बंद पात्रात, कोरड्या, थंड, हवेशीर जागी आणि प्रकाशापासून संरक्षित ठेवण्यास सांगितले आहे.

त्यामुळे सामान्य प्रयोगशाळेतील साठवणीच्या परिस्थितीत घन पदार्थ तुलनेने स्थिर असतो. हे द्रावणांना लागू होत नाही. सध्याच्या USP पूर्वावलोकनातील मजकुरानुसार मेथिलीन ब्लू असलेली द्रावणे विश्लेषणापूर्वी ताजी तयार करावीत, पॅकेजिंग नीट बंद ठेवावे, प्रकाशापासून संरक्षण करावे आणि 30 C पेक्षा कमी तापमानात साठवावे. ही खबरदारी घेणारी विश्लेषणात्मक पद्धत आहे; प्रत्येक द्रावण काही दिवसांत फिकट होते याचा तो पुरावा नाही. याचा अर्थ मेथिलीन ब्लू द्रावणाचे स्थैर्य गृहीत न धरता सिद्ध करावे लागते. त्या निष्कर्षासाठी वापरलेला मात्रानिर्धारणाचा आधार USP मेथिलीन ब्लू मोनोग्राफच्या पूर्वावलोकनात दिला आहे.

प्रकाश: टाळता येण्याजोग्या घटण्याचे मुख्य कारण

सामान्य प्रकाश ज्या तरंगलांबींवर उत्सर्जित होतो, त्यांवर मेथिलीन ब्लू शोषण करते. मोनोमरचे तीव्र शोषण 658 ते 665 nm जवळ होते; डायमरचा खांद्यासारखा भाग 605 ते 610 nm जवळ आणि अतिनील पट्टे 292 nm जवळ व त्याखाली असतात. त्यामुळे प्रयोगशाळेतील कामाच्या टेबलावरील लाल प्रकाश थेट रंजकाच्या शोषण क्षेत्राशी जुळतो. प्रयोगात्मक परिस्थितीत फ्लुओरेसेंट प्रकाश, पांढरे LEDs आणि UV-A यांमुळेही विरळ द्रावणांचा रंग फिकट होऊ शकतो. प्रकाशाचा कोणताही एक रंग पूर्णपणे सुरक्षित नाही; केवळ प्रकाशाचा संपर्क कमी ठेवता येतो.

प्रकाशरसायनशास्त्राची सुरुवात ट्रिप्लेट अवस्थेपासून होते. शोषलेल्या प्रकाशामुळे रंजक उत्तेजित अवस्थेत जाते, आणि त्यातून तयार झालेली ट्रिप्लेट अवस्था विरघळलेल्या ऑक्सिजनकडे ऊर्जा किंवा इलेक्ट्रॉन हस्तांतरित करू शकते. विरळ मोनोमर सिंग्लेट ऑक्सिजन तयार करण्यासाठी कार्यक्षम प्रकाशसंवेदक असतो; पाण्यात त्याची नोंदवलेली क्वांटम निष्पत्ती सुमारे 0.5 आहे. या प्रणालीसाठी मेथिलीन ब्लूच्या ट्रिप्लेट अवस्थेचा आणि सिंग्लेट ऑक्सिजनचा अभ्यास हा एक मानक संदर्भ आहे.

प्रत्येक फिकट झालेल्या बाटलीतील द्रावणासाठी सिंग्लेट ऑक्सिजन हेच एकमेव कारण मानू नये. प्रकाशाच्या संपर्कात आलेल्या द्रावणांत अपचयित ल्युको प्रकार तसेच डीमिथिलीकरण झालेले रंजक असतात, आणि मेथिलीन ब्लूवर दृश्यमान प्रकाशाच्या किरणोत्सर्गाचा अभ्यास करणाऱ्या लेखकांनी अभिक्रिया वेगवेगळ्या मार्गांनी का पुढे जाते याची यंत्रणा स्पष्टपणे अनिर्णीत ठेवली आहे. पूर्ववत होऊ शकणारे प्रकाश-अपचयन, ऑक्सिडेटिव्ह N-डीमिथिलीकरण, दुय्यम अभिक्रियाशील ऑक्सिजन रसायनशास्त्र आणि नंतरचे खंडीकरण या प्रक्रिया समांतरपणे घडू शकतात.

एका पदार्थविज्ञान अभ्यासात, 20 C तापमानावरील 10 mg/L जलीय रंजकाचा शोषणांक 120 मिनिटांनंतर प्रयोगशाळेतील दृश्यमान प्रकाशात सुमारे 37 टक्के आणि सूर्यप्रकाशात 53 टक्के कमी झाला; अंधारात ठेवलेल्या नियंत्रण नमुन्यात 80 C वरही ओळखता येण्याजोगी घट दिसली नाही. हे आकडे जलीय मेथिलीन ब्लूवरील तापमान आणि प्रकाशाचा अभ्यास यातून घेतलेले असून ते फक्त त्या उपकरणरचनेचे वर्णन करतात. ते प्रकाशाचे प्राबल्य दाखवतात; दुसऱ्या बाटलीतील द्रावणाचा अर्धायुष्यकाल सांगत नाहीत.

ऑक्सिजनच्या दोन भूमिका असतात, म्हणून "हवेचा संपर्क" ही संकल्पना संदिग्ध ठरते. उत्तेजित रंजकापासून अभिक्रियाशील ऑक्सिजन तयार होण्यासाठी ऑक्सिजन आवश्यक असतो; पण तो रंगहीन ल्युकोमेथिलीन ब्लूचे पुन्हा ऑक्सिडीकरण करून त्याला निळ्या स्वरूपातही आणतो. त्यामुळे हवा एका द्रावणाचा रंग फिकट करू शकते आणि दुसऱ्या द्रावणाचा रंग परत आणू शकते. ल्युको स्वरूप तयार होणे आणि रंजकाचा नाश होणे यांतील फरक मेथिलीन ब्लू आणि ल्युकोमेथिलीन ब्लूचे ऑक्सिडीकरण-अपचयन रसायनशास्त्र येथे विस्ताराने दिला आहे.

एकत्रीकरणामुळे प्रत्येक रेणूची प्रकाशसंवेदनशीलता बदलते. समोरासमोर रचलेले H-डायमर उत्तेजित अवस्थेतून जलद परत येतात आणि मोनोमरपेक्षा खूप कमी ट्रिप्लेट अवस्था व सिंग्लेट ऑक्सिजन निर्माण करतात, असे मेथिलीन ब्लूच्या डायमरच्या प्रकाशभौतिकीच्या अभ्यासात मोजले गेले आहे.

pH: मधल्या श्रेणीत स्थिर, टोकांच्या श्रेणीत रासायनिक बदल

आम्लीय ते उदासीन श्रेणीत ऑक्सिडीकरण झालेले निळे धनायन उच्च pH च्या तुलनेत उत्स्फूर्त क्षारीय अभिक्रियांना अधिक प्रतिरोधक असते. PubChem मध्ये संकलित केलेल्या पर्यावरणातील स्थित्यंतराच्या सारांशानुसार pH 5 ते 9 च्या आसपास जलअपघटनाचा फारसा परिणाम अपेक्षित नाही; पण हा पर्यावरणीय अंदाज आहे, औषधनिर्मितीसाठी केलेले प्रमाणीकरण नाही.

एका जुन्या महत्त्वाच्या अभ्यासात 25 C च्या आसपास विरळ रंजक साधारण pH 9.5 च्या खाली जवळजवळ स्थिर असल्याचे आढळले. pH 9.5 ते 9.8 च्या आसपास डीअल्किलीकरण दिसू लागले आणि pH 12 वर काही दिवसांत वेगाने बदल झाला. हा निष्कर्ष क्षारीय द्रावणातील मेथिलीन ब्लूच्या स्थैर्याच्या सुरुवातीच्या अभ्यासात दिला आहे. त्याकडे अभिक्रियायंत्रणेचा पुरावा म्हणून पाहावे, विनिर्देश म्हणून नाही.

तीव्र क्षारामुळे अभिक्रियेचा मार्गही बदलू शकतो. 0.1 M जलीय क्षारात विलग केलेला प्रमुख पदार्थ बर्न्थसेन मेथिलीन व्हायोलेट होता; तो क्षारीय जलअपघटनातून तयार होणारा पदार्थ असल्याचे फेनोथायाझीन रंजकांच्या क्षारीय विघटनाच्या अभ्यासात ओळखले गेले. हे विघटन आहे, pH दर्शकाचा रंगबदल नाही.

अपचयनामुळे ल्युकोमेथिलीन ब्लू तयार होते. ते जवळजवळ रंगहीन असते आणि हवेने सहज पुन्हा ऑक्सिडीकरण होते; ही प्रक्रिया उच्च pH वर वेगवान आणि आम्लीय परिस्थितीत मंद असते. ऑक्सिजनवरील हे अवलंबित्व मेथिलीन ब्लूच्या प्रकाश-अपचयन आणि पुनर्ऑक्सिडीकरणाच्या अभ्यासात स्पष्ट केले आहे. त्यामुळे निळा रंग कमी होणे हे केवळ ऑक्सिडीकरण झालेल्या स्वरूपाचे प्रमाण घटल्याचे सिद्ध करते; त्यामागे अपचयन, एकत्रीकरण की नाश होता, हे सिद्ध करत नाही.

द्रावके आणि एकत्रीकरण: रंजक कमी न होताही वर्णपट बदलू शकतो

क्लोराइड लवण पाण्यात सहज विरघळते. PubChem मध्ये 25 C वर पाण्यातील विद्राव्यता सुमारे 43.6 g/L अशी संकलित केली आहे, तसेच इथेनॉल आणि क्लोरोफॉर्ममधील विद्राव्यतेचे गुणात्मक वर्णन दिले आहे. दुसरीकडे, औषधकोशातील मजकुरात विशिष्ट पदार्थांसाठी किंचित विद्राव्य किंवा अल्प विद्राव्य अशा संज्ञा वापरल्या जातात. हायड्रेट स्वरूप, शुद्धता, आयनिक बल आणि संज्ञांतील फरक यांमुळे या विविधतेचा काही भाग स्पष्ट होतो. एखाद्या संख्येमागील पदार्थाचा आधार कसा नोंदवावा, हे मेथिलीन ब्लूची विद्राव्यता आणि द्रावण तयार करण्याच्या मार्गदर्शकात दिले आहे.

द्रावकाची निवड केवळ विद्राव्यता नव्हे, तर उपस्थित रासायनिक प्रकारांचे वितरणही बदलते. पाणी आणि मेथनॉलच्या मिश्रणांत वर्णपटमितीद्वारे मेथनॉलमधील मोनोमरसोबत जलीय मोनोमर, डायमर आणि ट्रायमर वेगवेगळे ओळखता येतात, असे मिश्र द्रावकांतील मेथिलीन ब्लूच्या एकत्रीकरणाच्या अभ्यासात दाखवले आहे. अल्कोहोलमुळे एकत्रीकरण नाहीसे होत नाही: द्रावकावर अवलंबून असलेल्या एकत्रीकरणाच्या अभ्यासानुसार, मेथनॉल, इथेनॉल, प्रोपॅनॉल आणि ब्युटॅनॉलमध्ये डायमर आणि त्याहून मोठे समूह टिकून राहतात.

प्रत्यक्ष कामात द्रावक, आयनिक बल, तापमान आणि सांद्रता यांमुळे रंजक नष्ट न होता शिखराचे स्थान आणि शोषणक्षमता बदलू शकतात. नमुना आणि मानक एकाच द्रावक प्रणालीत ठेवा आणि रेषीयता तपासा. शोषणांक सांद्रतेशी प्रमाणबद्ध राहण्यासाठी आवश्यक अटी बिअर-लॅम्बर्ट नियमाच्या IUPAC व्याख्येत दिल्या आहेत.

पूर्ववत होऊ शकणारे रंग फिकट होणे आणि अपरिवर्तनीय विघटन

क्रमाक्रमाने होणाऱ्या N-डीमिथिलीकरणातून Azure B तयार होते आणि त्यानंतर कमी मिथिल गट असलेले Azure प्रकार व थायोनिन तयार होतात. बाटलीतील द्रावणात हवा खेळवून ही पायरी उलटवता येत नाही. अभिक्रियेच्या शाखांचे नेमके स्वरूप बदलते, त्यामुळे ती एकच काटेकोर साखळी म्हणून दाखवू नये. या अभिक्रियांचे जाळे मेथिलीन ब्लूच्या डीमिथिलीकरणातून तयार होणाऱ्या पदार्थांच्या अभ्यासात मांडले आहे.

ल्युकोमेथिलीन ब्लू मात्र दुसऱ्या बाजूला येते. ते दोन इलेक्ट्रॉनांच्या अपचयनातून तयार झालेले, जवळजवळ रंगहीन स्वरूप आहे. ऑक्सिजन किंवा दुसरा ऑक्सिडीकारक निळा रंजक पुन्हा निर्माण करू शकतो. औषधकोशातील नियंत्रण अपरिवर्तनीय प्रक्रियेशी संबंधित आहे: सध्याच्या USP मोनोग्राफमध्ये Azure B ही निर्दिष्ट अशुद्धी म्हणून नियंत्रित केली जाते. त्यामुळे डीमिथिलीकरण हा लक्ष ठेवण्याजोगा अशुद्धी निर्माण होण्याचा मार्ग आहे, याला पुष्टी मिळते.

नंतरच्या ऑक्सिडीकरणातून वलय उघडलेले आणि खंडित पदार्थ तयार होतात. हा नाश आहे. प्रयोगशाळेला प्रत्येक खंड ओळखण्याची गरज नसते. मात्र शोषणांकातील प्रत्येक घटेला एकच नाव देणे टाळणे आवश्यक असते.

परिस्थितीनुसार स्थैर्याच्या पुराव्यांचा तक्ता

हा तक्ता या पानाचा मुख्य संदर्भ आहे. प्रत्येक ओळीत परिस्थिती, सर्वाधिक पुराव्याधारित वर्तन आणि चुकीचा निष्कर्ष टाळणारे नियंत्रण दिले आहे.

परिमाणात्मक कामासाठी नियंत्रणे

विश्लेषणात्मक मानके ताजी तयार करा आणि प्रकाशाच्या संपर्काचा कालावधी कमी ठेवा. मानके आणि नमुने यांतील तापमान, pH, द्रावक, आयनिक बल आणि सांद्रता श्रेणी जुळवा. विघटनाचा अभ्यास करताना अंधारात ठेवलेला नियंत्रण नमुना आणि प्रकाशरासायनिक प्रयोगांत प्रकाशाच्या संपर्कात ठेवलेला, उत्प्रेरक नसलेला नियंत्रण नमुना समाविष्ट करा. वर्णपट महत्त्वाचा असल्यास एका तरंगलांबीऐवजी पूर्ण दृश्यमान वर्णपट नोंदवा, कारण डीमिथिलीकरण झालेले रंजक आणि समूह जवळच्या तरंगलांबींवर शोषण करतात, पण तंतोतंत सारखे नसतात. या सल्ल्यामागील सांद्रतेवर अवलंबून असलेले वर्णपट सांद्रता आणि एकत्रीकरणाच्या वर्णपटमितीय अभ्यासात नोंदवले आहेत.

या पानावरील कोणत्याही निष्कर्षाचे साठवण आयुष्यात रूपांतर करू नका. प्रमाणित आयुष्य हे निश्चित सूत्रीकरण, पात्र, सांद्रता, द्रावणावरील रिकामी जागा, सूक्ष्मजीव नियंत्रण आणि साठवणीच्या परिस्थितीशी संबंधित असते. त्या प्रमाणीकरणाचा विषय ग्राहकांसाठी साठवण आयुष्याविषयी मार्गदर्शनात हाताळला आहे. हे पान त्या मार्गदर्शनाला आधार देते, पण त्याची जागा घेत नाही.