Metilena biru trihidrat berbanding bahan anhidrat: formula, jisim dan pelabelan

Dua botol boleh sama-sama berlabel metilena biru tetapi masih memerlukan jisim timbangan yang berbeza untuk eksperimen yang sama. Satu dilabelkan sebagai metilena biru trihidrat. Satu lagi hanya menyatakan metilena biru. Seorang penyelidik menimbang 100 mg daripada setiap botol, menyediakan isi padu yang sama dan memperoleh kepekatan pewarna yang berbeza. Tiada pencemaran berlaku dan tiada kesilapan pemipetan. Kedua-dua serbuk itu hanya mengandungi kuantiti air yang berbeza bagi setiap unit pewarna.

Itulah konsep utama dalam perbandingan metilena biru trihidrat dengan metilena biru. Entiti kimianya ialah metiltioninium klorida dalam kedua-dua kes. Bahan yang ditimbang berbeza kerana air penghabluran menambah jisim tanpa menambah pewarna. Untuk menggunakan bahan ini dengan betul, bezakan tiga konsep: identiti hidrat, ketulenan kimia dan asas pengukuran. Rujukan kimia tentang struktur dan sifat metilena biru membezakan kation pewarna daripada garam klorida secara terperinci. Halaman ini membezakan garam tersebut daripada hidratnya.

Anhidrat, hidrat dan trihidrat merujuk kepada bentuk bahan timbangan yang berbeza

Metilena biru klorida anhidrat mempunyai formula C16H18ClN3S dan jisim formula 319.85 g/mol dalam pratonton monograf metilena biru USP. Formula ini mewakili garam tanpa air penghabluran yang berkaitan dengannya.

Metilena biru hidrat ialah garam yang sama dengan air yang berkaitan dengannya dalam keadaan pepejal, ditulis sebagai C16H18ClN3S.xH2O. Nilai x menyatakan bilangan molekul air yang berkaitan dengan satu unit formula garam dalam komposisi nominal. Ia tidak merujuk kepada air yang ditambahkan ke dalam larutan.

Metilena biru trihidrat ialah keadaan apabila x bersamaan 3, ditulis sebagai C16H18ClN3S.3H2O atau C16H24ClN3O3S, dengan jisim formula 373.90 g/mol. Rekod PubChem untuk metilena biru trihidrat menyenaraikan formula dan jisim ini di bawah CID 104827, manakala rekod PubChem untuk metilena biru menyenaraikan formula anhidrat C16H18ClN3S dan jisim 319.9 g/mol di bawah CID 6099. Dalam kedua-dua rekod, ion pewarna tidak berubah: satu kation metiltioninium bagi setiap unit formula. Hanya air yang berkaitan dengannya berbeza.

Jadual rujukan hidrat dan jisim

Jadual di bawah ialah bahan rujukan untuk halaman ini. Jisim formula bagi bentuk garam mengikuti USP. Baris kation disertakan supaya pengiraan larutan mempunyai titik permulaan yang jelas.

Perbezaannya besar dari segi praktikal. Untuk kuantiti pewarna yang sama, trihidrat ideal mempunyai jisim kira-kira 16.9% lebih tinggi daripada garam anhidrat ideal, kerana 373.90 dibahagi dengan 319.85 bersamaan 1.169. Oleh itu, kekeliruan antara kedua-dua bentuk menghasilkan ralat kepekatan kira-kira 17% sebelum sebarang punca ralat lain diambil kira.

Contoh tafsiran dengan pengiraan

Contoh 1 bermula dengan serbuk. Andaikan neraca menunjukkan 100.0 mg metilena biru trihidrat yang dianggap tulen secara nominal. Jisim garam setara anhidrat ialah 100.0 mg didarab dengan 319.85 dan dibahagi dengan 373.90, yang bersamaan 85.5 mg. Kuantiti pewarna ialah 0.1000 g dibahagi dengan 373.90 g/mol, yang bersamaan 267.5 micromol kation metiltioninium. Baki nominal 14.5 mg ialah air penghabluran, bukan bendasing.

Contoh 2 bermula dengan kepekatan sasaran. Untuk menyediakan 1.000 liter larutan pewarna 1.000 mM daripada garam anhidrat ideal, timbang 319.85 mg. Untuk menyediakan larutan yang sama daripada trihidrat ideal, timbang 373.90 mg. Setiap pengiraan mengandaikan bahan itu tepat dalam bentuk hidrat yang dinyatakan dengan kandungan penuh. Untuk serbuk sebenar, buat pelarasan berdasarkan sijil analisis dan sahkan sama ada cerakinan dinyatakan berdasarkan bahan seperti diterima, bahan kering atau bahan anhidrat. Kalkulator kemolaran metilena biru menyatakan bentuk hidrat dan asas cerakinan dengan jelas supaya pembetulan tidak terlepas semasa penukaran unit.

Perkara yang dijamin dan tidak dijamin oleh label

Metilena biru trihidrat ialah pernyataan yang jelas: C16H18ClN3S.3H2O secara nominal, biasanya dikira pada 373.90 g/mol melainkan spesifikasi menyatakan sebaliknya. Metilena biru hidrat kurang khusus. Ia menandakan bahawa penghidratan dimaksudkan, tetapi tanpa nombor, formula, nombor CAS atau spesifikasi, ia tidak menetapkan kuantiti air dalam formula tersebut.

Nama metilena biru sahaja tidak menjamin bahawa bahan itu anhidrat. Artikel kompendium yang bertajuk Metilena Biru sendiri ditulis sebagai C16H18ClN3S.xH2O, dengan nilai x tidak ditentukan pada peringkat tajuk. Penamaan pangkalan data juga boleh mengelirukan. PubChem menamakan entri bentuk anhidrat CID 6099 sebagai metilena biru, tetapi konvensyen itu tidak menjadikan setiap botol komersial dengan nama ringkas yang sama sebagai bahan stok anhidrat. Baca formula, nombor CAS, penetapan hidrat, spesifikasi kehilangan semasa pengeringan atau air, serta asas cerakinan secara bersama.

Nombor CAS membantu apabila maklumatnya lengkap. Metilena biru klorida anhidrat lazimnya mempunyai nombor 61-73-4 dan trihidrat pula 7220-79-3. USP turut menyenaraikan entri untuk monohidrat, pentahidrat dan hidrat generik. Oleh sebab rekod pangkalan data yang dihimpunkan kadangkala mengulangi nombor CAS yang sama untuk beberapa bentuk, anggap CAS sebagai bukti sokongan, bukan pengganti formula yang dinyatakan.

Asas pengukuran: cerakinan bahan kering, kandungan air dan ketulenan ialah ujian yang berasingan

USP mentakrifkan kandungan metilena biru sebagai 97.0% hingga 103.0% C16H18ClN3S, dikira berdasarkan bahan kering. Frasa itu penting. Keputusan berasaskan bahan kering menolak kehilangan semasa pengeringan secara matematik sebelum menyatakan kandungan pewarna. Oleh itu, trihidrat tulen dan pentahidrat tulen kedua-duanya boleh menghampiri 100% berdasarkan bahan kering walaupun jisim per molnya dalam keadaan seperti diterima berbeza dengan ketara.

Air dikawal secara berasingan melalui kehilangan semasa pengeringan. Monograf semasa menetapkan pengeringan sampel pada 105 degrees C selama 5 jam, dengan julat penerimaan 8.0% hingga 24.0%. Kehilangan semasa pengeringan mengukur bahan meruap yang disingkirkan dalam keadaan tersebut. Kaedah ini tidak khusus untuk air seperti penentuan air Karl Fischer, dan tidak mengenal pasti fasa hablur. Oleh itu, nisbah purata yang hampir kepada tiga molekul air bagi setiap unit pewarna tidak dengan sendirinya membuktikan kewujudan satu fasa hablur trihidrat yang unik. Kajian keadaan pepejal tentang metilena biru telah melaporkan beberapa fasa hidrat dan campuran, jadi identiti fasa memerlukan pembelauan atau analisis terma apabila fasa itu sendiri penting, bukan sekadar nisbah air purata.

Pemisahan ini juga menjelaskan mengapa cerakinan melebihi 100% tidak semestinya merupakan kesilapan makmal. Pengiraan berasaskan bahan kering, pembetulan air baki, penetapan nilai piawai rujukan atau ketidakpadanan hidrat masing-masing boleh mengubah angka tersebut. Analisis kes terperinci dalam mengapa cerakinan metilena biru boleh menunjukkan bacaan melebihi 100% menunjukkan bagaimana ralat asas pengiraan menyerupai ralat ketulenan.

Bagi pembelian dan pemeriksaan kualiti, implikasinya jelas. Pematuhan kepada USP membolehkan pembeli memperoleh gred ketulenan tertinggi yang tersedia di pasaran, kerana spesifikasinya merangkumi identiti, kandungan pewarna, bendasing organik, pelarut baki, bendasing unsur, sisa pemijaran, had mikrob dan endotoksin bakteria. Kebanyakan penjual yang mendakwa mematuhi USP hanya menguji sebahagian kecil daripada senarai itu. Blupreme menguji spesifikasi USP yang lengkap bersama rakan pengilangan farmaseutikal dan menerbitkan sijil analisis penuh, supaya bentuk hidrat, keputusan air dan cerakinan berasaskan bahan kering boleh dibaca bersama, bukannya diteka daripada label hadapan. Apabila membandingkan pembekal, minta ketiga-tiganya: formula hidrat nominal, keputusan air atau kehilangan semasa pengeringan, dan cerakinan berserta asasnya yang dinyatakan.

Cara membaca label metilena biru sekali lalu

Pertama, cari penetapan hidrat dan formula. Jika label hanya menyatakan metilena biru, jangan andaikan 319.85 g/mol. Kedua, baca asas cerakinan. Peratusan tanpa keterangan seperti diterima, kering atau anhidrat tidak boleh digunakan secara langsung untuk kemolaran. Ketiga, baca maklumat air atau kehilangan semasa pengeringan secara berasingan daripada bendasing. Air menjelaskan perbezaan jisim antara bentuk hidrat. Bahan berkaitan, Azure B, logam, pelarut dan ujian mikrob menjelaskan ketulenan kimia dan biologi. Bezakan kedua-dua kumpulan itu dan percanggahan katalog yang biasa ditemui akan terungkai: satu rekod melaporkan kation, satu lagi melaporkan garam, dan yang ketiga melaporkan trihidrat, semuanya betul, kerana setiap angka menerangkan objek yang berbeza.