Metylenblått trihydrat versus vannfritt materiale: formel, masse og merking

To flasker kan begge være merket metylenblått og likevel kreve ulike innveide masser til samme forsøk. Den ene er merket metylenblått trihydrat. På den andre står det bare metylenblått. En forsker veier inn 100 mg fra hver, tilbereder samme volum og får ulike fargestoffkonsentrasjoner. Ingenting er forurenset, og pipetteringen har ikke sviktet. De to pulverne inneholder ganske enkelt ulike mengder vann per fargestoffenhet.

Dette er hovedpoenget i sammenligningen mellom metylenblått trihydrat og metylenblått. Den kjemiske forbindelsen er metyltioniniumklorid i begge tilfeller. Det innveide materialet er forskjellig fordi krystallvann tilfører masse uten å tilføre fargestoff. For å arbeide riktig med materialet må du holde tre begreper adskilt: hydratidentitet, kjemisk renhet og målegrunnlag. Kjemireferansen for metylenblåtts struktur og egenskaper skiller detaljert mellom fargestoffkationet og kloridsaltet. Denne siden skiller mellom saltet og hydratene.

Vannfritt, hydrat og trihydrat betegner ulike former av det innveide materialet

Vannfritt metylenblått klorid har formelen C16H18ClN3S og formelmassen 319.85 g/mol i forhåndsvisningen av USP-monografien for metylenblått. Dette beskriver saltet uten tilhørende krystallvann.

Et metylenblått hydrat er det samme saltet med tilhørende vann i det faste stoffet, skrevet C16H18ClN3S.xH2O. Verdien av x angir hvor mange vannmolekyler som tilhører én formelenhet av saltet i den nominelle sammensetningen. Den beskriver ikke vann tilsatt en løsning.

Metylenblått trihydrat er tilfellet der x er lik 3, skrevet C16H18ClN3S.3H2O eller C16H24ClN3O3S, med formelmasse 373.90 g/mol. PubChem-oppføringen for metylenblått trihydrat oppgir denne formelen og massen under CID 104827, mens PubChem-oppføringen for metylenblått oppgir den vannfrie formelen C16H18ClN3S og massen 319.9 g/mol under CID 6099. I begge oppføringene er fargestoffionet uendret: ett metyltioniniumkation per formelenhet. Bare det tilhørende vannet er forskjellig.

Referansetabell for hydrater og masse

Tabellen nedenfor er referansegrunnlaget for denne siden. Formelmassene for saltformene følger USP. Raden for kationet er tatt med slik at beregninger for løsninger har et tydelig utgangspunkt.

Den praktiske forskjellen er stor. For samme mengde fargestoff veier ideelt trihydrat omtrent 16.9% mer enn ideelt vannfritt salt, fordi 373.90 delt på 319.85 er lik 1.169. Forveksling av de to formene gir derfor en konsentrasjonsfeil på omtrent 17% før noen annen feilkilde tas med i vurderingen.

Gjennomregnede tolkingseksempler

Eksempel 1 tar utgangspunkt i pulver. Anta at en vekt viser 100.0 mg nominelt rent metylenblått trihydrat. Saltmassen som tilsvarer vannfritt materiale, er 100.0 mg ganger 319.85 delt på 373.90, som er lik 85.5 mg. Mengden fargestoff er 0.1000 g delt på 373.90 g/mol, som er lik 267.5 micromol metyltioniniumkation. De resterende nominelle 14.5 mg er krystallvann, ikke urenheter.

Eksempel 2 tar utgangspunkt i en ønsket konsentrasjon. For å tilberede 1.000 liter 1.000 mM fargestoffløsning fra ideelt vannfritt salt veier du inn 319.85 mg. For å tilberede samme løsning fra ideelt trihydrat veier du inn 373.90 mg. Hver beregning forutsetter materiale som består fullt ut av nøyaktig det angitte hydratet. For et faktisk pulver må du korrigere ut fra analysesertifikatet og bekrefte om innholdsbestemmelsen er angitt for materialet som mottatt, på tørket basis eller på vannfri basis. Molaritetskalkulatoren for metylenblått angir hydratform og grunnlaget for innholdsbestemmelsen tydelig, slik at korreksjonen ikke går tapt ved enhetsomregning.

Hva en etikett lover og ikke lover

Metylenblått trihydrat er en uttrykkelig angivelse: nominelt C16H18ClN3S.3H2O, normalt beregnet med 373.90 g/mol med mindre spesifikasjonen sier noe annet. Metylenblått hydrat er mindre presist. Det signaliserer at materialet skal være hydratisert, men uten et tall, en formel, et CAS-nummer eller en spesifikasjon fastslår det ikke hvor mye vann som inngår i formelen.

Metylenblått alene garanterer ikke vannfritt materiale. Selve farmakopémonografien med tittelen Metylenblått angir C16H18ClN3S.xH2O, uten at x er spesifisert i tittelen. Navngivning i databaser kan også være misvisende. PubChem kaller oppføringen for den vannfrie formen, CID 6099, metylenblått, men denne konvensjonen gjør ikke innholdet i enhver kommersiell flaske med samme korte navn til vannfritt materiale. Les formelen, CAS-nummeret, hydratbetegnelsen, tørketapet eller vannspesifikasjonen og grunnlaget for innholdsbestemmelsen samlet.

CAS-numre er nyttige når de er fullstendige. Vannfritt metylenblått klorid har vanligvis 61-73-4, og trihydratet har 7220-79-3. USP oppgir også oppføringer for monohydrat, pentahydrat og et generisk hydrat. Fordi sammenstilte databaseoppføringer noen ganger gjentar et CAS-nummer på tvers av former, bør CAS brukes som støttende dokumentasjon, ikke som erstatning for den angitte formelen.

Målegrunnlag: innholdsbestemmelse på tørket basis, vanninnhold og renhet er separate tester

USP definerer innholdet av metylenblått som 97.0% til 103.0% C16H18ClN3S, beregnet på tørket basis. Denne formuleringen er viktig. Et resultat på tørket basis korrigerer matematisk for tørketapet før fargestoffinnholdet angis. Rent trihydrat og rent pentahydrat kan derfor begge nærme seg 100% på tørket basis, selv om massene per mol for materialet som mottatt er vesentlig forskjellige.

Vann kontrolleres separat gjennom tørketap. Den gjeldende monografien angir at prøven tørkes ved 105 grader C i 5 timer, med akseptgrenser fra 8.0% til 24.0%. Tørketap måler flyktig materiale som drives av under disse betingelsene. Det er ikke en vannspesifikk metode på samme måte som en Karl Fischer-vannbestemmelse, og det identifiserer ikke en krystallfase. Et gjennomsnittlig forhold nær tre vannmolekyler per fargestoffenhet beviser derfor ikke i seg selv en entydig trihydratkrystall. Studier av metylenblått i fast tilstand har rapportert flere hydratfaser og blandinger, så faseidentiteten må undersøkes med diffraksjon eller termisk analyse når selve fasen er viktig, og ikke bare det gjennomsnittlige vannforholdet.

Dette skillet forklarer også hvorfor en innholdsbestemmelse over 100% ikke automatisk skyldes en laboratoriefeil. En beregning på tørket basis, korreksjon for restvann, verdifastsettelse for referansestandarden eller feil samsvar mellom hydratformer kan alle påvirke tallet. Den detaljerte gjennomgangen i hvorfor en innholdsbestemmelse av metylenblått kan vise over 100% viser hvordan feil i beregningsgrunnlaget kan ligne renhetsfeil.

For innkjøp og kvalitetskontroll er konsekvensen direkte. Samsvar med USP er måten en kjøper oppnår den høyeste renhetsgraden som er tilgjengelig på markedet, fordi spesifikasjonen omfatter identitet, fargestoffinnhold, organiske urenheter, restløsemidler, elementære urenheter, gløderest, mikrobielle grenseverdier og bakterielle endotoksiner. De fleste selgere som hevder samsvar med USP, tester bare en liten del av denne listen. Blupreme tester hele USP-spesifikasjonen sammen med en partner innen farmasøytisk produksjon og publiserer det fullstendige analysesertifikatet, slik at hydratformen, vannresultatet og innholdsbestemmelsen på tørket basis kan leses samlet i stedet for å utledes fra etiketten på forsiden. Når du sammenligner leverandører, bør du be om alle tre: nominell hydratformel, resultat for vanninnhold eller tørketap og innholdsbestemmelse med angitt grunnlag.

Slik leser du en etikett for metylenblått i én gjennomgang

Finn først hydratbetegnelsen og formelen. Hvis etiketten bare sier metylenblått, må du ikke anta 319.85 g/mol. Les deretter grunnlaget for innholdsbestemmelsen. En prosentverdi uten angivelse av som mottatt, tørket basis eller vannfri basis kan ikke brukes direkte til å beregne molaritet. Les så vanninnhold eller tørketap separat fra urenheter. Vann forklarer masseforskjellene mellom hydratformene. Beslektede stoffer, Azure B, metaller, løsemidler og mikrobielle tester forklarer kjemisk og biologisk renhet. Hold disse to gruppene adskilt, så løser de velkjente motsetningene i katalogene seg: Én oppføring beskriver kationet, en annen beskriver saltet, og en tredje beskriver trihydratet. Alle er riktige, fordi hvert tall beskriver noe forskjellig.