مقاله
مېتیلین بلو د شاخص په توګه: د رنګ بدلون په حقیقت کې څه ښيي
یوه تخنیکره په یوه بیکر کې مېتیلین بلو اچوي، pH برابروي او انتظار کوي چې رنګ یې تیزابیت وښيي. خو هېڅ څرګند بدلون نه راځي. پر ځای یې د اسکوربیک اسید د محلول یو څاڅکی ورزیاتوي او نیلي رنګ ورکېږي. فلاسک په هوا کې ښوروي او نیلي رنګ بېرته راګرځي. هماغه رنګیزه ماده، خو دوه ډېر بېلابېل چلندونه. همدا ګډوډي د دې مقالې ټوله موضوع ده: مېتیلین بلو د رېډوکس شاخص دی چې د الکترونونو لېږد ته غبرګون ښيي، نه د pH شاخص چې پروتونونو ته غبرګون ښيي. کله چې دا توپیر روښانه شي، نور ټول جزئیات خپل ځای مومي.
عملي قاعده په یوه جمله کې ځایېږي. نیلي رنګ د اکسید شوې بڼې شتون ښيي. بېرنګي د احیا شوې بڼې، یعنې لیوکومېتیلین بلو، شتون ښيي. هر څه چې الکترونونه لېږدوي، دا حالت بدلولای شي. یوازې اسیدونه او القلي دا کار نه شي کولای، که څه هم pH هغه ولتاژ بدلوي چې دا اوښتون پکې پېښېږي.
د رنګ تر شا جوړه
اکسید شوی مېتیلین بلو د مېتیلتیونینیم کاتیون دی؛ یو هوار، درېکړۍوال فینوتیازینیم سیستم چې د کلوراید مالګې په بڼه وړاندې کېږي او PubChem یې د مېتیلتیونینیم کلوراید په نوم ثبتوي. په رقیقو اوبو کې یې مونومر د 664 nm په شاوخوا کې رڼا جذبوي، او همدا جذب هغه نیلي رنګ دی چې سترګه یې ویني. احیا شوی ملګری یې، لیوکومېتیلین بلو، هماغه جوړښتي چوکاټ لري، خو د منځنۍ کړۍ نایتروجن یې پروتون اخیستی او کروموفور یې ګډوډ شوی وي؛ نو ځکه نږدې بېرنګه وي او پیاوړې جذبي بانډ یې په ماورای بنفش سیمه کې وي (د لیوکو بڼې لپاره د PubChem ثبت).
خالص تعامل دوه الکترونونه لېږدوي، خو د پروتونونو شمېر په pH پورې تړلی دی، ځکه احیا شوې بڼه په تیزابي چاپېریال کې پروتونونه اخلي. د رېډوکس کیمیا د انځوریزې څرګندونې په مرجع بحث کې، د هایدروجن الکترود په نسبت، په pH 0 کې معیاري پوتنسیال نږدې +0.53 V او په pH 7 کې رسمي پوتنسیال نږدې +0.011 V ښودل شوی. د دې دوو ټکو ترمنځ پوتنسیال له pH سره بدلېږي. د رنګیزو موادو د رېډوکس چلند او پوتنسیالونو په څېړنه کې عصري ولټامېټري، نږدې له pH 4 تر 10 پورې، د pH د هر واحد پر سر شاوخوا 29.5 mV بدلون ښيي، چې له دوهالکتروني او یوپروتوني حالت سره سمون لري؛ او تر pH 4 لاندې د pH د هر واحد پر سر شاوخوا 88.5 mV بدلون ښيي، چې له دوهالکتروني او درېپروتوني حالت سره سمون لري. نو له pH پرته راپور شوی پوتنسیال بېمعنا دی. تل وپوښتئ چې د شمېر تر شا کوم میل او کوم مرجع الکترود دی، ځکه د سپینو زرو د مرجع الکترودونو په نسبت ورکړل شوي ارزښتونه د هایدروجن د مقیاس له ارزښتونو سره نېغ په نېغه نه شي پرتله کېدای. بنسټیز جوړښت او ځانګړنې کروموفور ټاکي، او د رېډوکس د لوستنې د ډیزاین یوه ملګرې پاڼه د دې جوړې بحث د فورمول جوړونې تر انتخابونو غځوي.
د پوتنسیال پر مقیاس همدا منځنی ځای دا رنګیزه ماده ګټوره کوي. په pH 7 کې دا د کمزورو اکسیدوونکو په منځ کې راځي: دومره پیاوړې ده چې له ښو الکترونورکوونکو لکه اسکوربېټ یا NAD(P)H څخه الکترونونه واخلي، او دومره کمزورې ده چې هغه محلول شوي اکسیجن یا د درېظرفیتي اوسپنې مرکزونو ته وسپاري. نو د یوه حالت د بند پاتې کېدو پر ځای په دوراني ډول بدلېږي. احیا یې رنګ له منځه وړي. هوا یې بیا اکسیدوي. په دواړو لورو کې لاره هماغه ده.
ولې د pH پوښتنې بیا بیا راپورته کېږي
په لابراتوارونو او ټولګیو کې د ګډوډۍ درې سرچینې تکرارېږي، او هره یوه یې څرګند سمون لري.
لومړی، pH پوتنسیال بدلوي، او دا د pH غبرګون ته ورته ښکاري. pH لوړ کړئ؛ د الکترود په یوه ثابت لوستل شوي ارزښت کې د دې جوړې احیا اسانه کېږي، نو هماغه الکترونورکوونکی د رنګیزې مادې رنګ ژر له منځه وړي. خو په عادي محدوده کې یوازې د پروتون اخیستلو هېڅ پړاو له نیلي څخه بېرنګه کېدو ته څرګند اوښتون نه رامنځته کوي. د مېتیلین بلو د ځانګړنو یوه کرهکتونکې 2025 بیاکتنه راپور ورکوي چې له pH 2 تر 12 پورې د 665 nm اعظمي جذب په اصل کې نه بدلېږي او یوازې د جذب په کچه کې لږ بدلونونه راځي. پروتونونه ولتاژ عیاروي. الکترونونه رنګ بدلوي.
دویم، د اونټولوژۍ نومونه تېروتنه رامنځته کوي. PubChem اوس مهال له ChEBI څخه یو رول رااخلي چې دا رنګیزه ماده د اسید–القلي شاخص بولي. دا نښه باید د دې ثبوت ونه ګڼل شي چې مېتیلین بلو د فینولفتالین یا مېتیل رېډ په څېر چلند کوي. په عادي اوبیزو کارونو کې داسې نه کوي.
درېیم، د تاشیرو مخلوط دا نوم پور اخلي. د تاشیرو شاخص د مېتیل رېډ او مېتیلین بلو ګډ ترکیب دی؛ مېتیل رېډ پکې د اسید–القلي غبرګون ورکوي او مېتیلین بلو نیلي نوري شالید برابروي، چې له سور څخه ژېړ ته بدلون په لا څرګند ګډ بدلون اړوي. یو سوداګریز د تاشیرو ترکیب له pH 4.4 تر 6.2 پورې محدوده ښيي، په داسې حال کې چې یو ټاکلی د ITW Reagents ترکیب په pH 4.4 کې سوربنفش او په pH 5.8 کې شین رنګ مشخصوي. له دې دوو محدودو څخه هېڅ یوه د مېتیلین بلو د خپل اوښتون محدوده نه ده. دا رنګیزه ماده د رنګي توپیر د څرګندولو عامل دی، نه حسګر.
یو استثنايي حالت خبرداري ته اړتیا لري. د pH 13 په شاوخوا کې، ډېر القلي شرایط د نهراګرځېدونکي هایدرولیز له لارې د مېتیلین وایولېټ ډوله سور تر ګلابي محصولات جوړولای شي. دا ګلابي رنګ د تجزیې نښه ده، نه د شاخص پایټکی. دا د محلول د غورځولو نښه وګڼئ، نه د لوستلو.
چېرې د رېډوکس شاخص په توګه کار کوي
کلاسیکه کارونه یې د لین–اینون د احیا کوونکو شکرو ټایټرېشن دی. ګرم القلي فېلینګ محلول په شکر ټایټرېټ کېږي او پایټکي ته نږدې مېتیلین بلو ورزیاتېږي؛ پاتې نیلي رنګ هغه وخت ورکېږي چې د شکر احیا کوونکی ظرفیت د مسو(II) لپاره له اړین ظرفیت څخه واوړي. د AOAC د لین–اینون کړنلاره مخلوط په جوش کې ساتي، څو د بخار وتل د هوا له خوا بیا اکسیدېدل کم کړي؛ عموماً د رنګیزې مادې د محلول څو څاڅکي کارول کېږي. د رنګ بدلون ښيي چې نور د احیا کېدو وړ مس نه دي پاتې؛ دا د فلاسک د رېډوکس حالت بیان دی، نه د pH بیان.
پخواني ټایټریمېټري همدا منطق په نورو ځایونو کې هم کاراوه. په ځینو آیودیمېټریک ټایټرېشنونو کې، چې الکول نشایسته نامناسبه کوله، رقیقې رنګیزې مادې د نشایستې ځای نیولای شوای؛ کاري غلظت یې په هر لیټر کې نږدې 0.05 g و. خو د رنګیزې مادې زیاتوالی د آیودین او رنګیزې مادې د مرکب د جوړېدو خطر لري، لکه سیناټ چې په 1912 کې وښودله. د لارښود کتابونو راټولونې دا رنګیزه ماده د ټایټانومېټري او آیودومېټري لپاره هم یادوي. د 1936 کال د ګال د اسکوربیک اسید طریقې دا رنګیزه ماده د ویټامین C په استخراجونو احیا کوله او پاتې رنګیزه ماده یې په ټایټانیوم ټرایکلوراید بېرته ټایټرېټ کوله. دا طریقه اوس د ورځني کار پر ځای تاریخي ارزښت لري، خو بېلګه روښانوي: الکترونورکوونکی نیلي بڼه بېرنګې بڼې ته احیا کوي، او د نیلي رنګ ورکېدل پایټکی دی.
د محلول شوي اکسیجن طریقې همدا جوړه په معکوس لوري کاروي. یوه خپره شوې طریقه لومړی په القلي اوبیز اېتانول کې رنګیزه ماده په ګلوکوز احیا کوي، بیا محلول شوي اکسیجن ته اجازه ورکوي چې بېرنګه لیوکو بڼه نږدې سمدستي بېرته نیلي ته اکسید کړي. لوستنه د 600 nm په شاوخوا کې، په هر میلیلیټر کې تر شاوخوا 13 مایکروګرامه پورې ترسره کېږي، لکه اوکومورا او هاشیتاني چې تشریح کړې. دا د محلول شوي اکسیجن له کلاسیک وینکلر ټایټرېشن سره مه ګډوئ، چې په پایټکي کې نشایسته کاروي؛ د NOAA د وینکلر معیاري عملیاتي کړنلاره شاوخوا 1 سلنه نشایسته مشخصوي. د مېتیلین بلو د اکسیجن طریقې یوه بېله ډله ده چې د رنګ د بدلون لوری یې معکوس دی.
د ټولګي د نیلي بوتل تجربه د همدې جوړې یوه کوچنۍ بېلګه ده: په القلي محلول کې ګلوکوز، د محلول د ارام پرېښودلو پر مهال، نیلي رنګیزه ماده بېرنګې بڼې ته احیا کوي؛ ښورول اکسیجن په محلول کې حلوي او هغه یې بېرته نیلي ته اکسیدوي. بشپړه کړنلاره او کنټرولونه یې د نیلي بوتل د نندارې په پاڼه کې دي، او د جذبي بانډونو ځایونه او د تجمع له امله بدلونونه د طیفونو او د غلظت د اغېزو په پاڼه کې دي. دا مقاله یوازې میکانیزم بیانوي، ځکه کړنلاره او طیفونه هر یو خپلو ځانګړو شرایطو ته اړتیا لري.
د رنګ–حالت جدول: حالتونه، شرایط او محدودیتونه
دا جدول د مقالې اصلي مرجع ده. پر هر پایټکي له باور کولو مخکې د اړوندې کرښې ټولې خانې ولولئ.
| حالت | بڼه | هغه شرط چې دا حالت رامنځته کوي | څه ښيي | محدودیت |
|---|---|---|---|---|
| اکسید شوی مونومر، رقیق، خنثی | ژور نیلي، څوکه د 664 nm په شاوخوا کې | په هوا مشبوع محلول، الکترونورکوونکی پکې نشته | لومړنی چمتو حالت | په لوړ غلظت کې د ډایمر جوړېدو له امله څوکه 610 nm ته خوځېږي، نو د رنګ په اړه یوازې له رقیقولو وروسته قضاوت وکړئ |
| احیا شوې لیوکو بڼه، خنثی | بېرنګه | الکترونورکوونکی موجود دی؛ په القلي کې ګلوکوز، اسکوربېټ، ډایتیونایټ، له کتلست سره NAD(P)H | احیا کوونکی ظرفیت د شاخص له اړتیا اوښتی | هوا یې بیا اکسیدوي، نو پایټکی بېرته نیلي ته ګرځي، مګر دا چې هوا ترې لرې یا اغېز یې معیاري شي |
| لیوکو بڼه، تیزابي | بېرنګه | هماغه الکترونورکوونکي په تیزابي چاپېریال کې، د لیوکو له اضافي پروتون اخیستلو سره | د بدل شوي پوتنسیال په حالت کې د پورته کرښې هماغه مانا | تر pH 4 لاندې د پوتنسیال میل تېزېږي، نو د pH 7 کالیبراسیون ورته نه شي لېږدول کېدای |
| د تاشیرو مخلوط، تیزابي | سوربنفش | د مېتیل رېډ او مېتیلین بلو په مخلوط کې pH تر شاوخوا 4.4 لاندې | تیزابیت، د مېتیل رېډ له لارې | مېتیل رېډ ښيي، نه مېتیلین بلو؛ د مېتیلین بلو د pH د محدودې په توګه یې مه یادوئ |
| د تاشیرو مخلوط، له pH 5.8 تر 6.2 ته نږدې | شین تر خړشین | هماغه مخلوط د خپل اوښتون پورتنۍ پولې ته نږدې | د پورته کرښې هماغه مانا | په ترکیب پورې تړلی دی؛ بوتل وګورئ، پر حافظې تکیه مه کوئ |
| تجزیه شوی، ډېر القلي | ګلابي تر سور | pH د 13 په شاوخوا کې، تودوخه، له القلي سره اوږدمهاله تماس | وایولېټ ډوله محصولاتو ته نهراګرځېدونکی هایدرولیز | په ښورولو نه راګرځي؛ وغورځوئ او له سره یې جوړ کړئ |
| د رڼا له امله بېرنګه شوی | پیکه نیلي له بدل شوي طیف سره | پیاوړې مرئي رڼا، په ځانګړي ډول د الکترونورکوونکو په شتون کې | د رڼا له امله جانبي کیمیاوي تعاملونه، د مېتیل ډلو له لاسه ورکړي محصولات هم پکې شامل دي | معیاري محلولونه له رڼا وساتئ، لکه د مرئي رڼا له امله د نوري احیا څېړنې چې ښودلې |
هغه ناکامۍ چې پایټکی ناڅرګندوي
هر کله چې پایټکی بدلېږي، لومړی شک پر هوا وکړئ. لیوکو بڼه په اسانۍ بیا اکسیدېږي، په ځانګړي ډول په القلي سیستمونو کې؛ نو هغه ټایټرېشن چې بېرنګه شوی و، د ارام پرېښودلو یا سخت تاوولو په وخت کې بیا نیلي کېدای شي. چېرې چې د حالت دوام مهم وي، هوا لرې وساتئ، ښورول معیاري کړئ او لوستنه په یوه ټاکلي وخت کې وکړئ.
رڼا دویم شکمن عامل دی. دا رنګیزه ماده له نوري–کیمیاوي پلوه فعاله ده، او د الکترونورکوونکو په شتون کې رڼا ورکول یې د داسې لارو له مخې بېرنګه کولای شي چې د مېتیل ډلو له لاسه ورکړي محصولات هم پکې شامل وي. د تحلیلي کار رنګیز محلولونه په تیاره کې وساتئ او پایټکي د کاري مېز تر پیاوړو څراغونو لاندې مه ټاکئ.
غلظت درېیم عامل دی. اکسید شوی کاتیون یو پر بل راټولېږي او ډایمرونه او لویې مجموعې جوړوي، چې جذبي بانډ یې د 610 تر 615 nm شاوخوا ته خوځېږي؛ نو یو غلیظ محلول، له دې پرته چې ناخالص وي، له عادي څوکې څخه اوښتی ښکاري. د طیفونو یا پایټکو په اړه له قضاوت مخکې یې دومره رقیق کړئ چې د مونومر حالت ته ورسېږي.
دوه لږ څرګندې خطاوې هم د یادولو وړ دي، ځکه په ځانګړې توګه د کم غلظت کار اغېزمنوي. دا رنګیزه ماده د ښیښې او اوبو پر ګډه پوله په اندازه کېدونکې کچه پر سطحه جذبېږي، چې رقیق معیاري محلولونه او د تعامل د سرعت اندازه کول له خطا سره مخ کوي؛ چېرې چې کرهوالی مهم وي، پولیمري لوښي یا کووېټونه یې حل دی. همدارنګه سوداګریزه رنګیزه ماده د Azure B په ګډون اړوند تیازین ناخالصۍ لرلای شي، چې تاریخي د پاکولو څېړنو په ځانګړې توګه لرې کړې وې. نو په تحلیلي کار کې باید د مادې درجه مشخصه شي، نه دا فرض شي چې هر بوتل چې د مېتیلین بلو نوم پرې لیکل شوی، له کیمیاوي پلوه یو شان دی. د تجمع له امله د طیفي بدلون تفصیل په قصدي ډول د طیفونو په پاڼه کې ساتل شوی.
د کاري مېز لنډ چکلېست
محلول بفر کړئ او د هر پوتنسیال او هر پایټکي تر څنګ pH ولیکئ. د اکسیجن شرایط ثابت کړئ: د لین–اینون په ډول کارونو کې جوشول له بخاري پوښ سره، او په نورو کارونو کې بېتعامله ګازي پوښ یا ثابت وخت. دومره رقیق محلول وکاروئ چې مونومر څرګند وي، محلولونه له رڼا وساتئ، په ټیټو غلظتونو کې پولیمري لوښو ته لومړیتوب ورکړئ او د رنګیزې مادې درجه ثبت کړئ. که موخه په حقیقت کې pH وي، یو رښتینی اسید–القلي شاخص یا یو ټاکلی تاشیرو مخلوط وکاروئ، او د مخلوط محدوده د هماغه مخلوط د محدودې په توګه یاده کړئ، هېڅکله یې د مېتیلین بلو محدوده مه بولئ.
په دې منظم چلند کې بنسټیز مفهوم هماغسې روښانه پاتې کېږي. مېتیلین بلو د اکسیدېشن حالت په غیرمعمولي وضاحت ښيي، ځکه د دوو حالتونو د مرئي رڼا جذب یې ډېر زیات توپیر لري. رنګ د رېډوکس د لوستنې په توګه وګڼئ چې په مشخص pH، د اکسیجن او رڼا په مشخصو شرایطو، او د رنګیزې مادې په مشخصه درجه کې اخیستل شوې وي؛ په دې صورت کې دا په ټایټرېشن کې خپل ځای ثابتوي. که یې د لیتموس په توګه وکاروئ، په بشپړ دوام سره به مو تېرباسي.