Článok
Chémia metylénovej modrej: štruktúra, vzorec, vlastnosti a názvy
Metylénová modrá zvyčajne označuje chlorid metyltionínia, soľ obsahujúcu kladne nabité organické farbivo a chloridový protiión. Bezvodá soľ má vzorec C₁₆H₁₈ClN₃S a molárnu hmotnosť približne 319.85 g/mol. Kryštálová voda mení hmotnosť naváženého materiálu bez toho, aby menila identitu jeho katiónu farbiva.
Toto rozlíšenie vysvetľuje viaceré zdanlivé rozpory v chemických katalógoch. Záznam môže správne uvádzať nulový celkový náboj soli a zároveň opisovať farbivo ako katiónové. Iný katalóg môže uvádzať 373.90 g/mol, pretože jeho materiál je trihydrát. Pred použitím údaja o vlastnosti určte, čo dané číslo opisuje.
Názvy rozlišujú rôzne úrovne opisu materiálu
Záznam metylénovej modrej v ChEBI identifikuje chloridovú soľ, uvádza CAS 61-73-4 a zahŕňa názvy chlorid metyltionínia, Basic Blue 9 a C.I. 52015. Jej systematický názov je chlorid 3,7-bis(dimetylamino)fenotiazín-5-ínia.
Názov metyltionínium bez slova „chlorid“ označuje organický katión. Označenie hydrátu pridáva ďalšie rozlíšenie: chloridová soľ metylénovej modrej s uvedeným množstvom vody v pevnej látke. Do nákupnej špecifikácie zaznamenajte spoločne úplný chemický názov, vzorec, hydrátovú formu a identifikátor dodávateľa. Nespoliehajte sa iba na slovo označujúce farbu. Porovnanie metylovej modrej a podobne pomenovaných farbív vysvetľuje, prečo môžu podobné názvy označovať odlišné chemikálie.
Ako čítať molekulové štruktúry
Štruktúra A: katión metyltionínia
Označenia: modré symboly N označujú tri atómy dusíka; žltý symbol S označuje síru; každý z dvoch vonkajších atómov dusíka nesie dve metylové skupiny. Neoznačené konce čiar v týchto skupinách predstavujú atómy uhlíka s ich implicitnými vodíkmi. Tri kondenzované kruhy tvoria centrálny konjugovaný skelet. Tento zdrojový nákres zobrazuje jedno vyjadrenie formálneho náboja.
Štruktúra katiónu v ChEBI má vzorec C₁₆H₁₈N₃S⁺, celkový náboj +1 a priemernú hmotnosť 284.408. Na pozíciách 3 a 7 sa nachádzajú dimetylamino substituenty. Formálne kladné znamienko na jednom atóme v nákrese je účtovným vyjadrením náboja v danom zobrazení; nemalo by sa chápať ako mapa úplného rozloženia elektrónov.
Štruktúra B: chloridová soľ
Označenia: zelený Cl⁻ je chloridový protiión. Zámerne nie je spojený s organickou štruktúrou. Jeden katión s nábojom +1 a jeden anión s nábojom −1 tvoria neutrálnu vzorcovú jednotku. Oba štruktúrne nákresy sú prevzaté z ChEBI a prevedené do formátu WebP bez zmeny väzieb alebo označení atómov.
Záznam PubChem pre CID 6099 používa alternatívny systematický názov a odlišné umiestnenie dvojitých väzieb a formálneho náboja. Tieto zobrazenia zachovávajú rovnaké prepojenie atómov. Nepotvrdzujú prítomnosť iného hydrátu ani ďalšej zložky.
Tabuľka vlastností s odkazmi na zdroje
Nižšie uvedené molárne hmotnosti vychádzajú z náhľadu monografie USP o metylénovej modrej. Fyzikálne merania sú príkladmi zo záznamu konkrétneho komerčného trihydrátu a zachovávajú dostupné údaje o podmienkach merania.
| Vlastnosť | Hodnota alebo opis | Základ a interpretácia |
|---|---|---|
| Katión farbiva | C₁₆H₁₈N₃S⁺; +1; približne 284.41 g/mol | Iba katión, bez chloridu a vody; ChEBI 43830 |
| Bezvodý chlorid | C₁₆H₁₈ClN₃S; 319.85 g/mol | Neutrálna vzorcová jednotka soli; USP |
| Monohydrát | C₁₆H₁₈ClN₃S·H₂O; 337.90 g/mol | Jedna molekula vody na vzorcovú jednotku soli; USP |
| Trihydrát | C₁₆H₁₈ClN₃S·3H₂O; 373.90 g/mol | Tri molekuly vody na vzorcovú jednotku soli; USP |
| Pentahydrát | C₁₆H₁₈ClN₃S·5H₂O; 409.93 g/mol | Päť molekúl vody na vzorcovú jednotku soli; USP |
| Fyzikálna forma | Pevná látka | Produkt Merck/Sigma 1.04122, označený ako trihydrát |
| Uvádzaná hustota pevnej látky | 1.757 g/cm³ pri 22 °C | Produkt 1.04122; nejde o hustotu pripraveného roztoku |
| Uvádzaná sypná hustota | 400–600 kg/m³ | Rovnaký produkt; zahŕňa priestory medzi časticami prášku |
| Uvádzané pH | 3 pri 20 °C, 10 g/L vo vode | Rovnaký produkt a uvedené podmienky roztoku |
| Uvedená rozpustnosť | 50 g/L | Rovnaký produkt; zobrazený údaj neuvádza teplotu |
| Tepelný údaj | 190 °C, rozklad | Rovnaký produkt; nejde o rovnovážnu teplotu topenia bez ďalšieho upresnenia |
| pKa | Vyžaduje definovaný pár kyselina/zásada a prostredie | Nie je zameniteľné s pH obsahu fľaše alebo roztoku |
Produktový záznam výrobcu je zdrojom údajov v riadkoch týkajúcich sa konkrétneho produktu. Tieto údaje sú užitočnými referenčnými bodmi, nie špecifikáciami každého prášku alebo hotovej kvapaliny. Malé rozdiely medzi molárnymi hmotnosťami v databázach môžu odrážať aj konvencie používané pre atómové hmotnosti a zaokrúhľovanie; ide o inú otázku než oveľa väčší rozdiel spôsobený hydrátovou formou.
Prečo hydratácia mení výpočet
Jeden milimól ideálneho bezvodého chloridu má hmotnosť 319.85 mg; jeden milimól ideálneho trihydrátu má hmotnosť 373.90 mg. Každý obsahuje jeden milimól katiónov farbiva. Pri rovnakom množstve farbiva je podľa výpočtu z tabuľky hmotnosť trihydrátu približne o 16.9% vyššia.
Preto 1.000 g/L čistého bezvodého chloridu zodpovedá približne 3.13 mmol/L, zatiaľ čo 1.000 g/L čistého trihydrátu zodpovedá približne 2.67 mmol/L. Ide o príklady založené na vzorcoch, ešte pred korekciou na skutočne stanovený obsah látky alebo nameraný obsah vody. Použite kalkulačku molarity metylénovej modrej, aby bola zvolená chemická forma vždy jednoznačne určená.
Definícia USP vyjadruje stanovený obsah v prepočte na vysušenú látku. Percentuálny obsah v prepočte na vysušenú látku a hmotnosť prášku v dodanom stave preto treba interpretovať spoločne. Kryštálová voda nie je automaticky dôkazom kontaminácie. Podrobné porovnanie trihydrátu a bezvodej formy vysvetľuje, ako tieto označenia čítať.
Náboj nepreukazuje, že ide o koloid
Výraz „náboj sólu metylénovej modrej“ mieša dve samostatné otázky. Ión farbiva má náboj +1. Na určenie, či je prípravok sólom, sú potrebné informácie o disperznom systéme.
Definícia sólu podľa IUPAC sa týka tekutého koloidného systému. Neznamená to, že každý roztok nabitého farbiva je koloid. Ani neutrálny vzorec soli neznamená, že jej rozpustené ióny sú jednotlivo neutrálne. Tvrdenie o náboji častíc alebo zeta potenciáli vyžaduje údaje o konkrétnom prípravku a podmienkach merania, nie iba molekulový vzorec.
pH, pKa a polarita odpovedajú na rôzne otázky
IUPAC definuje pH prostredníctvom aktivity vodíkových iónov v roztoku. Suchý prášok metylénovej modrej preto sám osebe nemá pH vodného roztoku. Užitočný údaj o pH uvádza rozpúšťadlo, koncentráciu, teplotu a zloženie. Pridanie tlmivého roztoku môže zmeniť pH roztoku bez zmeny identity uvedenej na etikete farbiva.
Naproti tomu disociačná konštanta kyseliny opisuje konkrétnu rovnováhu a pKa je jej záporný logaritmus so základom 10. Použiteľný údaj „pKa metylénovej modrej“ musí uvádzať protónovanú a deprotónovanú formu aj prostredie. Samotné číslo nehovorí, či sa týka oxidovaného farbiva alebo inej chemickej formy. Prenos protónu a prenos elektrónu sú odlišné procesy; o druhom z nich pojednáva redoxná chémia metylénovej modrej a leukometylénovej modrej.
Aj otázka „polárna alebo nepolárna?“ vyžaduje určenie účelu. Chloridová soľ metylénovej modrej je iónová, zatiaľ čo jej organický katión obsahuje rozsiahly uhlíkový skelet. Tento opis je užitočnejší než priradenie jedinej hodnoty polarity celej látke. Ako vysvetľuje prehľad polarity rozpúšťadiel podľa IUPAC, solvatácia závisí od viacerých interakcií. Pri príprave používajte nameranú rozpustnosť v zamýšľanom rozpúšťadle a podmienky uvedené v príručke rozpustnosti a prípravy roztokov.
Ktorá hustota patrí do prepočtu?
Hoci 1 g/cm³ sa rovná 1 g/mL, zmena jednotky nemení to, čo bolo merané. Hustotu pevnej látky nemožno použiť na prepočet mililitrov zriedeného roztoku na gramy tohto roztoku. Sypná hustota prášku odpovedá na ďalšiu odlišnú otázku, pretože pri usporiadaní častíc medzi nimi zostáva vzduch.
Na prepočet z hmotnosti na jednotku objemu na hmotnosť na jednotku hmotnosti potrebujete hustotu hotového roztoku pri uvedenej teplote. Pri vážení a výpočte molarity overte vzorec materiálu a základ, na ktorý sa vzťahuje stanovený obsah. Priradenie správnej vlastnosti k meranému objektu predchádza chybám, ktoré ďalšie desatinné miesta nedokážu napraviť.