Članek
Kemija metilenskega modrila: struktura, formula, lastnosti in imena
Metilensko modrilo običajno pomeni metiltioninijev klorid, sol, ki vsebuje pozitivno nabito organsko barvilo in kloridni protiion. Brezvodna sol ima formulo C₁₆H₁₈ClN₃S in molsko maso približno 319.85 g/mol. Kristalna voda spremeni maso stehtanega materiala, ne da bi spremenila identiteto kationa barvila.
To razlikovanje pojasni več navideznih protislovij v kemijskih katalogih. Zapis lahko pravilno navaja skupni naboj soli nič, hkrati pa barvilo opisuje kot kationsko. Drug katalog lahko navaja 373.90 g/mol, ker je njegov material trihidrat. Preden uporabite podatek o lastnosti, ugotovite, kaj številka opisuje.
Imena opredeljujejo različne ravni materiala
Zapis o metilenskem modrilu v zbirki ChEBI opredeljuje kloridno sol, navaja CAS 61-73-4 in vključuje imena metiltioninijev klorid, Basic Blue 9 in C.I. 52015. Njegovo sistematično ime je 3,7-bis(dimetilamino)fenotiazin-5-ijev klorid.
Ime metiltioninij brez besede »klorid« označuje organski kation. Oznaka hidrata doda še eno razlikovanje: klorid metilenskega modrila, povezan z navedeno količino vode v trdni snovi. V nabavni specifikaciji skupaj zabeležite polno kemijsko ime, formulo, hidratno obliko in dobaviteljevo oznako. Ne zanašajte se zgolj na besedo, ki označuje barvo. Primerjava metilnega modrila in podobno poimenovanih barvil pojasnjuje, zakaj lahko podobna imena označujejo različne kemikalije.
Razberite molekulske strukture
Struktura A: metiltioninijev kation
Oznake: modri simboli N označujejo tri dušikove atome; rumeni S označuje žveplo; oba zunanja dušikova atoma imata vsak po dve metilni skupini. Neoznačeni konci črt v teh skupinah predstavljajo ogljikove atome z implicitnimi vodikovimi atomi. Trije kondenzirani obroči tvorijo osrednje konjugirano ogrodje. Ta izvorna risba prikazuje eno od predstavitev formalnega naboja.
Struktura kationa v zbirki ChEBI ima formulo C₁₆H₁₈N₃S⁺, skupni naboj +1 in povprečno maso 284.408. Na mestih 3 in 7 sta dimetilamino substituenta. Formalni pozitivni znak na enem atomu na risbi je način zapisovanja naboja v tej predstavitvi; ne smemo ga razumeti kot prikaz celotne porazdelitve elektronov.
Struktura B: kloridna sol
Oznake: zeleni Cl⁻ je kloridni protiion. Namenoma ni povezan z organsko strukturo. En kation z nabojem +1 in en anion z nabojem −1 tvorita nevtralno formulsko enoto. Obe strukturni risbi sta povzeti iz zbirke ChEBI in pretvorjeni v WebP brez sprememb vezi ali oznak atomov.
Zapis PubChem za CID 6099 uporablja drugo sistematično ime ter drugačno razporeditev dvojnih vezi in formalnega naboja. Te predstavitve ohranjajo enako povezanost atomov. Ne dokazujejo prisotnosti drugega hidrata ali dodatne sestavine.
Preglednica lastnosti z navedbo virov
Spodnje molske mase sledijo predogledu monografije USP o metilenskem modrilu. Fizikalne meritve so primeri iz zapisa za določen komercialni trihidrat, pri čemer so ohranjeni navedeni pogoji meritev.
| Lastnost | Vrednost ali opis | Osnova in razlaga |
|---|---|---|
| Kation barvila | C₁₆H₁₈N₃S⁺; +1; približno 284.41 g/mol | Samo kation, brez klorida in vode; ChEBI 43830 |
| Brezvodni klorid | C₁₆H₁₈ClN₃S; 319.85 g/mol | Nevtralna formulska enota soli; USP |
| Monohidrat | C₁₆H₁₈ClN₃S·H₂O; 337.90 g/mol | Ena molekula vode na formulsko enoto soli; USP |
| Trihidrat | C₁₆H₁₈ClN₃S·3H₂O; 373.90 g/mol | Tri molekule vode na formulsko enoto soli; USP |
| Pentahidrat | C₁₆H₁₈ClN₃S·5H₂O; 409.93 g/mol | Pet molekul vode na formulsko enoto soli; USP |
| Agregatno stanje | Trdno | Izdelek Merck/Sigma 1.04122, označen kot trihidrat |
| Navedena gostota trdne snovi | 1.757 g/cm³ pri 22 °C | Izdelek 1.04122; ne gre za gostoto pripravljene raztopine |
| Navedena nasipna gostota | 400–600 kg/m³ | Isti izdelek; vključuje praznine med delci praška |
| Navedeni pH | 3 pri 20 °C, 10 g/L v vodi | Isti izdelek in navedeni pogoji raztopine |
| Navedena topnost | 50 g/L | Isti izdelek; prikazani vnos ne navaja temperature |
| Podatek o toplotnem obnašanju | 190 °C, razpad | Isti izdelek; ne gre za ravnotežno tališče brez dodatnih pojasnil |
| pKa | Zahteva opredeljen kislinsko-bazni par in medij | Ni zamenljiv s pH vsebine stekleničke ali raztopine |
Proizvajalčev zapis o izdelku podpira vrstice, ki se nanašajo na ta izdelek. Ti podatki so uporabne referenčne vrednosti, ne pa specifikacije za vsak prašek ali končni tekoči izdelek. Majhne razlike med molskimi masami v podatkovnih zbirkah lahko odražajo tudi uporabljene vrednosti atomskih mas in zaokroževanje; to je drugačen pojav od precej večje razlike zaradi hidratacije.
Zakaj hidratacija spremeni izračun
En milimol idealnega brezvodnega klorida tehta 319.85 mg; en milimol idealnega trihidrata tehta 373.90 mg. Vsak vsebuje en milimol kationov barvila. Po izračunu iz preglednice je masa trihidrata za enako količino barvila približno 16.9% večja.
Zato 1.000 g/L čistega brezvodnega klorida ustreza približno 3.13 mmol/L, medtem ko 1.000 g/L čistega trihidrata ustreza približno 2.67 mmol/L. To sta primera, izračunana na podlagi formul, pred upoštevanjem dejansko določene vsebnosti ali izmerjene vsebnosti vode. Uporabite kalkulator molarnosti metilenskega modrila, da bo izbrana kemijska oblika jasno navedena.
Definicija USP izraža določeno vsebnost na osnovi posušene snovi. Odstotek na osnovi posušene snovi in maso praška v prejetem stanju je zato treba razlagati skupaj. Kristalna voda ni samodejno dokaz kontaminacije. Podrobna primerjava trihidrata in brezvodne oblike pojasnjuje, kako brati te oznake.
Naboj ne dokazuje, da gre za koloid
Izraz »naboj sola metilenskega modrila« združuje dve ločeni vprašanji. Ion barvila ima naboj +1. Za ugotovitev, ali je pripravek sol, potrebujemo podatke o disperznem sistemu.
Definicija sola po IUPAC se nanaša na tekoč koloidni sistem. To ne pomeni, da je vsaka raztopina nabitega barvila koloid. Prav tako nevtralna formula soli ne pomeni, da so njeni raztopljeni ioni vsak zase nevtralni. Trditev o naboju delcev ali potencialu zeta zahteva podatke o dejanskem pripravku in merilnih pogojih, ne zgolj molekulske formule.
pH, pKa in polarnost odgovarjajo na različna vprašanja
IUPAC opredeljuje pH z aktivnostjo vodikovih ionov v raztopini. Suh prašek metilenskega modrila zato sam po sebi nima pH vodne raztopine. Uporaben podatek o pH navaja topilo, koncentracijo, temperaturo in formulacijo. Dodatek pufra lahko spremeni pH raztopine, ne da bi spremenil identiteto, navedeno na etiketi barvila.
Nasprotno pa konstanta disociacije kisline opisuje določeno ravnotežje, pKa pa je njen negativni desetiški logaritem. Uporaben podatek »pKa metilenskega modrila« mora navesti protonirano in deprotonirano zvrst ter medij. Sama številka ne pove, ali se nanaša na oksidirano barvilo ali drugo kemijsko obliko. Prenos protonov in prenos elektronov sta različna procesa; slednji je opisan v članku o redoks kemiji metilenskega modrila in levkometilenskega modrila.
Tudi vprašanje »polarno ali nepolarno?« zahteva opredeljen namen. Klorid metilenskega modrila je ionski, njegov organski kation pa vsebuje razsežno ogljikovo ogrodje. Ta opis je uporabnejši kot pripisovanje ene same ocene polarnosti celotni snovi. Kot pojasnjuje razprava IUPAC o polarnosti topil, je solvatacija odvisna od več interakcij. Pri pripravi uporabite izmerjeno topnost v predvidenem topilu in pogoje iz vodnika za topnost in pripravo raztopin.
Katero gostoto uporabiti pri pretvorbi?
Čeprav je 1 g/cm³ enako 1 g/mL, sprememba enote ne spremeni tega, kar je bilo izmerjeno. Z gostoto trdne snovi ne moremo pretvoriti mililitrov razredčene raztopine v grame te raztopine. Nasipna gostota praška odgovarja na še eno drugačno vprašanje, saj pri nasutju med delci ostane zrak.
Za pretvorbo masne koncentracije v masni delež pridobite gostoto končne raztopine pri navedeni temperaturi. Pri tehtanju in izračunu molarnosti preverite formulo materiala in osnovo za izražanje določene vsebnosti. Ujemanje lastnosti s predmetom merjenja preprečuje napake, ki jih dodatna decimalna mesta ne morejo odpraviti.