Makala
Metilen gögi indikator hökmünde: reňk üýtgemesi aslynda nämäni görkezýär
Tehnik laboratoriýa stakanyna metilen gögüni goşýar, pH-y sazlaýar we reňkiň turşulygy görkezmegine garaşýar. Aýdyň üýtgeşme bolmaýar. Muňa derek askorbin kislotasynyň ergininden bir damja goşýar, gök reňk bolsa ýitýär. Kolbany howada çaýkaýar, gök reňk gaýdyp gelýär. Şol bir boýag, emma düýpgöter tapawutly iki häsiýet. Şu bulaşyklyk makalanyň esasy mowzugydyr: metilen gögi protonlara jogap berýän pH indikatory däl-de, elektronlaryň geçirilmegine jogap berýän redoks indikatorydyr. Bu tapawut aýdyňlaşdyrylandan soň, galan ähli jikme-jiklikler öz ýerine düşýär.
Amaly düzgüni bir sözlemde jemlemek bolýar. Gök reňk okislenen görnüşiň bardygyny aňladýar. Reňksizlik gaýtarylan görnüşiň, ýagny leýkometilen gögüniň bardygyny aňladýar. Elektronlary geçirýän islendik zat bu ýagdaýy üýtgedip biler. Diňe kislotalar we esaslar muny edip bilmeýär, ýöne pH bu üýtgemäniň bolup geçýän naprýaženiýesini üýtgedýär.
Reňkiň aňyrsyndaky jübüt
Okislenen metilen gögi metiltioniniý kationydyr: ol hlorid duzy görnüşinde üpjün edilýän tekiz, üç halkaly fenotiazininiň ulgamydyr. PubChem ony metiltioniniý hloridi hökmünde bellige alýar. Suwdaky gowşak erginde monomer takmynan 664 nm-de ýagtylygy siňdirýär we gözüň görýän gök reňki şol siňdirilmeden döreýär. Onuň gaýtarylan jübüti bolan leýkometilen gögüniň şol bir gurluş skeleti bar, ýöne merkezi halkadaky azot protonlaşan we hromofor bozulan bolýar. Şonuň üçin ol diýen ýaly reňksizdir we güýçli siňdiriş zolagy ultramelewşe sebitde ýerleşýär (leýko görnüşiniň PubChem ýazgysy).
Jemi reaksiýada iki elektron geçirilýär, emma protonlaryň sany pH-a baglydyr, sebäbi gaýtarylan görnüş turşy gurşawda protonlaşýar. Redoks himiýasyny görkezip düşündirmek baradaky salgylanma çeşmesi wodorod elektrodyna görä pH 0-da standart potensialy takmynan +0.53 V, pH 7-de bolsa formal potensialy takmynan +0.011 V diýip berýär. Bu nokatlaryň arasynda potensial pH bilen üýtgeýär. Boýaglaryň redoks häsiýeti we potensiallary baradaky barlagda häzirki zaman woltammetriýasy takmynan pH 4-den 10-a çenli her pH birligine 29.5 mV töweregi üýtgemäni ýüze çykarýar; bu iki elektronly, bir protonly düzgüne gabat gelýär. pH 4-den aşakda bolsa her pH birligine takmynan 88.5 mV üýtgeme tapylýar; bu iki elektronly, üç protonly düzgüne gabat gelýär. Şonuň üçin pH-y görkezilmedik potensialyň manysy ýokdur. San görkezilende onuň haýsy eňňide we haýsy deňeşdirme elektrodyna esaslanýandygyny hemişe anyklaň, sebäbi kümüş deňeşdirme elektrodlaryna görä berlen bahalary wodorod şkalasyna görä berlen bahalar bilen göni deňeşdirip bolmaýar. Esasy gurluş we häsiýetler hromofory kesgitleýär, redoks görkezijisini taslamak baradaky goşmaça sahypa bolsa bu jübüti düzüm saýlawlary bilen baglanyşdyrýar.
Boýagy peýdaly edýän zat onuň potensial şkalasynyň ortarasynda ýerleşmegidir. pH 7-de ol gowşak okisleýjileriň arasynda bolýar: askorbat ýa-da NAD(P)H ýaly gowy donorlardan elektronlary kabul eder ýaly güýçli, olary erän kisloroda ýa-da demir(III) merkezlerine berer ýaly bolsa gowşakdyr. Şonuň üçin ol bir ýagdaýda galman, aýlawly üýtgeýär. Gaýtarylma ony reňksizleşdirýär. Howa ony täzeden okisleýär. Iki ugurda-da ýol birdir.
Näme üçin pH baradaky soraglar gaýtalanyp durýar
Laboratoriýalarda we okuw otaglarynda bulaşyklygyň üç çeşmesi gaýtalanyp durýar; olaryň her biri üçin anyk düzediş bar.
Birinjiden, pH potensialy üýtgedýär, bu bolsa pH-a jogap ýaly görünýär. pH-y ýokarlandyrsaňyz, elektrodyň şol bir görkezýän bahasynda jübüti gaýtarmak aňsatlaşýar, şonuň üçin şol bir donor boýagy has çalt reňksizleşdirýär. Emma adaty aralykda diňe protonlaşma basgançagynyň özi gök reňkden reňksizlige aýdyň geçiş döretmeýär. Metilen gögüniň häsiýetleri baradaky 2025-nji ýylyň tankydy synynda pH 2-den 12-ä çenli 665 nm-däki maksimumyň düýpli üýtgemeýändigi, diňe optiki siňdirişde ujypsyz üýtgeşmeleriň bolýandygy aýdylýar. Protonlar naprýaženiýäni sazlaýar. Elektronlar reňki üýtgedýär.
Ikinjiden, ontologiýadaky bellik ýalňyş düşünje döredýär. PubChem häzirki wagtda ChEBI-den bir rol belligini alýar; onda bu boýag kislota-esas indikatory diýlip atlandyrylýar. Bu belligi metilen gögüniň fenolftalein ýa-da metil gyzyly ýaly hereket edýändiginiň subutnamasy hökmünde kabul etmeli däl. Adaty suwly gurşawdaky işlerde ol beýle hereket etmeýär.
Üçünjiden, Tashiro garyndysy onuň adyny ulanýar. Tashiro indikatory metil gyzyly bilen metilen gögüniň garyndysydyr. Onda metil gyzyly kislota-esas jogabyny berýär, metilen gögi bolsa gök optiki fon döredýär; şeýlelikde, gyzyl reňkden sary reňke geçiş has aýdyň jemleýji reňk üýtgemesine öwrülýär. Söwda üçin niýetlenen bir Tashiro düzümi pH 4.4-den 6.2-ä çenli aralygy görkezýär, kesgitlenen bir ITW Reagents düzümi bolsa pH 4.4-de gyzyl-melewşeden pH 5.8-de ýaşyla geçişi görkezýär. Bu aralyklaryň hiç biri metilen gögüniň özüniň geçiş aralygy däldir. Bu boýag duýujy däl-de, reňk fonuny döredýän serişdedir.
Bir çetki ýagdaý barada duýduryş bermek gerek. Takmynan pH 13-de güýçli aşgar şertleri yzyna dolanmaýan gidroliz arkaly metilen-melewşe görnüşli gyzyldan gülgüne çenli önümleri döredip biler. Şol gülgüne reňk indikatoryň ahyrky nokady däl-de, dargamanyň alamatydyr. Ony ölçeg hökmünde däl-de, ergini taşlamalydygyny görkezýän alamat hökmünde kabul ediň.
Ol nirede redoks indikatory hökmünde işleýär
Klassyky ulanylyşy Lane-Eynon usuly bilen gaýtaryjy şekerleri titrlemekdir. Gyzgyn aşgar Fehling ergini şeker bilen titrlenýär, ahyrky nokada golaý bolsa metilen gögi goşulýar; şekeriň gaýtaryjy ukyby mis(II) üçin gerek bolan mukdardan geçende, galan gök reňk ýitýär. AOAC Lane-Eynon prosedurasynda bug bölünip çykmagy howanyň täzeden okislemegini basyp ýatyrar ýaly, garyndy gaýnadylýar; adatça boýag ergininiň birnäçe damjasy ulanylýar. Reňk üýtgemesi gaýtarylyp bilinýän misiň galmandygyny görkezýär. Bu kolbadaky ýagdaý barada redoks maglumatydyr, pH maglumaty däldir.
Öňki titrimetrik usullar başga ýerlerde hem şol ýörelgäni ulanýardy. Spirt krahmaly ulanmaga ýaramsyz edende, käbir ýodimetrik titrlemelerde gowşak boýag ergini krahmalyň ornuny tutup bilýärdi; iş konsentrasiýasy litr başyna takmynan 0.05 g bolupdyr. Emma Sinnattyň 1912-nji ýylda görkezişi ýaly, artykmaç boýag ýod-boýag birleşmesiniň döremegine getirip biler. Gollanmalardaky jemlemelerde bu boýag titanometriýa we ýodometriýa üçin hem görkezilýär. Galyň 1936-njy ýyldaky askorbin kislotasyny kesgitlemek usulynda boýag C witamininiň ekstraktlary bilen gaýtarylypdyr, soňra galan boýag titan trihloridi bilen ters titrlenipdir. Häzirki wagtda bu usul gündelik ulanyşdan has köp taryhy ähmiýete eýedir, ýöne ol umumy nusgany görkezýär: donor gök görnüşi reňksiz görnüşe gaýtarýar, gök reňkiň ýitmegi bolsa ahyrky nokatdyr.
Erän kislorody kesgitlemegiň usullary şol bir jübüti ters ugurda ulanýar. Neşir edilen bir çemeleşmede ilki boýag aşgar suwly etanolda glýukoza bilen gaýtarylýar. Soňra erän kislorod reňksiz leýko görnüşini bada-bat diýen ýaly täzeden gök görnüşe okisleýär. Okumura we Haşitaniniň beýan edişi ýaly, ölçeg takmynan 600 nm-de, millilitr başyna takmynan 13 mikrograma çenli geçirilýär. Muny erän kislorodyň klassyky Winkler titrlemesi bilen garyşdyrmaň: onuň ahyrky nokadyny kesgitlemek üçin krahmal ulanylýar; NOAA Winkler standart iş prosedurasy takmynan 1 göterim krahmaly görkezýär. Metilen gögi bilen kislorody kesgitlemegiň usullary reňk üýtgemesiniň ugry ters bolan aýratyn topary emele getirýär.
Okuw otagyndaky gök çüýşe tejribesi şol bir jübütiň kiçi göwrümli görnüşidir: aşgar ergindäki glýukoza duranda gök boýagy reňksiz görnüşe gaýtarýar, çaýkamak bolsa kislorody eredýär we ol boýagy täzeden gök görnüşe okisleýär. Doly prosedura we onuň gözegçilik çäreleri gök çüýşe görkezme tejribesine degişlidir; zolaklaryň ýerleşişi we agregasiýa zerarly süýşmeler bolsa spektrler we konsentrasiýanyň täsirleri baradaky sahypada berilýär. Bu makalada diňe mehanizm saklanýar, sebäbi prosedura bilen spektrleriň hersi üçin aýratyn şertler gerek.
Reňk ýagdaýlarynyň tablisasy: ýagdaýlar, şertler, çäklendirmeler
Bu tablisa makala üçin taýýarlanan esasy salgylanma maglumatydyr. Islendik ahyrky nokada ynanmazdan öň, degişli hatary tutuşlygyna okaň.
| Ýagdaý | Daşky görnüşi | Ony döredýän şert | Nämäni görkezýär | Çäklendirme |
|---|---|---|---|---|
| Okislenen monomer, gowşak ergin, neýtral | Goýy gök, pik takmynan 664 nm-de | Howa bilen doýgun ergin, donor ýok | Başlangyç taýýar ýagdaý | Ýokary konsentrasiýada dimerleşme sebäpli pik 610 nm tarapa süýşýär, şonuň üçin reňk öwüşginine diňe ergini gowşadanyňyzdan soň baha beriň |
| Gaýtarylan leýko görnüşi, neýtral | Reňksiz | Donor bar (aşgar gurşawda glýukoza, askorbat, ditionit, katalizator bilen NAD(P)H) | Gaýtaryjy ukyp indikatoryň talabyndan geçdi | Howa ony täzeden okisleýär, şonuň üçin howa aýrylmasa ýa-da onuň täsiri standartlaşdyrylmasa, ahyrky nokatlar täzeden gök reňke gaýdýar |
| Leýko görnüşi, turşy | Reňksiz | Turşy gurşawda şol bir donorlar, leýko görnüşiniň goşmaça protonlaşmagy bilen | Süýşen potensialda ýokardaky bilen birmeňzeş | pH 4-den aşakda potensialyň eňňidi has dik bolýar, şonuň üçin pH 7-däki kalibrlemäni bu şertlere göçürip bolmaýar |
| Tashiro garyndysy, turşy | Gyzyl-melewşe | Metil gyzyly bilen metilen gögüniň garyndysynda pH takmynan 4.4-den aşak | Metil gyzyly arkaly turşulygy | Metilen gögüni däl-de, metil gyzylyny görkezýär; muny metilen gögüniň pH aralygy hökmünde görkezmäň |
| Tashiro garyndysy, pH takmynan 5.8-den 6.2-ä çenli | Ýaşyldan çal-ýaşyla çenli | Şol bir garyndy, onuň geçişiniň ýokarky çägine golaý | Ýokardaky bilen birmeňzeş | Düzüme bagly; ýadyňyza bil baglaman, çüýşedäki maglumaty barlaň |
| Dargan, güýçli aşgar | Gülgüneden gyzyla çenli | pH takmynan 13, ýylylyk, aşgaryň uzak wagtlaýyn täsiri | Melewşe görnüşli önümleri döredýän, yzyna dolanmaýan gidroliz | Çaýkamak bilen yzyna gaýdyp gelmeýär; taşlaň we täzeden taýýarlaň |
| Ýagtylygyň täsiri bilen reňksizleşen | Spektri üýtgän solgun gök | Güýçli görünýän ýagtylyk, aýratyn-da donorlar bar mahaly | Ýagtylygyň döredýän goşmaça himiki hadysalaryny, şol sanda demetilleşen önümleri | Görünýän ýagtylykda fotogaýtarylma baradaky işiň görkezişi ýaly, standart erginleri ýagtylykdan goraň |
Ahyrky nokady bulaşdyrýan näsazlyklar
Ahyrky nokat üýtgäp başlanda ilkinji şübhe howa düşýär. Leýko görnüşi, aýratyn-da aşgar ulgamlarda, aňsat täzeden okislenýär. Şonuň üçin reňksizleşen titrleme ergini duranda ýa-da güýçli aýlap çaýkalanda ýene gök bolup biler. Reňkiň durnukly galmagy möhüm bolsa, howany aýryň, çaýkamagy standartlaşdyryň we ölçegi bellenen wagtda alyň.
Ikinji şübhe ýagtylyga düşýär. Boýag fotohimiki taýdan işjeňdir we donorlar bar mahaly ýagtylyk bilen şöhlelendirmek ony demetilleşen önümleri hem öz içine alýan ýollar arkaly reňksizleşdirip biler. Analitiki boýag erginlerini garaňkyda saklaň we ahyrky nokatlary güýçli laboratoriýa çyralarynyň astynda kesgitlemäň.
Üçünji sebäp konsentrasiýadyr. Okislenen kation dimerlere we has uly agregatlara gatlaklanyp birleşýär, netijede zolak takmynan 610-dan 615 nm-e çenli sebite süýşýär. Şonuň üçin konsentrirlenen ergin hapa bolmasa-da, onuň görünýän piki garaşylýan ýerden üýtgän bolup biler. Spektrlere ýa-da ahyrky nokatlara baha bermezden öň, ergini monomer agdyklyk edýän derejä çenli gowşadyň.
Has göze ilmeýän iki ulgamlaýyn gyşarma hem aýratyn ünsi talap edýär, sebäbi olar esasan pes konsentrasiýaly işlere täsir edýär. Boýag aýna-suw araçäginde ölçäp boljak derejede adsorbirlenýär, bu bolsa gowşak standart erginlerde we kinetiki ölçeglerde gyşarma döredýär; takyklyk möhüm bolan ýagdaýlarda polimer gaplar ýa-da kýuwetalar çözgüt bolup biler. Söwda boýagynda Azure B ýaly meňzeş tiazin garyndylary hem bolup biler; taryhy arassalama barlaglarynda olar ýörite aýrylypdyr. Şonuň üçin analitiki işlerde metilen gögi diýlip bellik edilen her çüýşäniň himiki taýdan birmeňzeşdigini çaklamak däl-de, boýagyň arassalyk derejesini görkezmek gerek. Agregasiýa süýşmesiniň spektral jikme-jiklikleri bilkastlaýyn spektrler baradaky sahypada saklanýar.
Laboratoriýa işi üçin gysga barlag sanawy
Ergini buferläň we her potensialyň hem-de her ahyrky nokadyň ýanyna pH-y ýazyň. Kislorod şertlerini kesgitläň: Lane-Eynon görnüşli işlerde bug örtügi astynda gaýnatmak, beýleki işlerde bolsa inert örtük ýa-da bellenen wagt tertibi. Monomeri görmek üçin ýeterlik derejede gowşak ergin bilen işläň, erginleri ýagtylykdan goraň, pes konsentrasiýalarda polimer gaplary ileri tutuň we boýagyň arassalyk derejesini ýazga alyň. Maksat hakykatdan hem pH bolsa, hakyky kislota-esas indikatoryny ýa-da düzümi kesgitlenen Tashiro garyndysyny saýlaň. Garyndynyň aralygyny metilen gögüniň aralygy hökmünde däl-de, diňe garyndynyň aralygy hökmünde görkeziň.
Bu tertipli çemeleşmede esasy düşünje üýtgemän galýar. Metilen gögi okislenme ýagdaýyny aýratyn aýdyň görkezýär, sebäbi onuň iki ýagdaýynyň görünýän ýagtylygy siňdirişi biri-birinden örän tapawutlanýar. Reňki görkezilen pH-da, görkezilen kislorod we ýagtylyk şertlerinde, arassalyk derejesi görkezilen boýag bilen alnan redoks görkezijisi hökmünde kabul ediň, şonda ol titrlemede öz ornuny tapar. Ony lakmus hökmünde kabul etseňiz, ol sizi her gezek ýalňyş netijä getirer.