Artikulo
Katatagan ng methylene blue: liwanag, pH, mga solvent, at pagkasira
Ang isang malabnaw na pamantayang solusyon ng methylene blue ay may sukat na 0.842 sa 664 nm noong Lunes. Noong Biyernes, 0.791 na ang sukat mula sa parehong bote, at walang nagbago ng konsentrasyon. Ang unang tanong ay kung may nawalang tina. Ang ikalawa at mas mahirap na tanong ay kung ano ang ibig sabihin ng "nawala".
Hindi iisang katangian ang katatagan ng methylene blue. Binubuo ito ng ilang prosesong lahat ay nagpapababa ng absorbance sa parehong haba ng alon. Magkakamukha sa pagbasa sa iisang haba ng alon ang naibabalik na reduksiyon, mga pagbabago sa pagsasama-sama ng mga molekula, at hindi na maibabalik na pagkasira. Pinaghihiwalay ng pahinang ito ang mga iyon upang maipaliwanag nang tama ang isang eksperimento.
Ang saklaw dito ay ang katatagan ng pormulasyon at eksperimento. Para sa pag-iimbak ng bote, paghawak sa nabuksang bote, at mga tanong tungkol sa pagkapaso, tingnan ang gabay sa tagal ng bisa sa imbakan para sa mamimili. Walang itinatakdang petsa ng pagkapaso rito, dahil kailangang mapatunayan ang tagal ng katatagan ng solusyon para sa isang tiyak na konsentrasyon, lalagyan, at kondisyon ng pag-iimbak.
Magsimula sa anyong inilalarawan
Magkaiba ang asal ng tuyong methylene blue at ng methylene blue na nakatunaw sa solusyon. Inilalarawan ng tala ng PubChem para sa methylene blue ang asin nitong chloride, na may masa ayon sa pormula na humigit-kumulang 319.9 g/mol para sa anyong walang tubig, madidilim na berdeng kristal, at matitingkad na asul na solusyon sa tubig at alkohol. Inilalarawan ng mga pinagsama-samang makasaysayang sanggunian ang trihydrate bilang matatag sa hangin, at hinihingi ng kasalukuyang mga tala sa kaligtasan ang isang mahigpit na nakasarang lalagyan na pinananatiling tuyo, malamig, may maayos na bentilasyon, at protektado mula sa liwanag.
Dahil dito, medyo matatag ang solidong anyo sa karaniwang pag-iimbak sa laboratoryo. Hindi ito awtomatikong naaangkop sa mga solusyon. Sinasabi ng kasalukuyang paunang sipi ng USP na dapat bagong handa ang mga solusyong may methylene blue bago ang pagsusuri, at ang lalagyan ay dapat nakasarang mabuti, protektado mula sa liwanag, at nakaimbak sa mas mababa sa 30 C. Maingat na kasanayan sa pagsusuri ang tagubiling iyon, hindi patunay na bawat solusyon ay kumukupas sa loob ng ilang araw. Nangangahulugan itong kailangang ipakita ang katatagan ng solusyon ng methylene blue, hindi basta ipagpalagay. Isinasaad ng paunang sipi ng monograpiya ng USP sa methylene blue ang batayan ng pagsusukat na ginagamit para sa pasyang iyon.
Liwanag: ang pangunahing sanhi ng pagkawala na maiiwasan
Sumisipsip ang methylene blue sa mga haba ng alon na inilalabas ng karaniwang liwanag. Malakas sumipsip ang monomer malapit sa 658 hanggang 665 nm, na may balikat ng dimer sa spectrum malapit sa 605 hanggang 610 nm at mga banda sa ultraviolet malapit sa 292 nm at mas mababa. Samakatuwid, direktang tumatapat sa pagsipsip ng tina ang pulang ilaw sa mesa ng laboratoryo. Maaari ring magpapusyaw ng malalabnaw na solusyon ang fluorescent na ilaw, mga puting LED, at UV-A sa mga kondisyon ng eksperimento. Walang iisang ligtas na kulay ng liwanag; mas kaunting pagkakalantad lamang ang maaaring makamit.
Nagsisimula ang potokimika sa estadong triplet. Inililipat ng nasipsip na liwanag ang tina sa isang estadong may mataas na enerhiya, at ang nabuong triplet ay maaaring maglipat ng enerhiya o mga elektron sa nakatunaw na oksiheno. Mahusay na sensitizer ng singlet oxygen ang malabnaw na monomer, na may naiulat na mga quantum yield na malapit sa 0.5 sa tubig. Isang pamantayang sanggunian para sa sistemang ito ang pag-aaral sa triplet ng methylene blue at singlet oxygen.
Hindi dapat ituring ang singlet oxygen bilang nag-iisang sanhi ng bawat boteng kumupas. Ang mga solusyong nailantad sa liwanag ay naglalaman ng mga leuco na anyong sumailalim sa reduksiyon, kasama ng mga tinang nawalan ng mga pangkat na methyl, at tahasang iniiwang bukas ng mga may-akda ng pag-aaral sa paglalantad ng methylene blue sa nakikitang liwanag ang mekanismo ng pagsasanga ng mga reaksiyon. Maaaring sabay-sabay na maganap ang naibabalik na potoreduksiyon, oksidatibong N-demethylation, pangalawang kimika ng reaktibong oksiheno, at ang kasunod na paghahati sa mga fragment.
Sa isang pag-aaral sa mga materyal, nawalan ang 10 mg/L na tina sa tubig sa 20 C ng humigit-kumulang 37 porsiyento ng absorbance matapos ang 120 minuto sa ilalim ng nakikitang liwanag sa laboratoryo at 53 porsiyento sa ilalim ng sikat ng araw, samantalang walang nasukat na pagkawala sa kontrol na pinanatili sa dilim kahit sa 80 C. Nagmula ang mga bilang na iyon sa pag-aaral sa temperatura at pag-iilaw ng methylene blue sa tubig at inilalarawan lamang ang aparatong ginamit doon. Ipinapakita nilang nangingibabaw ang liwanag, hindi ang kalahating-buhay ng solusyon sa ibang bote.
Dalawa ang papel ng oksiheno, kaya malabo ang kahulugan ng "pagkakalantad sa hangin". Pinahihintulutan ng oksiheno ang pagbuo ng reaktibong oksiheno mula sa tina na nasa estadong may mataas na enerhiya, ngunit muli rin nitong ino-oxidize ang walang-kulay na leucomethylene blue pabalik sa asul na anyo. Kaya maaaring magpapusyaw ang hangin ng isang solusyon at magbalik ng kulay sa isa pa. Mas detalyadong tinatalakay ang pagkakaiba ng pagbuo ng leuco at pagkasira sa kimikang redox ng methylene blue at leucomethylene blue.
Binabago ng pagsasama-sama ng mga molekula ang pagiging sensitibo sa liwanag ng bawat molekula. Mabilis bumabalik sa mas mababang enerhiya ang mga magkaharap na H-dimer at mas kaunting triplet at singlet oxygen ang nalilikha nila kaysa sa monomer, gaya ng nasukat sa pag-aaral sa potopisika ng dimer ng methylene blue.
pH: matatag sa gitna, pagbabago sa kimika sa mga dulo
Sa saklaw mula asidiko hanggang neutral, mas nakalalaban ang na-oxidize na asul na kation sa kusang mga reaksiyong alkalino kaysa sa mataas na pH. Ayon sa buod ng kapalaran nito sa kapaligiran na tinipon sa PubChem, hindi inaasahang malaki ang papel ng hydrolysis sa bandang pH 5 hanggang 9, ngunit pagtataya iyon para sa kapaligiran, hindi pagpapatunay para sa paggamit sa parmasyutika.
Natuklasan ng isang klasikong pag-aaral na halos matatag ang malabnaw na tina malapit sa 25 C sa mas mababa sa humigit-kumulang pH 9.5, na nagsisimulang lumitaw ang dealkylation sa bandang pH 9.5 hanggang 9.8 at mabilis ang pagbabago sa pH 12 sa loob ng ilang araw. Makikita ang resulta sa maagang pag-aaral sa katatagan ng methylene blue sa alkalinong solusyon at dapat itong basahin bilang ebidensiya ng mekanismo, hindi bilang espesipikasyon.
Maaari ring magbago ng direksiyon ng kimika ang malakas na alkali. Sa 0.1 M na alkali sa tubig, ang pangunahing produktong naihiwalay ay Bernthsen methylene violet, isang produkto ng alkalinong hydrolysis, gaya ng natukoy sa pag-aaral sa alkalinong pagkasira ng mga tinang phenothiazine. Pagkabulok iyon, hindi pagbabago ng kulay ng isang tagapagpahiwatig ng pH.
Nagbubunga ang reduksiyon ng leucomethylene blue, na halos walang kulay at madaling muling ma-oxidize ng hangin, nang mas mabilis sa mas mataas na pH at mas mabagal sa asidikong kondisyon. Sinuri ang pagdepende nito sa oksiheno sa pag-aaral sa potoreduksiyon at muling oksidasyon ng methylene blue. Kaya ang pagkawala ng asul na kulay ay nagpapatunay lamang na bumaba ang dami ng anyong na-oxidize, hindi kung reduksiyon, pagsasama-sama ng mga molekula, o pagkasira ang sanhi nito.
Mga solvent at pagsasama-sama ng mga molekula: maaaring gumalaw ang spectrum nang walang pagkawala
Madaling tinutunaw ng tubig ang asin na chloride. Nagtatala ang PubChem ng humigit-kumulang 43.6 g/L sa tubig sa 25 C at ng kuwalitatibong pagkatunaw sa ethanol at chloroform, samantalang gumagamit ang mga parmakopiya ng mga katagang gaya ng bahagyang natutunaw o kakaunti lamang ang natutunaw para sa mga tinukoy na materyal. Ipinapaliwanag ng anyong hydrate, kadalisayan, lakas ioniko, at terminolohiya ang bahagi ng pagkakaiba-iba. Tinatalakay ng gabay sa pagkatunaw ng methylene blue at paghahanda ng solusyon kung paano iulat ang batayan ng materyal na pinagmulan ng isang bilang.
Binabago ng pagpili ng solvent ang distribusyon ng mga kemikal na anyo, hindi lamang ang pagkatunaw. Sa mga halo ng tubig at methanol, naihihiwalay sa spectroscopy ang monomer, dimer, at trimer sa tubig kasabay ng monomer sa methanol, gaya ng ipinakita sa pag-aaral sa pagsasama-sama ng mga molekula ng methylene blue sa mga pinaghalong solvent. Hindi inaalis ng alkohol ang pagsasama-sama: nananatili ang mga dimer at mas malalaking pinagsama-samang molekula sa methanol, ethanol, propanol, at butanol, ayon sa pag-aaral sa pagsasama-sama na nakadepende sa solvent.
Sa praktikal na gawain, maaaring baguhin ng solvent, lakas ioniko, temperatura, at konsentrasyon ang posisyon ng taluktok at kakayahang sumipsip ng liwanag nang hindi sinisira ang tina. Panatilihin ang sample at pamantayan sa parehong sistema ng solvent at tiyakin ang linearidad. Isinasaad ng depinisyon ng IUPAC sa batas ng Beer-Lambert ang mga kondisyon upang sumunod ang absorbance sa konsentrasyon.
Naibabalik na pagkupas kumpara sa hindi na maibabalik na pagkasira
Nagbubunga ang sunod-sunod na N-demethylation ng Azure B at pagkatapos ay mga anyo ng Azure na may mas kaunting methyl at thionine. Hindi naibabalik ang hakbang na iyon sa pagpapahangin sa bote, at nag-iiba ang eksaktong pagsasanga ng mga reaksiyon, kaya hindi ito dapat iguhit bilang iisang mahigpit na sunod-sunod na kadena. Nakalarawan ang network sa pag-aaral sa mga produkto ng demethylation ng methylene blue.
Kabaligtaran nito ang leucomethylene blue. Ito ang anyong nabawasan sa pamamagitan ng dalawang elektron, halos walang kulay, at maaaring maibalik ng oksiheno o ibang oxidant ang asul na tina. Sinasalamin ng kontrol sa parmakopiya ang hindi na maibabalik na bahagi: kinokontrol ng kasalukuyang monograpiya ng USP ang Azure B bilang isang tinukoy na impurity, na umaayon sa demethylation bilang daan ng pagbuo ng impurity na dapat bantayan.
Ang kasunod na oksidasyon ay nagbubunga ng mga produktong may nabuksang singsing at nahati sa mga fragment. Pagkasira ang mga iyon. Hindi kailangang kilalanin ng isang laboratoryo ang bawat fragment. Kailangan nitong iwasang tawagin sa iisang pangalan ang bawat pagbaba ng absorbance.
Talahanayan ng ebidensiya ng katatagan ayon sa kondisyon
Ito ang pangunahing sanggunian ng pahina. Tinutukoy ng bawat hanay ang isang kondisyon, ang asal na may pinakamatibay na ebidensiya, at ang kontrol na pumipigil sa maling konklusyon.
| Kondisyon | Naobserbahang asal | Naibabalik o permanente | Kontrol sa laboratoryo |
|---|---|---|---|
| Tuyong pulbos, nakasara, madilim, malamig | Medyo matatag; itinuturing na solidong sensitibo sa liwanag | Wala sa dalawa; napapanatili ang panimulang materyal | Panatilihing mahigpit na nakasara, tuyo, at protektado mula sa liwanag sa mas mababa sa 30 C |
| Malabnaw na solusyon sa tubig sa liwanag ng silid | Unti-unting pagkasira ng methylene blue dahil sa liwanag at posibleng potoreduksiyon; bumababa ang sukat sa 664 nm | Magkahalo; naibabalik ang bahaging leuco, ngunit hindi ang bahaging nawalan ng methyl | Kulay-ambar o kayumangging salamin, pag-iimbak sa dilim, paikliin ang oras ng pag-iilaw |
| Parehong solusyon na pinanatili sa dilim | Mas mabagal ang pagbabago; kaunti ang pagkawala sa loob ng ilang oras sa mga nailathalang kontrol sa dilim kahit mainit | Pangunahing napapanatili kung kontrolado ang pH at oksiheno | Gumamit ng kontrol sa dilim kasabay ng bawat seryeng nakalantad sa liwanag |
| May nakatunaw na oksiheno | Pinahihintulutan ang kimika ng reaktibong oksiheno mula sa tina na nasa estadong may mataas na enerhiya; ibinabalik din sa asul ang tinang leuco | Pareho, depende kung aling daan ang nangingibabaw | Isaad ang pagpapahangin; huwag itumbas ang pagkakalantad sa hangin sa pinsala lamang |
| Asidiko hanggang neutral na pH | Medyo lumalaban ang na-oxidize na kation sa pag-atakeng alkalino | Napapanatili kung proteksiyon din ang iba pang kondisyon | Pagtugmain ang pH, buffer, at lakas ioniko ng sample at pamantayan |
| Alkalinong pH, sa bandang 9.5 at mas mataas | Nasusukat na dealkylation, na bumibilis habang tumataas ang pH; mga produkto ng hydrolysis sa malakas na alkali | Permanenteng pagbabago sa kimika | Iwasan ang alkalinong pag-iimbak ng mga pamantayan; hiwalay na patunayan ang anumang alkalinong pamamaraan |
| Tubig kumpara sa alkohol o pinaghalong solvent | Nagbabago ang posisyon ng taluktok, kakayahang sumipsip ng liwanag, at proporsiyon ng monomer sa pinagsama-samang molekula | Muling pamamahagi sa spectrum, hindi patunay ng pagkawala | Parehong sistema ng solvent para sa mga sample at kalibrasyon; suriin ang buong spectrum |
| Konsentrado kumpara sa malabnaw | Mas maraming dimer at mas malalaking pinagsama-samang molekula; mas mababang potosensitisasyon bawat molekula | Pagbabago sa distribusyon ng mga anyo, na naibabalik sa pagbabanto kung walang naganap na reaksiyong kemikal | Tiyakin ang linearidad ayon sa Beer-Lambert sa buong saklaw na ginagamit |
| Mainit na solusyon, sa dilim kumpara sa naiilawan | Katamtamang pagbabago ang dulot ng init lamang sa mga nailathalang kontrol; pinabibilis ng init kasama ng liwanag ang pagkawala | Pangunahing dulot ng liwanag sa mga kondisyong sinubukan | Kontrolin ang temperatura sa pag-aaral ng kinetika at kalibrasyon |
| Pagbaba sa iisang haba ng alon na 664 nm | Maaaring tumugma sa pagpapapusyaw, reduksiyon, pagsasama-sama ng mga molekula, adsorption, o mga chromophore na nawalan ng methyl | Hindi matutukoy mula sa iisang haba ng alon | I-scan ang buong spectrum at gumamit ng mga kontrol sa dilim at liwanag |
Mga kontrol para sa kuwantitatibong gawain
Maghanda ng bagong mga pamantayang solusyon para sa pagsusuri at panatilihing maikli ang oras ng pagkakalantad. Pagtugmain ang temperatura, pH, solvent, lakas ioniko, at saklaw ng konsentrasyon ng mga pamantayan at sample. Magsama ng kontrol sa dilim kapag pinag-aaralan ang pagkasira, at ng kontrol na nakalantad sa liwanag ngunit walang katalista sa mga potokimikal na eksperimento. Kapag mahalaga ang spectrum, itala ang buong spectrum sa nakikitang liwanag sa halip na iisang haba ng alon, dahil sumisipsip ang mga tinang nawalan ng methyl at ang mga pinagsama-samang molekula sa magkakalapit ngunit hindi magkaparehong haba ng alon. Nakatala sa pag-aaral sa spectroscopy ng konsentrasyon at pagsasama-sama ng mga molekula ang mga spectrum na nakadepende sa konsentrasyon na pinagbabatayan ng payong iyon.
Huwag gawing tagal ng bisa sa imbakan ang anumang resulta sa pahinang ito. Ang napatunayang tagal ng katatagan ay para sa isang tiyak na pormulasyon, lalagyan, konsentrasyon, espasyo ng hangin sa loob ng lalagyan, kontrol sa mikrobyo, at kondisyon ng pag-iimbak. Saklaw ng gabay sa tagal ng bisa sa imbakan para sa mamimili ang pagpapatunay na iyon; sinusuportahan ito ng pahinang ito ngunit hindi pinapalitan.