Ни өчен метилен зәңгәренең яктылыкны йотуы концентрациягә бәйле рәвештә үзгәрә

Метилен зәңгәренең башлангыч эремәсе тутырылган бер шешәне алыгыз да ике стаканга салыгыз. Беренчесен башлангыч эремә белән, икенчесен ун тапкыр сыеклатылган эремә белән тутырыгыз. Көтелгәнчә, икенче стакандагы төс тоныграк. Җентекләбрәк карасагыз, тагын бер үзгәреш күрерсез. Төсмер үзгәргән. Бер эремә саф күк зәңгәренә, икенчесе шәмәхә төсмерле зәңгәргә тартым. Сыеклату төснең куелыгын киметү белән генә чикләнмәгән. Ул яктылыкның күпчелек өлешен кайсы химик төр йотуын үзгәрткән.

Бу үзгәрешнең нигезендәге төшенчә гади. Эрегән метилен зәңгәре бер генә химик төрдән тормый. Мономер дип аталган аерым буяу катионы икенче катион белән яссы яклары аша өсте-өстенә урнашып, димер барлыкка китерә ала, ә димерлар зуррак агрегатларга берләшә ала. Һәр форманың үз йоту спектры бар. Спектрофотометр күрсәткән нәтиҗә — шушы кюветада, шушы шартларда булган катнашманың гомуми йотуы. Катнашманың составын үзгәртсәгез, буяуның гомуми күләме сыеклату нисбәтенә турыдан-туры буйсынса да, спектр үзгәрә.

Мономер белән димер яктылыкны төрлечә йота

Мономерны уңай корылмасы боҗралар системасы буйлап таралган яссы карта итеп күз алдына китерегез. Шундый ике карта яссы яклары белән бер-берсенә каршы урнаша ала. Уңай корылмалар бер-берсен этәрә, ләкин яссы ароматик өслекләр өсте-өстенә урнашу тәэсирләре аша тартыла, ә тирәдәге су һәм каршы ионнар этәрешүне экранлаштыра. Нәтиҗәдә уртак электрон халәтләре булган бәйләнгән пар барлыкка килә. Аның рөхсәт ителгән күчешләре мономер күчешенә караганда югарырак энергиядә урнаша, шуңа күрә димер полосасы мономер полосасына караганда кыскарак дулкын озынлыгында күренә. Зуррак агрегатлар исә спектрның зәңгәр ягына таба өстәмә «иңсә» барлыкка китерә.

Чиста суда бик түбән концентрациядә мономерлар өстенлек итә, һәм озын дулкынлы полоса да өстен була. Гомуми концентрация арткан саен, парлы форманың өлеше үсә, ә кыска дулкынлы полоса беренчесенә карата көчәя. Шуңа күрә ике полосаның нисбәте гомуми концентрацияне турыдан-туры түгел, катнашманың составын күрсәтә. Кайсы форма барлыгын фаразламыйча, бер генә дулкын озынлыгындагы үлчәү аларны аера алмый.

Шуңа күрә белешмә спектрлар һәрвакыт шартлар белән бергә бирелергә тиеш. Метилен зәңгәренең спектраль белешмәсендә полоса урыннары аларны барлыкка китергән эреткеч, тоз фоны, pH, температура һәм концентрация диапазоны белән бергә таблицада күрсәтелә. Бу шартларны әйтмичә максимумны гына китерсәгез, сан җитәрлек ачыкланмаган була. Бер үк буяудан төрле спектрлар алган ике лаборатория дә хаклы булырга мөмкин, чөнки алар төрле катнашмаларны үлчәгән.

Тигезләнешне нәрсә үзгәртә

Концентрация — төп йогынты ясаучы фактор. Димер барлыкка килсен өчен ике мономер очрашырга тиеш, шуңа күрә аның өлеше буяуның гомуми концентрациясенә карата сызыкча үсештән тизрәк арта. Бүлмә температурасына якын шартларда судагы димерлашу константалары бер молярга меңнәр белән исәпләнә, шуңа күрә микромоляр диапазонда димер өлеше кискен үсә. Буяуның микромолярдан миллимолярга кадәрге концентрацияләрен колачлаган киң гомуми модельгә туры китерү 34 микромолярдан түбәндә үк тетрамер өлешенең нульдән аерылуын күрсәткән. Бу дистәләрчә микромоляр концентрацияләрдә нәкъ ике төргә генә нигезләнгән модельгә ышанудан кисәтә. Төгәл өлешләр мохиткә бәйле, шуңа күрә бу мәкалә универсаль күчерү таблицасын түгел, үзгәреш юнәлешләрен бирә.

Тоз — икенче фактор. Эрегән ионнар ике катион арасындагы этәрешүне экранлаштыра, шуңа күрә натрий хлориды һәм охшаш электролитлар өстәү, буяу концентрациясе шул ук калганда, катнашманы димерлар һәм агрегатлар ягына күчерә. Бу тәэсир метилен зәңгәренең тозлы һәм сулы мохитләрдә агрегациясен өйрәнгән тикшеренүләрдә күренә: анда якынча 1 микромолярдан 3.4 миллимолярга кадәр буяу 0 дән 0.15 молярга кадәр натрий хлориды булганда үлчәнгән. Әлеге модельдә буяу да, тоз да югары булган шартларда тетрамер өлеше якынча 0.93 кә җиткән. Шуңа күрә суда яздырылган спектр белән физиологик тоз эремәсендә яздырылган спектрны бер-берсен алыштыра торган эталоннар итеп кулланып булмый.

Температура кире юнәлештә тәэсир итә. Өсте-өстенә урнашу бәйләнгән суны иреккә чыгара, ә җылылык хәрәкәте моңа каршы тора. Шуңа күрә эремәне җылыту гадәттә кайбер димерларны яңадан мономерларга тарката, ә суыту берләшүне көчәйтә. Модельдән алынган диссоциация энтальпиясе тискәре, 282 дән 333 кельвинга кадәрге диапазонда бер мольгә якынча минус 30 килоджоуль, бу берләшүнең экзотермик булуын раслый. Суыткычтан алынуга ук үлчәнгән салкын үрнәк, бүлмә температурасына тигезләшкәннән соң үлчәнгән шул ук үрнәккә караганда, күбрәк агрегатлашкан булып күренергә мөмкин.

Эреткеч башлангыч шартларны билгели. Көчле гидрофоб тәэсиргә ия су яссы буяу катионнарының өсте-өстенә урнашуына ярдәм итә. Этанол һәм метанол кебек спиртлар боҗраларны яхшырак сольватацияли һәм агрегатларны тарката, шуңа күрә шул ук буяу концентрациясе этанолда судагыга караганда күбрәк мономерлы булып күренә. Апротонлы өстәмә эреткечләр дә шулай эшли: 293 кельвинда су һәм DMSO катнашмаларында өстәлгән DMSO димерлашуны киметкән, бу су төзелешенең өсте-өстенә урнашуны этәрүче фактор булуын күрсәтә. Өслек-актив матдәләр белән ике юнәлештә дә сак булырга кирәк. Критик мицелла концентрациясеннән югарырак булганда, мицеллалар мономерларны аерым-аерым эретә һәм мономерга хас спектрны кире кайтара ала. Бу ноктадан түбәнрәк булганда, кире корылмалы өслек-актив матдә, киресенчә, өсте-өстенә урнашуны көчәйтә ала: 100 микромоляр буяуда SDS тәэсирендәге полимерлашу якынча 4 миллимоляр SDS тирәсендә, ягъни мицелла барлыкка килү ноктасының якынча яртысында, иң югары дәрәҗәгә җиткән; өслек-актив матдә күбрәк булганда яңадан бүленү башланган. Буяу–эреткеч һәм оешкан мохитләрнең метилен зәңгәре спектрларына тәэсире турындагы эш түгел, ә метилен зәңгәре спектрларына буяу–эреткеч һәм оешкан мохитләр тәэсирен өйрәнгән тикшеренү күзәтелгән полосаларны гомуми концентрация генә түгел, молекуланың якын тирәлеге дә никадәр көчле билгеләвен күрсәтә.

pH башлыча диапазонның читләрендә әһәмиятле. Күпчелек лаборатория эшләрендә кулланыла торган нейтральгә якын диапазонда метилен зәңгәре үзенең гадәти зәңгәр катион формасында кала, һәм спектрдагы үзгәрешләрдә агрегация өстенлек итә. Көчле кислота яки селте, төссез лейкоформаны барлыкка китерүче оксидлашу–кайтарылу химиясе, шулай ук аксымнарга һәм кисәкчекләргә бәйләнү — боларның һәрберсе мономер–димер парыннан тыш өстәмә халәтләр кертә. Буфер өстәгәннән соң спектр үзгәрсә, барысын да pH белән генә аңлатканчы, буфер составында тозлар һәм бәйләнүче компонентлар булуын тикшерегез. Химия һәм протонлашу белешмәсе бу төрләрнең химик табигате турындагы сорауларны монда каралган агрегация мәсьәләсеннән аерып карый.

Ни өчен Бугер–Ламберт–Бер законының туры сызыгы бөгелә

Бугер–Ламберт–Бер бәйләнеше буенча оптик тыгызлык йоту коэффициентының концентрациягә һәм оптик юл озынлыгына тапкырчыгышына тигез. Бу — санау законы. Ул саналучы объектларның саны үзгәргәндә алар үзләре бертөрле булып кала дип фаразлый: бер йотучы төр, үзгәрми торган спектр, концентрация белән үзгәрүче химик процесслар булмау, монохроматик үлчәү яктылыгы, чәчелү яки яңадан нурлану булмау һәм яктылыкның чыннан да күрсәтелгән юлны үтүе.

Агрегация беренче фаразны боза. Формаль рәвештә гомуми оптик тыгызлык төрләр буенча суммадан тора: оптик юл озынлыгы һәр төрнең йоту коэффициентына һәм шул төрнең үз концентрациясенә тапкырлана. Һәр төр законга буйсына. Катнашма исә буйсынмый, чөнки төрләрнең концентрацияләре буяуның гомуми концентрациясенең сызыкча булмаган функцияләре булып тора. Шуңа күрә мономер полосасындагы оптик тыгызлыкны буяуның гомуми концентрациясенә бәйләп күрсәткән калибрлау сызыгы бик сыек эремәләрдә туры булып башлана, ә концентрация үскән саен аска бөгелә: һәр өстәмә күләмдә мономерның чагыштырма өлеше кимрәк була. Димер полосасында үлчәнгән сызык кире якка бөгелә. Агрегация тикшеренүләре күзәтелгән Ламберт–Бер тайпылышларының сәбәбе итеп нәкъ шушы механизмны күрсәтә. Бөгелгән өлкә аша туры сызык үткәреп, аны экстраполяцияләү — киң таралган хата. Сызык ул төзелгән диапазонда һәм матрицада гына гамәлдә.

Сыеклату моңа бәйле тагын бер тозак тудыра. Концентратны прибор диапазонына кертү өчен сыеклату төрләр нисбәтен сакламый. Сыеклатылган кюветада тигезләнеш мономер ягына яңадан урнаша, шуңа күрә аның спектры сыеклатылган үрнәкне дөрес, ә башлангыч эремәне дөрес түгел тасвирлый. Оптик тыгызлыкларны арттырып масштаблау аша башлангыч эремә спектрын кире исәпләү гомуми күләм бәясен калибрлау бу күчешне алдан ук исәпкә алган очракта гына торгыза. Ул башлангыч полоса формасын беркайчан да торгызмый. Концентрат спектрын сыек белешмә эремә спектры белән чагыштырган кеше ике төрле катнашманы чагыштыра.

Оптик юл озынлыгы — нәтиҗәнең бер өлеше

Оптик тыгызлык яктылыкның үрнәк аша үткән арасына пропорциональ. Бер үк эремә салынган 10 mm кювета 1 mm кюветага караганда ун тапкыр зуррак оптик тыгызлык бирә. Бу масштаблау бер үк эремә өчен генә төгәл, һәм агрегация бу шартны хәлиткеч итә.

Гамәлдә оптик юл озынлыгы дөрес диапазонда калу коралы булып тора. Озын юл сыек, башлыча мономерлы эремәләр өчен сизгерлек бирә. Кыска юл исә тигезләнешне яңадан урнаштыра торган зур сыеклату адымыннан башка концентратны прибор шкаласы эчендә саклый. Югарыдагы саннарга нигез булган агрегация тикшеренүләре нәкъ шулай эшләгән: 1.1 дән 34 микромолярга кадәр буяу өчен 1 сантиметрлы кюветалар, ә 94 микромолярдан 3.4 миллимолярга кадәр 0.01 сантиметрлы кюветалар кулланылган. Микрокүләмле үлчәү платформалары һәм планшет ридерлары үз геометриясен өсти: юллар кыска һәм кайчак үзгәрүчән, ә өслекләрдә катионлы буяу адсорбцияләнә ала. Спектраль белешмә эреткеч белән тозны күрсәткән кебек, нәтиҗә саны белән бергә оптик юл озынлыгын да күрсәтегез. Оптик юл озынлыгы булмаган оптик тыгызлык — нәтиҗә түгел. Ул бары тик имеш-мимеш.

Үлчәү тәртибе механизмнан килеп чыга. Үлчәү алдыннан үрнәкләрне бер температурага тигезләштерегез. Бер үк төрдәге һәм бер үк юнәлештә куелган кюветалар, шул ук тоз һәм буфер фоны булган туры килгән буш контроль эремәләр, чиста савытлар кулланыгыз. Чөнки метилен зәңгәре пыяла һәм пластикка адсорбцияләнә, ә буялган кювета соңгы концентрат үрнәгенең эзен саклый. Агрегация кинетикасы әһәмиятле булганда, әзерләгәннән соң озак көтмичә үлчәгез, һәм һәр калибрлау сызыгын билгесез үрнәкләр белән бер үк матрицада, шул ук оптик юл озынлыгында төзегез. Күз белән тикшергәндә, күзнең начар спектрометр булуын истә тотыгыз. Эремә төсе чисталыкны билгели аламы дигән сорау — аерым мәсьәлә, һәм аңа җавап тискәре; агрегациядән килеп чыккан төсмер үзгәрешләре — моның бер сәбәбе.

Прибор янында тотарлык схема

Түбәндәге рәсем мәкаләне эш урыны өчен бер белешмәгә туплый. Өч эремәдә бер үк буяу бар, ләкин аларның гомуми концентрациясе һәм тоз фоны төрле. Аларның схематик спектрлары өсте-өстенә урнашу арткан саен озын дулкынлы мономер полосасының өлеше кыскарак дулкынлы димер полосасына күчүен күрсәтә. Шартлар рәсемдә язылган, чөнки алардан башка бу сызыкларны кабат кулланып булмый. Күрсәтелгән шартларда үлчәнгән полоса урыннары өчен спектраль белешмәне кулланыгыз. Буяу эремәдә булгач күзәнәкләргә ничек керүе турында кайтарылу һәм фазалар арасында бүленү аша күзәнәккә керү мәкаләсен карагыз. Яктылык дозасы һәм геометриянең фотохимик үлчәү нәтиҗәләренә өстәмә тәэсире турында яктылык тәэсире һәм үлчәү геометриясе мәкаләсен карагыз.

Истән чыгармаска кирәк булган кагыйдә ике өлештән тора. Спектр күрсәтелгән шартларда кюветада булган катнашманы билгели. Нәкъ шул ук шартларда төзелгән калибрлау гына оптик тыгызлыкны гомуми концентрациягә әйләндерә.