Тригідрат метиленового синього та безводна речовина: формула, маса й маркування

На двох флаконах може бути написано «метиленовий синій», але для того самого експерименту можуть знадобитися різні наважки. На одному зазначено «тригідрат метиленового синього». На іншому — лише «метиленовий синій». Дослідник зважує по 100 mg з кожного, готує однаковий об’єм і отримує різні концентрації барвника. Жодна речовина не забруднена, і жодної помилки піпетування не було. Просто ці два порошки містять різну кількість води на одиницю барвника.

Саме це є головною відмінністю між тригідратом метиленового синього та метиленовим синім. В обох випадках хімічна сполука — хлорид метилтіонінію. Зважуваний матеріал відрізняється, оскільки кристалізаційна вода додає масу, але не додає барвника. Щоб правильно працювати з матеріалом, розрізняйте три поняття: ідентичність гідрату, хімічну чистоту та основу вимірювання. У хімічному довіднику зі структури та властивостей метиленового синього докладно розмежовано катіон барвника та хлоридну сіль. На цій сторінці розмежовано сіль та її гідрати.

Безводна форма, гідрат і тригідрат позначають різні форми зважуваного матеріалу

Безводний хлорид метиленового синього має формулу C16H18ClN3S і формульну масу 319.85 g/mol згідно з попереднім переглядом монографії USP на метиленовий синій. Вона описує сіль без пов’язаної з нею кристалізаційної води.

Гідрат метиленового синього — це та сама сіль, пов’язана з водою у твердому стані, яку записують як C16H18ClN3S.xH2O. Значення x вказує, скільки молекул води припадає на одну формульну одиницю солі в номінальному складі. Воно не описує воду, додану до розчину.

Тригідрат метиленового синього — це випадок, коли x дорівнює 3; його записують як C16H18ClN3S.3H2O або C16H24ClN3O3S, а формульна маса становить 373.90 g/mol. У записі PubChem для тригідрату метиленового синього наведено цю формулу та масу під CID 104827, тоді як у записі PubChem для метиленового синього наведено безводну формулу C16H18ClN3S і масу 319.9 g/mol під CID 6099. В обох записах іон барвника незмінний: один катіон метилтіонінію на формульну одиницю. Відрізняється лише пов’язана вода.

Довідкова таблиця гідратів і мас

Наведена нижче таблиця — основний довідковий матеріал цієї сторінки. Формульні маси сольових форм відповідають USP. Рядок для катіона включено, щоб розрахунки для розчинів мали чітку вихідну основу.

Практична різниця значна. Для тієї самої кількості барвника ідеальний тригідрат важить приблизно на 16.9% більше за ідеальну безводну сіль, оскільки 373.90, поділене на 319.85, дорівнює 1.169. Отже, плутанина між цими двома формами спричиняє похибку концентрації приблизно 17% ще до врахування будь-яких інших джерел похибки.

Приклади інтерпретації з розрахунками

Приклад 1 починається з порошку. Припустімо, ваги показують 100.0 mg номінально чистого тригідрату метиленового синього. Маса солі в перерахунку на безводну форму становить 100.0 mg, помножене на 319.85 і поділене на 373.90, що дорівнює 85.5 mg. Кількість барвника становить 0.1000 g, поділене на 373.90 g/mol, що дорівнює 267.5 micromol катіона метилтіонінію. Решта номінальних 14.5 mg — це кристалізаційна вода, а не домішка.

Приклад 2 починається з цільової концентрації. Щоб приготувати 1.000 літра розчину барвника з концентрацією 1.000 mM з ідеальної безводної солі, зважте 319.85 mg. Щоб приготувати такий самий розчин з ідеального тригідрату, зважте 373.90 mg. Кожен розрахунок передбачає матеріал, який точно відповідає зазначеному гідрату зі 100% вмістом. Для реального порошку внесіть поправку за сертифікатом аналізу та з’ясуйте, чи наведено результат кількісного визначення для речовини у стані отримання, у перерахунку на висушену або на безводну речовину. Калькулятор молярності метиленового синього явно враховує форму гідрату та основу кількісного визначення, щоб поправка не загубилася під час перетворення одиниць.

Що обіцяє і чого не обіцяє етикетка

Назва «тригідрат метиленового синього» є однозначною заявою: номінальна формула C16H18ClN3S.3H2O, для якої зазвичай використовують 373.90 g/mol, якщо специфікація не вказує інше. Назва «гідрат метиленового синього» менш визначена. Вона вказує на гідратну форму, але без числа, формули, номера CAS або специфікації не встановлює, скільки води входить до формули.

Сама назва «метиленовий синій» не гарантує безводної речовини. Фармакопейна стаття під назвою «Метиленовий синій» сама описує речовину як C16H18ClN3S.xH2O, причому на рівні назви x не визначено. Назви в базах даних також можуть вводити в оману. PubChem називає свій запис для безводної форми CID 6099 метиленовим синім, але ця умовність не робить вміст кожного комерційного флакона з такою самою короткою назвою безводною речовиною. Розглядайте разом формулу, номер CAS, позначення гідрату, втрату в масі при висушуванні або специфікацію вмісту води та основу кількісного визначення.

Номери CAS допомагають, якщо наведені повністю. Для безводного хлориду метиленового синього зазвичай використовують 61-73-4, а для тригідрату — 7220-79-3. USP також наводить записи для моногідрату, пентагідрату та гідрату без уточнення. Оскільки в агрегованих записах баз даних іноді повторюється один номер CAS для різних форм, розглядайте CAS як допоміжне підтвердження, а не як заміну зазначеної формули.

Основа вимірювання: кількісне визначення у перерахунку на висушену речовину, вміст води та чистота — окремі випробування

USP визначає вміст метиленового синього як від 97.0% до 103.0% C16H18ClN3S у перерахунку на висушену речовину. Це формулювання важливе. Результат у перерахунку на висушену речовину математично виключає втрату при висушуванні перед вираженням вмісту барвника. Тому і чистий тригідрат, і чистий пентагідрат можуть наближатися до 100% у перерахунку на висушену речовину, хоча їхні маси на моль у стані отримання істотно відрізняються.

Воду контролюють окремо через втрату в масі при висушуванні. Чинна монографія передбачає висушування зразка за 105 градусів C протягом 5 годин із допустимим результатом від 8.0% до 24.0%. Втрата в масі при висушуванні вимірює леткі речовини, що видаляються за цих умов. Це не специфічний метод визначення води в тому самому розумінні, що й визначення води за Карлом Фішером, і він не ідентифікує кристалічну фазу. Тому середнє співвідношення, близьке до трьох молекул води на одиницю барвника, саме по собі не доводить наявність єдиної кристалічної форми тригідрату. Дослідження метиленового синього у твердому стані виявили кілька гідратних фаз і сумішей, тому для ідентифікації фази потрібен дифракційний або термічний аналіз, коли важлива сама фаза, а не лише середнє співвідношення води.

Це розмежування також пояснює, чому результат кількісного визначення понад 100% не є автоматично лабораторною помилкою. Розрахунок у перерахунку на висушену речовину, поправка на залишкову воду, встановлене значення для стандартного зразка або невідповідність гідратної форми — кожен із цих чинників може змінити результат. Докладний розбір випадків у статті чому результат кількісного визначення метиленового синього може перевищувати 100% показує, як помилки в основі розрахунку імітують помилки визначення чистоти.

Для закупівель і перевірок якості висновок безпосередній. Відповідність USP дає покупцеві змогу отримати найвищий доступний на ринку ступінь чистоти, оскільки специфікація охоплює ідентифікацію, вміст барвника, органічні домішки, залишкові розчинники, елементні домішки, залишок після прожарювання, мікробіологічні показники та бактеріальні ендотоксини. Більшість продавців, які заявляють про відповідність USP, перевіряють лише невелику частину цього переліку. Blupreme проводить випробування за повною специфікацією USP разом із партнером із фармацевтичного виробництва та публікує повний сертифікат аналізу, тож форму гідрату, результат визначення води та кількісне визначення у перерахунку на висушену речовину можна розглядати разом, а не вгадувати за лицьовою етикеткою. Порівнюючи постачальників, запитуйте всі три відомості: номінальну формулу гідрату, результат визначення води або втрати в масі при висушуванні та результат кількісного визначення із зазначеною основою розрахунку.

Як прочитати етикетку метиленового синього за один прохід

По-перше, знайдіть позначення гідрату та формулу. Якщо на етикетці написано лише «метиленовий синій», не припускайте значення 319.85 g/mol. По-друге, прочитайте, на якій основі наведено результат кількісного визначення. Відсоткове значення без уточнення «у стані отримання», «у перерахунку на висушену речовину» або «у перерахунку на безводну речовину» не можна безпосередньо використовувати для розрахунку молярності. По-третє, розглядайте вміст води або втрату в масі при висушуванні окремо від домішок. Вода пояснює різницю мас між гідратними формами. Споріднені речовини, Azure B, метали, розчинники та мікробіологічні випробування характеризують хімічну й біологічну чистоту. Розрізняйте ці дві групи, і звичні суперечності в каталогах зникнуть: один запис наводить дані для катіона, інший — для солі, а третій — для тригідрату, і всі вони правильні, оскільки кожне число описує інший об’єкт.