דער אַבסאָרפּציע־ספּעקטרום און די מאָלאַרע אַבסאָרפּטיוויטעט פֿון מעטילען־בלוי: אַ רעפֿערענץ מיט אָנגעגעבענע באַדינגונגען

אַ ספּעקטרום פֿון מעטילען־בלוי זעט אויס פּשוט, ביז מע פּרוּווט ווידער צו ניצן אַ צאָל דערפֿון. איין לאַבאָראַטאָריע באַריכטעט אַ מאָלאַרן עקסטינקציע־קאָעפֿיציענט לעבן 82,000. אַן אַנדערע באַריכטעט 67,000. אַ דריטע באַריכטעט איבער 100,000. אַלע דרײַ קענען זײַן ריכטיקע באַשרײַבונגען פֿון זייערע אייגענע מעסטונגען, און קיינער פֿון זיי איז נישט קיין אוניווערסאַלע קאָנסטאַנטע פֿאַר דעם פאַרבשטאָף.

די צעמישונג קומט פֿון פֿאַרמישן צוויי באַזונדערע באַגריפֿן. אַבסאָרבאַנץ איז אַ מעסטונג פֿון אַ באַשטימטער לייזונג אין אַ באַשטימטער קיוועט. מאָלאַרע אַבסאָרפּטיוויטעט, אָפֿט געשריבן ווי עפּסילאָן, איז אַ פּאַראַמעטער אין אַ מאָדעל פֿון דער לייזונג. ווען דער אַסאָציאַציע־צושטאַנד פֿון מעטילען־בלוי ענדערט זיך, ענדערט זיך דער מאָדעל, און דעריבער אויך דער פּאַראַמעטער. דער נוצלעכער צוגאַנג איז צו באַהאַנדלען יעדן קאָעפֿיציענט ווי אַ ווערט מיט אָנגעגעבענע באַדינגונגען: כוואַליע־לענג, סאָלווענט, pH אָדער פּופֿער, טעמפּעראַטור, קאָנצענטראַציע־ריי און אָפּטישע וועג־לענג מוזן באַגלייטן די צאָל.

די מאָנאָמער־באַנדע אין פֿאַרדינטן וואַסער

אין אַ פֿאַרדינטער וואַסעריקער לייזונג ליגט די דאָמינאַנטע באַנדע פֿון דעם מעטילען־בלוי־קאַטיאָן לעבן 664 ביז 665 nm; בײַ פֿאַרשידענע אינסטרומענטן און קאַליבראַציע־אויסוואַלן ווערט זי געוויינטלעך אָנגעגעבן צווישן 664 און 668 nm. די באַנדע איז דער ריכטיקער אויסוואַל פֿאַר קוואַנטיטאַטיווער באַשטימונג, ווען די לייזונג איז גענוג פֿאַרדינט אַז דער רובֿ פאַרבשטאָף איז מאָנאָמעריש.

דרײַ ווערטן פֿון דער ליטעראַטור ווײַזן פֿאַר וואָס די באַדינגונגען זענען וויכטיקער ווי די צאָל אַליין. פֿאָרשער פֿון ליים, וואָס האָבן געהאַלטן וואַסעריקע מוסטערן אונטער בערך 7 micromolar אין קיוועטן פֿון 1 cm, האָבן באַריכטעט אַן עפּסילאָן פֿון בערך 82,000 M-1 cm-1 בײַ 665 nm. דער ווערט איז אויסערגעוויינטלעך גוט דאָקומענטירט ווי אַן עמפּירישע קאַליבראַציע־שיפּוע פֿאַר זייער פֿאַרדינטע וואַסער־מוסטערן. אַ שפּעטערע פּרימערע קאַליבראַציע אין דעיאָניזירטן וואַסער, מיט 2.34 ביז 37.52 micromolar און אַן אָפּטישן וועג פֿון 1 cm, האָט געגעבן בערך 67,100 M-1 cm-1 בײַ 665 nm פֿאַר דעם גאַנצן פאַרבשטאָף. דער נידעריקער רעזולטאַט איז צו דערוואַרטן און נישט קיין סתּירה, ווײַל דער אויבערשטער העלפֿט פֿון יענער קאַליבראַציע־ריי אַנטהאַלט שוין אַ באַמערקלעכע מאָס דימער. אַ דריטער ווערט, בערך 73,460 M-1 cm-1 בײַ 664 nm, קומט פֿון אַן אַרבעט בײַ pH 6.86 און 293 K, וואָס האָט צעטיילט דעם אָבסערווירטן ספּעקטרום אין מאָנאָמער־ און דימער־טיילן, ווי עס ווערט צונויפֿגעפֿאַסט אין אַן אָנגעפֿירטער נײַער קריטישער איבערזיכט פֿון דער פֿאָטאָפֿיזיק פֿון מעטילען־בלוי. יענע צאָל באַשרײַבט אַ דורך דעקאָנוואָלוציע אָפּגעטיילטן מאָנאָמער־קאָמפּאָנענט, נישט קיין דירעקטע שיפּוע פֿון אַבסאָרבאַנץ קעגן דעם גאַנצן פאַרבשטאָף.

די פּראַקטישע מסקנא: קלײַבט דעם קאָעפֿיציענט וועמענס באַדינגונגען שטימען מיט אײַערע מוסטערן, אָדער מאַכט אַן אייגענע קאַליבראַציע. נעמט נישט אַרײַן 82,000 אין אַן אַנאַליז מיט אַ פֿאָספֿאַט־פּופֿער בײַ 30 micromolar און נעמט נישט אָן אַז לינעאַריטעט בלײַבט גילטיק.

די פּלייצע בײַ דער קורצער כוואַליע־לענג איז אַ געמיש

ווען די קאָנצענטראַציע שטײַגט, וואַקסט אַ פּלייצע לעבן 600 ביז 615 nm אין פֿאַרגלײַך מיט דער שפּיץ בײַ 664 nm. מאָדערנע אַרבעטן שטעלן געוויינטלעך דעם בײַטראָג פֿון דעם H־טיפּ־דימער לעבן 605 ביז 610 nm. די גלאָבאַלע ספּעקטראַלע אַנאַליז פֿון מעטילען־בלוי אין וואַסער שיידט אָפּ אַ דימער־מאַקסימום בײַ 607 nm און אַ מאַקסימום פֿון אַ העכערן אַגרעגאַט בײַ 600 nm, מיט מאָנאָמער־רעזאָנאַנץ־קאָמפּאָנענטן בײַ 664 און 650 nm. דער פֿולער טעקסט איז צוטריטלעך דורך דער אָפֿן־צוטריט־רעקאָרד פֿאַר PMID 33251415.

די פּלייצע טאָר נישט באַצייכנט ווערן ווי ריינע דימער־אַבסאָרבאַנץ. די וויבראָנישע סטרוקטור פֿונעם מאָנאָמער טראָגט אויך בײַ אין דער זעלבער געגנט, אַזוי אַז די געמאָסטענע הייך איז אַ סופּערפּאָזיציע. איין גלאָבאַלע מאָדעל־צופּאַסונג האָט געפֿונען אַז אַ מאָדעל מיט מאָנאָמער און דימער האָט נישט געפּאַסט איבער דער גאַנצער ריי פֿון 1.1 micromolar ביז 3.4 millimolar, בשעת דאָס צוגעבן אַ טעטראַמער האָט געגעבן די בעסטע צופּאַסונג, מיט אַ טעטראַמער־סיגנאַל וואָס איז שוין געווען דערקענלעך אונטער 34 micromolar. די צוגעפּאַסטע קאָמפּאָנענט־שטאַרקייטן זענען געווען גרויס: בערך 107,800 M-1 cm-1 בײַ 664 nm פֿאַר דעם הויפּט־מאָנאָמער־קאָמפּאָנענט, בערך 101,400 פֿאַר דעם דימער בײַ 607 nm, און בערך 138,500 פֿאַר דעם טעטראַמער בײַ 600 nm, אין דעיאָניזירטן וואַסער אָן פּופֿער, מיט נאַטריום־כלאָריד פֿון 0 ביז 0.15 M און טעמפּעראַטורן פֿון 282 ביז 333 K. דאָס זענען טיילן וואָס דער מאָדעל האָט אָפּגעשיידט, דעריבער טאָר מען זיי נישט ניצן אַנשטאָט אַן עמפּירישער בער־לאַמבערט־שיפּוע.

די שטאַרקייט פֿון דימעריזאַציע איז דירעקט קוואַנטיפֿיצירט געוואָרן. בײַ pH 6.86 און 293 K האָט איין שטודיע באַקומען אַ דימעריזאַציע־קאָנסטאַנטע לעבן 3,900 M-1. די גרייס דערקלערט פֿאַר וואָס אַ אַרבעטס־לייזונג פֿון 5 micromolar פֿירט זיך כּמעט לינעאַר, בשעת אַ רעזערוו־לייזונג פֿון 50 micromolar נישט. אַ נוצלעכע קאָנטראָל בײַם אַנטוויקלען אַ מעטאָד איז דאָס פֿאַרהעלטעניש פֿון אַבסאָרבאַנץ לעבן 610 nm צו אַבסאָרבאַנץ לעבן 665 nm. ווען דאָס פֿאַרהעלטעניש שטײַגט מיט דער קאָנצענטראַציע, באַשרײַבט עפּסילאָן בײַ 664 nm שוין נישט איין אומבײַטלעכע כעמישע פֿאָרעם.

איבער אַ קאָנצענטראַציע־אינטערוואַל, אין וועלכן איין פּאָר וואָס פֿאַרוואַנדלט זיך איינע אין דער אַנדערער דאָמינירט, קענען ספּעקטרען האָבן אַ געמיינזאַמען איזאָסבעסטישן פּונקט, עקספּערימענטעל לעבן 625 nm אין וואַסעריקע סעריעס. אַ קלאָרער סטאַציאָנערער פּונקט איז קאָנסיסטענט מיט צוויי דאָמינאַנטע כעמישע פֿאָרמען. ווען דער פּונקט פֿאַרשיבט זיך אָדער פֿאַרשווינדט מיטן שטײַגן פֿון דער קאָנצענטראַציע, באַטראַכט עס ווי אַ וואָרענונג אַז העכערע אַגרעגאַטן אָדער זיך פֿאַרשיבנדיקע גלײַכגעוויכטן האָבן זיך אַרײַנגעמישט, נישט ווי אַן אינסטרומענט־פֿעלער.

סאָלווענט, pH און טעמפּעראַטור פֿאַרשיבן דעם ספּעקטרום

וואַסער באַגינסטיקט אַסאָציאַציע. דאָס צוגעבן דימעטיל־סולפֿאָקסיד פֿאַרמינערט דימעריזאַציע, פֿאַרשיבט די אַבסאָרפּציע־ און פֿלואָרעסצענץ־מאַקסימען צו אַ לענגערער כוואַליע־לענג, און פֿאַרגרעסערט די פֿלואָרעסצענץ־קוואַנטן־אויסבײַטע בערך פֿירפֿאַך, לויט דער סאָלווענט־שטודיע פֿון מעטילען־בלוי אין וואַסער־ און DMSO־געמישן, אינדעקסירט ווי PMID 30933781. די אַרבעט באַהאַנדלט וואַסעריקע ספּעקטרען ווי אַ מאָנאָמער־דימער־גלײַכגעוויכט, מיט מאָנאָמער־אַבסאָרבאַנץ לעבן 650 ביז 670 nm און דימער־אַבסאָרבאַנץ לעבן 580 ביז 615 nm, און זי דערייווט דימעריזאַציע־קאָנסטאַנטן פֿון די ספּעקטרען בײַ 293.15 K.

אַלקאָהאָלן פֿאַרשיבן סײַ די פּאָזיציע, סײַ די אויסזעענדיקע שטאַרקייט, אָבער זיי באַזײַטיקן נישט אַגרעגאַציע. אין איין פּרימערן פֿאַרגלײַך בײַ 31.3 micromolar און צימער־טעמפּעראַטור, באַריכטעט אין אַ סאָלווענט־שטודיע פֿון מעטילען־בלוי, איז דער לאַנגכוואַליקער מאַקסימום געווען 665 nm אין וואַסער, אָבער 655 nm אין מעטאַנאָל, מיט אויסזעענדיקע ווערטן פֿאַר דער גאַנצער לייזונג לעבן 37,100 אין וואַסער און 60,800 אין מעטאַנאָל. אַ באַזונדערע וואַלידאַציע אין אַבסאָלוטן עטאַנאָל בײַ 298 K האָט געגעבן אַ מאַקסימום בײַ 655 nm מיט עפּסילאָן לעבן 68,000.

געוויינטלעכע pH־ענדערונגען פֿאַרשיבן דעם ספּעקטרום ווייניקער ווי אַ סך פּראָטאָקאָלן נעמען אָן. די אויבן ציטירטע קריטישע איבערזיכט באַריכטעט אַז פֿון בערך pH 2 ביז pH 12 איז דער מאַקסימום געבליבן לעבן 665 nm, מיט בלויז קליינע שטאַרקייט־ענדערונגען ביז pH 11. דער טיפּ פּופֿער און די יאָנישע שטאַרקייט קענען פֿאַרשיבן רעזולטאַטן אַזוי פֿיל ווי דער נאָמינעלער pH, דעריבער רעקאָרדירט דעם טאַקע געניצטן פּופֿער און זאַלץ, נישט נאָר דעם אָפּגעלייענטן ווערט פֿונעם pH־מעסטער. אַ שטאַרקע זויער אָדער אַ שטאַרקער אַלקאַלי איז אַ באַזונדערער פֿאַל, ווײַל דער פאַרבשטאָף קען דורכגיין אַ כעמישע ענדערונג אַנשטאָט אַ רעווערסיבלע אַסאָציאַציע. טעמפּעראַטור און זאַלץ פֿאַרשיבן אויך דעם גלײַכגעוויכט, וואָס דערקלערט פֿאַר וואָס די וואַסער־שטודיע פֿון 2020 האָט בכּיוון וואַריירט ביידע.

מעסטן אַזוי אַז די צאָל זאָל בלײַבן גילטיק

קוואַנטיטאַטיווע אַרבעט באַזירט זיך אויף דער בער־לאַמבערט־באַציִונג: אַבסאָרבאַנץ איז גלײַך עפּסילאָן מאָל קאָנצענטראַציע מאָל אָפּטישע וועג־לענג, צוזאַמען מיט אַ באַווײַז אַז דער לינעאַרער אינטערוואַל האַלט טאַקע אונטער אײַערע באַדינגונגען.

ניצט אַ קיוועט פֿון 1 cm פֿאַר אַרבעט בײַ נידעריקע קאָנצענטראַציעס אין micromolar. מיט עפּסילאָן לעבן 82,000 גיט 5 micromolar אַן אַבסאָרבאַנץ לעבן 0.41, און 10 micromolar גיט בערך 0.82. פֿאַר אַ מאָנאָמער־פֿאָקוסירטער מעסטונג אין פּשוטן וואַסער איז זיכערער צו בלײַבן לעבן אָדער אונטער בערך 5 ביז 7 micromolar, איידער צו קאַליברירן טיף אין די צענדליקער micromolar. פֿאַר קאָנצענטרירטע רעזערוו־לייזונגען פֿאַרקירצט דעם אָפּטישן וועג אַנשטאָט אָנצונעמען אַן אַבסאָרבאַנץ ווײַט העכער 1.

ניצט ווי בלאַנק די אידענטישע מאַטריץ: די זעלבע וואַסער־קוואַליטעט, דער זעלבער טייל קאָ־סאָלווענט, דער זעלבער פּופֿער און די זעלבע זאַלצן, אָן דעם פאַרבשטאָף. גרייט צו די קאַליבראַציע־לייזונגען אין דער זעלבער מאַטריץ בײַ דער זעלבער טעמפּעראַטור. בײַ דער אַנטוויקלונג סקאַנירט דעם גאַנצן זעעוודיקן ספּעקטראַל־ריי, אידעאַל בערך 550 ביז 750 nm, אַנשטאָט אָפּצולייענען בלויז איין כוואַליע־לענג. פֿאָלגט נאָך דער פֿאָרעם, נישט בלויז דער הייך. אויב סיריעלע פֿאַרדינונג ענדערט די נאָרמאַליזירטע פֿאָרעם, איז די סיסטעם כעמיש אָפהענגיק פֿון דער קאָנצענטראַציע. אַ סטאַבילער מאַקסימום און אַ סטאַביל פֿאַרהעלטעניש פֿון 610 צו 665 nm זענען שטאַרקערע באַווײַזן פֿאַר אַן אָנגענומענעם ריי ווי בלויז אַ הויכער R אין קוואַדראַט.

דאָקומענטירט די פֿאָרעם פֿונעם רעאַגענט. קאָמערציעלער מאַטעריאַל קען זײַן וואַסערפֿרײַער מעטילטיאָניניום־כלאָריד אָדער אַ הידראַט, למשל דער טריהידראַט, דעריבער מוז די מאָלאַרע מאַסע וואָס מע ניצט פֿאַר רעזערוו־לייזונג־חשבונות שטימען מיטן טאַקע פֿאַראַנענעם אינהאַלט פֿון דער פֿלאַש. דער שריט אַליין דערקלערט אַ טייל פֿון די חילוקים צווישן נאָמינעלע מאָלאַרע קאָנצענטראַציעס אין פֿאַרשידענע לאַבאָראַטאָריעס. אַן ענלעכע דיסציפּלין איז נייטיק ווען רעזולטאַטן ווערן געניצט אין קוואַנטיטאַטיווע אַנאַליז־חשבונות, ווען ספּעקטרען שטיצן קאָנטראָלן פֿון פֿאָרמולאַציע־סטאַביליטעט, און ווען פּראָפֿילן פֿון אומרייניקייטן פֿאָדערן אַ ריינקייט־ און ספּעציפֿיקאַציע־איבערקוק.

קיצער מיט אָנגעגעבענע באַדינגונגען

ניצט דעם טיש ווי אַן אָנהייב־מוסטער פֿאַר אַ לאַבאָראַטאָרישן רעקאָרד, נישט ווי אַ מקור פֿון קאָנסטאַנטן וואָס מע קען אויסטוישן איינע פֿאַר דער אַנדערער.

די אַבסאָרבאַנץ־כוואַליע־לענג פֿון מעטילען־בלוי איז דעריבער אַ קורצער ענטפֿער מיט אַ לאַנגער פֿוסנאָטע. באַריכטעט די שפּיץ וואָס איר האָט געמאָסטן, אין דער לייזונג וואָס איר האָט געמאָסטן, בײַ דער קאָנצענטראַציע וואָס איר האָט געמאָסטן. דער צוגאַנג פֿאַרהיט אַז איין ווערט פֿון אַ פֿאַרדינטער וואַסעריקער לייזונג לעבן 664 nm זאָל ווערן אַ פֿאַלשע אוניווערסאַלע קאָנסטאַנטע.