Búlúù methylene gẹ́gẹ́ bí atọ́ka: ohun tí ìyípadà àwọ̀ ń tọ́ka sí gan-an

Onímọ̀ iṣẹ́ yàrá kan fi búlúù methylene sínú béékà, ṣàtúnṣe pH, ó sì dúró de àwọ̀ láti tọ́ka sí bí ásíìdì ṣe pọ̀ tó. Kò sí ìyípadà tó ṣe kedere. Dípò bẹ́ẹ̀, ó fi ẹyọ omi kan láti inú ojútùú ásíìdì ascorbic kún un, búlúù náà sì pòórá. Ó mi fílásì náà nínú afẹ́fẹ́, búlúù náà sì padà. Àwọ̀ àrò kan náà, ṣùgbọ́n ìhùwàsí méjì tó yàtọ̀ gidigidi. Ìdàrúdàpọ̀ yìí ni gbogbo kókó àpilẹ̀kọ yìí: búlúù methylene jẹ́ atọ́ka redox tó ń dáhùn sí ìgbé elektrọ́nù, kì í ṣe atọ́ka pH tó ń dáhùn sí prótónù. Nígbà tí a bá ti lóye ìyàtọ̀ yẹn, gbogbo àlàyé yòókù yóò wọ àyè rẹ̀.

Òfin ìlò náà lè wọ inú gbólóhùn kan. Búlúù túmọ̀ sí pé fọ́ọ̀mù tó ti sọ elektrọ́nù nù wà níbẹ̀. Àìní àwọ̀ túmọ̀ sí pé fọ́ọ̀mù tó ti gba elektrọ́nù, leucomethylene blue, wà níbẹ̀. Ohunkóhun tó ń gbé elektrọ́nù lè yí ipò náà padà. Àwọn ásíìdì àti béèsì nìkan kò lè ṣe bẹ́ẹ̀, bí ó tilẹ̀ jẹ́ pé pH ń yí foliteji tí ìyípadà náà ti ń ṣẹlẹ̀ padà.

Àwọn fọ́ọ̀mù méjì tó wà lẹ́yìn àwọ̀ náà

Búlúù methylene tó ti sọ elektrọ́nù nù ni kátíọ́nù methylthioninium, ètò phenothiazinium alápẹrẹ fẹ́lẹ́fẹ́lẹ́ tí ó ní òrùka mẹ́ta, tí a ń pèsè gẹ́gẹ́ bí iyọ̀ chloride, èyí tí PubChem kọ sílẹ̀ gẹ́gẹ́ bí methylthioninium chloride. Nínú omi tí kò ní àwọ̀ àrò púpọ̀, monomer náà ń fa ìmọ́lẹ̀ mu ní àgbègbè 664 nm, ìfamọ́ yẹn sì ni búlúù tí ojú ń rí. Alábàákẹ́gbẹ́ rẹ̀ tó ti gba elektrọ́nù, leucomethylene blue, ní ìpìlẹ̀ ìṣètò kan náà, ṣùgbọ́n nitrogen inú òrùka àárín ti gba prótónù, ètò tó ń mú àwọ̀ jáde sì ti dàrú; nítorí náà, ó fẹ́rẹ̀ẹ́ má ní àwọ̀, agbègbè ìfamọ́ rẹ̀ tó lágbára sì wà nínú ultraviolet (àkọsílẹ̀ PubChem fún fọ́ọ̀mù leuco).

Àpapọ̀ ìdáhùn kẹ́míkà náà ń gbé elektrọ́nù méjì, ṣùgbọ́n iye prótónù sinmi lórí pH nítorí fọ́ọ̀mù tó ti gba elektrọ́nù tún ń gba prótónù nínú ásíìdì. Àlàyé ìtọ́kasí nínú fífi kẹ́míkà redox hàn lójú fún wa ní pótẹ́nṣíàlì boṣewa tó sún mọ́ +0.53 V ní pH 0 àti pótẹ́nṣíàlì fún àwọn ipò tí a sọ pàtó tó sún mọ́ +0.011 V ní pH 7, ní ìfiwéra pẹ̀lú ẹlẹ́ktróòdù hydrogen. Láàárín àwọn ibi wọ̀nyẹn, pótẹ́nṣíàlì ń yí pẹ̀lú pH. Ìwọ̀n voltammetry òde òní nínú ìwádìí ìhùwàsí redox àti pótẹ́nṣíàlì àwọn àwọ̀ àrò rí nǹkan bí 29.5 mV fún ẹyọ pH kan láti pH tó fẹ́rẹ̀ẹ́ jẹ́ 4 sí 10, èyí tó bá ètò elektrọ́nù méjì àti prótónù kan mu, àti nǹkan bí 88.5 mV fún ẹyọ pH kan ní ìsàlẹ̀ pH 4, èyí tó bá ètò elektrọ́nù méjì àti prótónù mẹ́ta mu. Nítorí náà, pótẹ́nṣíàlì tí a ròyìn láì sọ pH rẹ̀ kò ní ìtumọ̀. Máa béèrè ní gbogbo ìgbà pé ìwọ̀n ìyípadà wo àti ẹlẹ́ktróòdù ìtọ́kasí wo ni nọ́ńbà náà dá lé, nítorí a kò lè fi àwọn iye tí a sọ ní ìfiwéra pẹ̀lú ẹlẹ́ktróòdù ìtọ́kasí fàdákà wé àwọn iye lórí ìwọ̀n hydrogen tààrà. Ìṣètò àti àwọn ànímọ́ tó jẹ́ ìpìlẹ̀ rẹ̀ ló ń pinnu ètò tó ń mú àwọ̀ jáde, ojú ìwé alábàákẹ́gbẹ́ kan nípa ṣíṣe ètò ìka redox sì fa ìlò àwọn fọ́ọ̀mù méjì náà dé sí àwọn yíyàn àkópọ̀.

Ipò àárín yẹn lórí ìwọ̀n pótẹ́nṣíàlì ló mú kí àwọ̀ àrò náà wúlò. Ní pH 7, ó wà láàárín àwọn ohun tó ń gba elektrọ́nù ní ìwọ̀ntúnwọ̀nsì: ó lágbára tó láti gba elektrọ́nù lọ́wọ́ àwọn olùfúnni tó dára bí ascorbate tàbí NAD(P)H, ṣùgbọ́n kò lágbára débi pé kò lè fi wọ́n fún atẹ́gùn tó ti tú sínú omi tàbí àwọn ibi irin ferric. Nítorí náà, ó ń lọ yípo dípò kí ó dúró sí ipò kan. Gbígba elektrọ́nù ń mú àwọ̀ rẹ̀ pòórá. Afẹ́fẹ́ ń mú kí ó tún sọ elektrọ́nù nù. Ọ̀nà náà jẹ́ ọ̀kan náà ní ìhà méjèèjì.

Ìdí tí àwọn ìbéèrè pH fi ń tún farahàn

Àwọn orísun ìdàrúdàpọ̀ mẹ́ta ń tún ṣẹlẹ̀ ní àwọn yàrá ìdánwò àti kíláàsì, ọ̀kọ̀ọ̀kan sì ní àtúnṣe tó ṣe kedere.

Àkọ́kọ́, pH ń yí pótẹ́nṣíàlì padà, èyí sì dà bí ìdáhùn sí pH. Gbé pH sókè, àwọn fọ́ọ̀mù méjì náà sì máa rọrùn láti gba elektrọ́nù ní ìka ẹlẹ́ktróòdù kan tí kò yí padà, nítorí náà olùfúnni kan náà máa mú àwọ̀ àrò náà pòórá yára sí i. Ṣùgbọ́n kò sí ìgbésẹ̀ gbígba prótónù nìkan tó ń mú ìyípadà kedere láti búlúù sí àìní àwọ̀ ṣẹlẹ̀ láàárín ààlà déédéé. Àtúnyẹ̀wò àyẹ̀wò pẹkipẹki ti 2025 nípa àwọn ànímọ́ búlúù methylene ròyìn pé ibi ìfamọ́ tó pọ̀ jù ní 665 nm fẹ́rẹ̀ẹ́ má yí padà láti pH 2 sí 12, pẹ̀lú ìyípadà kékeré nìkan nínú iye ìmọ́lẹ̀ tí ó ń fà mu. Prótónù ń ṣàtúnṣe foliteji. Elektrọ́nù ń yí àwọ̀ padà.

Èkejì, àmì ìṣòri inú ètò ìmọ̀ ń ṣini lọ́nà. PubChem ń gba ipa ChEBI kan wọlé lọ́wọ́lọ́wọ́ tó ń pe àwọ̀ àrò náà ní atọ́ka ásíìdì-béèsì. A kò gbọ́dọ̀ ka àmì yẹn sí ẹ̀rí pé búlúù methylene ń hùwà bí phenolphthalein tàbí methyl red. Nínú iṣẹ́ omi déédéé, kò ṣe bẹ́ẹ̀.

Ẹ̀kẹta, àdàpọ̀ Tashiro ń yá orúkọ náà lò. Atọ́ka Tashiro jẹ́ àdàpọ̀ methyl red àti búlúù methylene, nínú èyí tí methyl red ń pèsè ìdáhùn ásíìdì-béèsì, búlúù methylene sì ń pèsè àwọ̀ búlúù abẹ́lẹ̀ tí ojú ń rí, tí ó ń sọ ìyípadà láti pupa sí ofeefee di ìyípadà àpapọ̀ tó ṣe kedere sí i. Àkópọ̀ Tashiro kan tí a ń tà sọ pH 4.4 sí 6.2, nígbà tí àkópọ̀ ITW Reagents tí a ṣàlàyé rẹ̀ sọ láti pupa-àlùkò ní pH 4.4 sí àwọ̀ ewé ní pH 5.8. Kò sí èyíkéyìí nínú àwọn ààlà wọ̀nyẹn tó jẹ́ ààlà ìyípadà búlúù methylene fúnra rẹ̀. Àwọ̀ àrò náà ni ohun tó ń ṣe àtúnṣe àwọ̀ abẹ́lẹ̀, kì í ṣe ohun tó ń mọ ìyípadà náà.

Ipò àrà ọ̀tọ̀ kan nílò ìkìlọ̀. Ní àgbègbè pH 13, àwọn ipò béèsì tó lágbára lè mú àwọn ọjà irú methylene-violet tó jẹ́ pupa sí pọ́ńkì jáde nípasẹ̀ ìfọ́ túútúú pẹ̀lú omi tí kò ṣeé yí padà. Pọ́ńkì yẹn jẹ́ ìbàjẹ́, kì í ṣe ibi ìparí atọ́ka. Kà á sí àmì láti sọ ojútùú náà nù, kì í ṣe láti ka ìwọ̀n rẹ̀.

Ibi tí ó ti ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí atọ́ka redox

Ìlò ìbílẹ̀ rẹ̀ ni titration Lane-Eynon fún ṣúgà tó ń fúnni ní elektrọ́nù. A ń ṣe titration ojútùú Fehling gbígbóná tó jẹ́ béèsì pẹ̀lú ṣúgà, a sì ń fi búlúù methylene kún un ní tòsí ibi ìparí; búlúù tó ṣẹ́kù ń pòórá nígbà tí agbára ṣúgà láti fúnni ní elektrọ́nù bá kọjá ohun tí copper(II) nílò. Ìlànà AOAC Lane-Eynon ń jẹ́ kí àdàpọ̀ náà máa hó kí èéfín omi tó ń jáde lè dín bí afẹ́fẹ́ ṣe ń mú kí ó tún sọ elektrọ́nù nù kù, pẹ̀lú ẹyọ omi díẹ̀ ti ojútùú àwọ̀ àrò ní ọ̀pọ̀ ìgbà. Ìyípadà àwọ̀ náà ń tọ́ka sí pé kò sí bàbà tó lè gba elektrọ́nù mọ́, èyí jẹ́ ìsọ̀rọ̀ redox nípa ohun tó wà nínú fílásì, kì í ṣe ìsọ̀rọ̀ pH.

Àwọn ọ̀nà titrimetry àtijọ́ lo ìlànà kan náà ní àwọn ibi mìíràn. Àwọ̀ àrò tí a ti fomi pò lè rọ́pò sítáàṣì nínú díẹ̀ lára àwọn titration iodimetric níbi tí ọtí ti mú kí sítáàṣì má yẹ, ní ìwọ̀n ìlò tó sún mọ́ 0.05 g fún liter, bí ó tilẹ̀ jẹ́ pé àwọ̀ àrò tó pọ̀ jù lè dá àkópọ̀ iodine àti àwọ̀ àrò sílẹ̀, bí Sinnatt ṣe fi hàn ní 1912. Àwọn àkójọpọ̀ ìwé ìtọ́sọ́nà tún ṣe àkọsílẹ̀ àwọ̀ àrò náà fún titanometry àti iodometry. Ọ̀nà ásíìdì ascorbic ti Gal ní 1936 mú kí àwọ̀ àrò náà gba elektrọ́nù pẹ̀lú àwọn ohun tí a yọ jáde tó ní vitamin C, ó sì ṣe titration ìpadà fún àwọ̀ àrò tó ṣẹ́kù pẹ̀lú titanium trichloride. Ọ̀nà yẹn jẹ́ ti ìtàn báyìí dípò iṣẹ́ ojoojúmọ́, ṣùgbọ́n ó fi àpẹẹrẹ náà hàn: olùfúnni ń mú kí búlúù gba elektrọ́nù tí ó sì di aláìláwọ̀, pípòórá búlúù sì ni ibi ìparí.

Àwọn ọ̀nà fún atẹ́gùn tó ti tú sínú omi ń lo àwọn fọ́ọ̀mù méjì kan náà ní ọ̀nà òdìkejì. Ọ̀nà kan tí a ti tẹ̀ jáde kọ́kọ́ mú kí àwọ̀ àrò náà gba elektrọ́nù pẹ̀lú glucose nínú ethanol olómi tó jẹ́ béèsì, lẹ́yìn náà ó jẹ́ kí atẹ́gùn tó ti tú sínú omi mú kí fọ́ọ̀mù leuco aláìláwọ̀ náà sọ elektrọ́nù nù kí ó padà di búlúù fẹ́rẹ̀ẹ́ lẹ́sẹ̀kẹsẹ̀, tí a sì ń ka ìwọ̀n rẹ̀ ní tòsí 600 nm títí dé nǹkan bí 13 micrograms fún milliliter, gẹ́gẹ́ bí Okumura àti Hashitani ṣe ṣàlàyé. Má ṣe da èyí pọ̀ mọ́ titration Winkler ìbílẹ̀ fún atẹ́gùn tó ti tú sínú omi, tí ibi ìparí rẹ̀ ń lo sítáàṣì; NOAA Winkler SOP sọ nǹkan bí 1 percent sítáàṣì. Àwọn ọ̀nà atẹ́gùn búlúù methylene jẹ́ ẹ̀ka ọ̀tọ̀ tí ìtọ́sọ́nà ìyípadà àwọ̀ rẹ̀ yí padà.

Ìgò búlúù ti kíláàsì jẹ́ àwọn fọ́ọ̀mù méjì kan náà ní ìwọ̀n kékeré: glucose nínú ojútùú béèsì ń mú kí àwọ̀ àrò búlúù gba elektrọ́nù kí ó di fọ́ọ̀mù aláìláwọ̀ nígbà tí ó bá dúró, mímì sì ń tú atẹ́gùn sínú rẹ̀, èyí tó ń mú kí ó sọ elektrọ́nù nù kí ó padà di búlúù. Gbogbo ìlànà náà àti àwọn ìṣàkóso rẹ̀ wà nínú ìṣàfihàn ìgò búlúù, àwọn ipò agbègbè ìfamọ́ àti àwọn ìyípadà tí ìkójọpọ̀ ń fa sì wà lórí ojú ìwé sípẹ́kítírà àti ipa ìwọ̀n àkópọ̀. Àpilẹ̀kọ yìí fi ọ̀nà ìṣiṣẹ́ náà nìkan sílẹ̀, nítorí ìlànà àti sípẹ́kítírà kọ̀ọ̀kan nílò àwọn ipò tirẹ̀.

Àtẹ ìpò àwọ̀: àwọn ipò, ohun tó ń fà wọ́n, àti ààlà

Tábìlì yìí ni ìtọ́kasí àkọ́kọ́ fún àpilẹ̀kọ náà. Ka ìlà kan láti òsì sí ọ̀tún kí o tó gbẹ́kẹ̀ lé ibi ìparí kankan.

Àwọn ìṣòro tó ń mú ibi ìparí má ṣe kedere

Afẹ́fẹ́ ni ohun àkọ́kọ́ tí a gbọ́dọ̀ fura sí nígbàkígbà tí ibi ìparí bá ń yí. Fọ́ọ̀mù leuco ń tún sọ elektrọ́nù nù ní ìrọ̀rùn, pàápàá nínú àwọn ètò béèsì, nítorí náà titration tó ti di aláìláwọ̀ lè tún di búlúù nígbà tí ó bá dúró tàbí tí a bá yí i ká gidigidi. Yọ afẹ́fẹ́ kúrò níbi tí dídúró ipò náà ti ṣe pàtàkì, mú mímì bá ìwọ̀n kan mu, kí o sì ka ìwọ̀n ní àkókò pàtó kan.

Ìmọ́lẹ̀ ni ohun kejì tí a gbọ́dọ̀ fura sí. Àwọ̀ àrò náà ń kópa nínú kẹ́míkà tí ìmọ́lẹ̀ ń fa, fífi ìmọ́lẹ̀ sí i nígbà tí àwọn olùfúnni bá wà níbẹ̀ sì lè mú àwọ̀ rẹ̀ pòórá nípasẹ̀ àwọn ọ̀nà tó ní àwọn ọjà tí ẹgbẹ́ methyl ti kúrò lára wọn. Fi àwọn ojútùú àwọ̀ àrò fún ìtúpalẹ̀ pamọ́ sí ibi òkùnkùn, má sì ṣe ṣe ìwọ̀n ibi ìparí lábẹ́ àwọn fìtílà tábìlì iṣẹ́ tó lágbára.

Ìwọ̀n àkópọ̀ ni ẹ̀kẹta. Kátíọ́nù tó ti sọ elektrọ́nù nù ń kó ara rẹ̀ jọ sí dimer àti àwọn àkójọpọ̀ tó tóbi sí i, pẹ̀lú agbègbè ìfamọ́ tó ti yí sí tòsí 610 sí 615 nm, nítorí náà ojútùú tó ní àwọ̀ àrò púpọ̀ lè dà bí pé ibi ìfamọ́ tó pọ̀ jù ti yí láì jẹ́ pé ó ní èérí. Fi omi pò ó títí tí monomer yóò fi jẹ́ fọ́ọ̀mù tó pọ̀ jù kí o tó ṣe ìdájọ́ sípẹ́kítírà tàbí àwọn ibi ìparí.

Àwọn ìyípadà ìwọ̀n méjì tí kò fi bẹ́ẹ̀ hàn nílò àlàyé nítorí pé wọ́n ń ba iṣẹ́ ìwọ̀n àkópọ̀ kékeré jẹ́ ní pàtàkì. Àwọ̀ àrò náà ń dì mọ́ ojú ibi tí gíláàsì àti omi ti pàdé dé ìwọ̀n tí a lè wọn, èyí tó ń yí àwọn ojútùú boṣewa tí a fomi pò àti àwọn ìwọ̀n iyára ìdáhùn kẹ́míkà kúrò ní iye tó tọ́; àwọn ohun èlò tàbí cuvet polima ni àtúnṣe níbi tí ìpéye ti ṣe pàtàkì. Àwọ̀ àrò tí a ń tà sì lè ní àwọn èérí thiazine tó jọ ọ́, pẹ̀lú Azure B, èyí tí àwọn ìwádìí ìwẹ̀nù àtijọ́ yọ kúrò ní pàtó, nítorí náà iṣẹ́ ìtúpalẹ̀ gbọ́dọ̀ sọ ipele ìwẹ̀nù dípò kí a rò pé gbogbo ìgò tí a kọ búlúù methylene sára rẹ̀ jẹ́ ọ̀kan náà nípa kẹ́míkà. A mọ̀ọ́mọ̀ fi àlàyé sípẹ́kítírà nípa ìyípadà tí ìkójọpọ̀ ń fa sí ojú ìwé sípẹ́kítírà.

Àtòjọ àyẹ̀wò ṣókí fún tábìlì iṣẹ́

Fi ojútùú amúdúró pH ṣe àtúnṣe ojútùú náà, kí o sì kọ pH lẹ́gbẹ̀ẹ́ gbogbo pótẹ́nṣíàlì àti gbogbo ibi ìparí. Ṣètò ipò atẹ́gùn kí ó má yí: mímú un hó pẹ̀lú ààbò èéfín omi fún iṣẹ́ irú Lane-Eynon, ààbò gáàsì tí kì í kópa nínú ìdáhùn tàbí àkókò pàtó ní àwọn ibi mìíràn. Ṣiṣẹ́ pẹ̀lú ojútùú tí a ti fomi pò tó láti rí monomer, dáàbò bo àwọn ojútùú kúrò lọ́wọ́ ìmọ́lẹ̀, yan àwọn ohun èlò polima ní ìwọ̀n àkópọ̀ kékeré, kí o sì ṣe àkọsílẹ̀ ipele ìwẹ̀nù àwọ̀ àrò. Bí pH bá jẹ́ ohun tí o fẹ́ mọ̀ gan-an, lo atọ́ka ásíìdì-béèsì tòótọ́ tàbí àdàpọ̀ Tashiro tí a mọ àkópọ̀ rẹ̀, kí o sì sọ ààlà àdàpọ̀ náà gẹ́gẹ́ bí ààlà àdàpọ̀, kì í ṣe gẹ́gẹ́ bí ààlà búlúù methylene láéláé.

Èrò ìpìlẹ̀ náà ṣì dúró ṣinṣin nípasẹ̀ ìṣọ́ra yìí. Búlúù methylene ń tọ́ka sí ipò ìsọ elektrọ́nù nù pẹ̀lú ìmọ́lẹ̀ tó ṣàrà ọ̀tọ̀ nítorí ìfamọ́ ìmọ́lẹ̀ tí ojú lè rí nínú àwọn ipò méjì rẹ̀ yàtọ̀ gidigidi. Ka àwọ̀ náà sí ìka redox tí a ṣe ní pH tí a sọ, lábẹ́ àwọn ipò atẹ́gùn àti ìmọ́lẹ̀ tí a sọ, pẹ̀lú ipele ìwẹ̀nù àwọ̀ àrò tí a sọ, yóò sì yẹ fún àyè rẹ̀ nínú titration. Kà á sí litmus, yóò sì máa ṣini lọ́nà láìyẹsẹ̀ ní gbogbo ìgbà.