Bromphenolblau-LösungAuch bekannt als Tetrabromfluorescein, ist ein häufiger Säure-Base-Indikator mit empfindlichen Säure-Base-Reaktionseigenschaften. Zu den organischen Farbstoffen gehörend, lautet die Summenformel C15H9Br4NO5S, CAS 115-39-9. Die chemische Struktur umfasst einen Benzolring, vier Bromatome, eine Sulfonsäuregruppe und eine Hydroxylgruppe. Der pH-Indikator Bromphenolblau ist ein dunkelblauer Kristall mit hohem Schmelzpunkt und relativem Molekulargewicht. Bei unterschiedlichen pH-Werten erscheinen unterschiedliche Farben. Unter sauren Bedingungen (pH 3,8-5,4) erscheint es gelb; Unter neutralen oder schwach alkalischen Bedingungen (pH 6,5-8,3) erscheint es grün; Unter stark alkalischen Bedingungen (pH 9-11) erscheint es dunkelblau. Dieser Farbumschlag ist die Grundlage für Bromblau als Säure-Base-Indikator. Es handelt sich um einen typischen Säure-Base-Indikator, der mit Säure oder Base reagieren und seine Farbe ändern kann. Seine Reaktion ist reversibel, das heißt, es kann bei unterschiedlichen pH-Werten Farbveränderungen erfahren und auch von einer Farbe zur anderen wechseln. Diese reversible Reaktion macht es zu einem nützlichen Werkzeug für die Titrationsanalyse. Der Bromphenolblau-Indikator wird hauptsächlich für die Säure-Base-Titrationsanalyse im Labor verwendet und kann auch als Farbstoff für Färbeexperimente und als Indikatoren für chemische Reaktionen verwendet werden. Es handelt sich um einen organischen Farbstoff mit vielfältigen Eigenschaften, der häufig bei der Säure-Base-Titrationsanalyse und bei Indikatoren für chemische Reaktionen im Labor verwendet wird. Es handelt sich um einen pH-Indikator, der im pH-Bereich von 3,0 bis 4,6 seine Farbe von Gelb nach Blau ändert. Es wird häufig als Indikatorfarbstoff für die Elektrophorese verwendet. Die elektrophoretische Migrationsrate im Gel liegt im Bereich kleiner Nukleinsäure- oder Proteinmoleküle.
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Chemische Formel |
C19H10Br4O5S |
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Genaue Masse |
666 |
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Molekulargewicht |
670 |
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m/z |
670 (100.0%), 668 (68.5%), 672 (64.9%), 671 (18.4%), 666 (17.6%), 674 (15.8%), 669 (14.1%), 673 (13.3%), 672 (4.5%), 667 (3.6%), 675 (3.2%), 670 (3.1%), 674 (2.9%), 671 (2.2%), 672 (2.0%), 670 (1.4%), 674 (1.3%), 672 (1.0%) |
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Elementaranalyse |
C, 34,06; H, 1,50; Br, 47,71; O, 11,94; S, 4,79 |
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Es gibt drei Arten der SyntheseBromphenolblau-Lösung, wie folgt:
1. Phenolrot in Eisessig auflösen, unter Rühren Bromlösung in Eisessig hinzufügen, einige Minuten rühren, in 60 Grad heißes Wasser gießen, auf Raumtemperatur abkühlen lassen und über Nacht stehen lassen. Filtrieren, den Filterkuchen abwechselnd mit Eisessig und Benzol waschen und trocknen, um Bromphenolblau zu erhalten.
2. Phenolrot in Eisessig auflösen, zum Sieden erhitzen, die in Eisessig gelöste Bromlösung tropfen lassen, filtrieren, wenn der gelbe Feststoff abgetrennt ist, das freie Brom mit Essigsäure abwaschen und an der Luft trocknen, um das Rohprodukt zu erhalten. Reines Bromphenolblau wurde durch Umkristallisation mit Eisessig oder einem Lösungsmittelgemisch aus Aceton und Eisessig erhalten.
3. Phenolrot und Brom in Essigsäure auflösen, um eine Lösung herzustellen. Erhitzen Sie zunächst die Phenolrot-Essigsäurelösung zum Sieden und geben Sie dann unter Rühren langsam Bromessigsäurelösung hinzu. Wenn die Phenolrot-Reaktion abgeschlossen ist und keine gelben Kristalle mehr ausfallen, kühlen Sie ab und filtrieren Sie. Nachdem Sie das freie Brom im Kristall mit einer kleinen Menge Essigsäure abgewaschen haben, kristallisieren Sie es mit Essigsäure oder Aceton-Essigsäure um und trocknen Sie es an der Luft, um reines Bromphenolblau zu erhalten.
Bromphenolblau (chemischer Name: 3,3 ', 5,5' - Tetrabromphenolsulfophthalein, Summenformel: C19H10Br4O5S) ist eine hellgelbe bis bräunlich-gelbe pulverförmige organische Verbindung, die aufgrund ihrer einzigartigen chemischen Eigenschaften, wie z.
Es ist ein klassischer Säure-Base-Indikator im Labor mit einem Farbänderungsbereich von pH 2,8 (gelb) bis 4,6 (blau), und die dazwischenliegende Übergangsstufe kann grün oder blauviolett erscheinen. Diese Eigenschaft macht es zu einem wichtigen Werkzeug zur Bestimmung des Endpunkts in Säure-Base-Titrationsexperimenten. Beispielsweise kann Bromphenolblau beim Titrationsprozess einer starken Säure und einer schwachen Base den stöchiometrischen Punkt durch den Farbübergang (Gelb → Blau) genau anzeigen und so Fehler durch übermäßige Titration vermeiden. Darüber hinaus kann seine Natriumsalzform (in Wasser gelöst und blau erscheinend) als Adsorptionsindikator bei der nicht-wässrigen Titration dienen und durch die Bildung von Komplexen mit Metallionen eine Endpunktdetektion erreichen.
Typische Anwendungsszenarien:
Säure-Base-Titration im Labor: Wird für Titrationsexperimente zwischen starken Säuren und schwachen Basen, schwachen Säuren und starken Basen verwendet, um den Endpunkt der Reaktion durch Farbänderungen zu bestimmen.
Titration nicht wässriger Lösungen: Wird als Adsorptionsindikator zum Nachweis der Konzentration von Metallionen in organischen Lösungsmittelsystemen wie Aceton und Ethanol verwendet.
Dünnschichtchromatographie (TLC): Wird als Reagenz zur Bestimmung von aliphatischen Carbonsäuren, Zuckeralkoholen und chlorhaltigen Pestiziden verwendet und ermöglicht eine qualitative Analyse durch Änderungen der Sonderfarbe.
Die Anwendung im Bereich der Biochemie konzentriert sich auf die Gelelektrophorese-Technologie. Zu ihren Kernfunktionen gehören:
Elektrophoretische Migrationsverfolgung: Da es sich um einen Farbstoff für kleine Moleküle (Molekulargewicht 669,96) handelt, ähnelt die Migrationsgeschwindigkeit im Polyacrylamidgel oder Agarosegel der von Nukleinsäuren mit kleinen Molekülen (z. B. Primer, siRNA) oder Proteinen (z. B. einem Peptidsegment). Durch Zugabe von Bromphenolblau zur Probe kann der Fortschritt der Elektrophorese in Echtzeit überwacht werden, um zu verhindern, dass die Zielmoleküle den Gelbereich verlassen. In SDS-PAGE-Experimenten beispielsweise 0,1 %Bromphenolblau-Lösungwird üblicherweise zur Markierung der Migrationsfront von Proteinproben verwendet.
Nukleinsäure- und Proteinfärbung: Kann sich mit Nukleinsäure (DNA/RNA) verbinden und einen blauen Komplex für die Färbungsbeobachtung nach der Gelelektrophorese bilden. Seine Natriumsalzform ist in Wasser besser löslich und kann direkt als Färbelösung zubereitet werden, was den experimentellen Prozess vereinfacht.
Western-Blot- und 2-DE-Technik: In der Proteomikforschung fördert es als Bestandteil des Ladepuffers (z. B. 2 × SDS-Ladepuffer) die Denaturierung von Proteinen durch Bereitstellung negativer Ladungen und dient als Tracer zur Anzeige der Ladeposition der Probe.
Unterstützung experimenteller Daten:
Bei der Agarosegelelektrophorese ähnelt die Migrationsrate von Bromphenolblau der eines 100-bp-DNA-Fragments, das als Referenz für Molekulargewichtsstandards verwendet werden kann.
Die Löslichkeit von 0,1 % Bromphenolblau in Ethanol erreicht 100 mg/ml, was den Anforderungen für die Probenvorbereitung hoher Konzentrationen entspricht.
Die Anwendung in der Umweltwissenschaft umfasst hauptsächlich die Analyse der Wasserqualität und die Überwachung der Schwermetallbelastung:
Schnelle pH-Erkennung: Durch die Herstellung einer Bromphenolblau-Indikatorlösung (z. B. 0,1 % Ethanollösung) können der Säuregehalt und die Alkalität von Wasser vor Ort ermittelt werden. Beispielsweise kann bei der industriellen Abwasserbehandlung schnell festgestellt werden, ob das Abwasser den Einleitungsnormen (pH 6-9) entspricht.
Extraktion und Trennung von Schwermetallionen: Komplexe Verbindungen, die mit Metallionen wie Kupfer, Zink und Kobalt gebildet werden, können mit organischen Lösungsmitteln (wie Chloroform und Benzol) extrahiert und mithilfe der Spektrophotometrie quantitativ auf Schwermetalle analysiert werden. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Extraktionsrate von Bromphenolblau für Cu ² ⁺ unter pH-Werten von 5 bis 6 über 99 % erreichen kann, mit einer Nachweisgrenze von nur 0,01 mg/L.
Mikrobielle Färbung: Als histologisches Färbemittel kann es zur Färbung mikrobieller Zellwände verwendet werden, um die Beobachtung der Bakterienmorphologie und -verteilung zu erleichtern.
Fall der Umweltüberwachung:
Bei der Abwasseraufbereitung einer bestimmten Galvanikanlage trennte das Bromphenolblau-Chloroform-System erfolgreich die Kupferionenkonzentration und detektierte es mit einer Rückgewinnungsrate von 98,5 %, was Daten zur Unterstützung der Schwermetallrückgewinnung lieferte.
Bromphenolblau-Indikatorlösung wird zur Überwachung der Seewasserqualität verwendet, die den Grad der Wasserversauerung durch Farbveränderungen schnell beurteilt und eine Grundlage für die ökologische Wiederherstellung bietet.
Der industrielle Wert von Bromphenolblau spiegelt sich in den Bereichen Farbstoffsynthese und Materialwissenschaft wider
Farbstoffzwischenprodukte: können als Zwischenprodukte für die Synthese anderer Farbstoffe (wie Azofarbstoffe und Anthrachinonfarbstoffe) verwendet werden, indem spezifische funktionelle Gruppen durch Bromatomsubstitutionsreaktionen eingeführt werden, um die Farbechtheit und Photostabilität des Farbstoffs zu verbessern.
Materialoberflächenmodifikation: Durch die Kombination mit Metalloxiden (wie TiO₂, ZnO) können die Lichtabsorptionseigenschaften des Materials gesteuert werden. Beispielsweise absorbiert es in farbstoffsensibilisierten Solarzellen als Photosensibilisator sichtbares Licht (maximale Absorptionswellenlänge 422 nm) und verbessert die Zelleffizienz durch Elektronentransfer.
Industrieller Korrosionsschutz: In Kombination mit Thioharnstoff kann es die Korrosion von Magnesiumlegierungen in Natriumchloridlösung hemmen. Zu seinem Wirkungsmechanismus gehört die Bildung eines schützenden Komplexfilms auf der Metalloberfläche und die Blockierung des Eindringens von Chloridionen.
Industrielle Anwendungsdaten:
Der photoelektrische Umwandlungswirkungsgrad des Bromphenolblau-TiO₂-Verbundmaterials unter simuliertem Sonnenlicht (AM 1,5) erreicht 8,2 %, was 3,1-mal höher ist als der von reinem TiO₂.
In einer 3,5 %igen NaCl-Lösung reduzierte der Bromphenolblau-Thioharnstoff-Komplex die Korrosionsrate der Magnesiumlegierung AZ91D um 76 % und verlängerte die Lebensdauer des Materials erheblich.
Mit der Integration interdisziplinärer Technologien erweitern sich ihre Anwendungen in aufstrebenden Bereichen schrittweise:
Farbstoffsensibilisierte Solarzellen: Als Photosensibilisatoren wird eine effiziente Injektion fotogenerierter Elektronen durch die Bindung von Carboxylgruppen an die Oberfläche von TiO₂-Nanopartikeln erreicht. Untersuchungen haben gezeigt, dass die mit Bromphenolblau modifizierte TiO₂-Elektrode eine 2,3-{3}fache Steigerung der Lichtabsorptionsintensität im sichtbaren Lichtbereich (400-500 nm) aufweist, was neue Ideen für die Entwicklung kostengünstiger Solarzellen liefert.
Biosensoren: In Kombination mit Aptameren kann eine hochempfindliche Erkennungsplattform aufgebaut werden. Beispielsweise haben Fluoreszenzsensoren auf Basis von Bromphenolblau-Aptamer-Komplexen Nachweisgrenzen im Dana-Molarbereich für Zielmoleküle wie ATP und Proteine und bieten technische Unterstützung für die frühe Krankheitsdiagnose.
Photokatalytischer Abbau:Bromphenolblau-Lösungwird als Modellschadstoff zur Bewertung der Leistung von Photokatalysatoren wie g-C ∝ N ₄ und BiVO ₄ verwendet. Unter UV-Bestrahlung kann Bromphenolblau innerhalb von 30 Minuten vollständig abgebaut werden und stellt eine Referenz für die organische Abwasserbehandlung dar.
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