Barevnost molekul a její analytické využití Ondřej Wiewiorka Barvy •Barva je vjem, který vzniká v mozku po dopadu světla na světločivný orgán Cone-fundamentals-with-srgb-spectrum.svg Barevnost molekul •Bílé světlo je složené ze všech částí viditelného světla •-> absorbcí části tohoto spektra dojde k vjemu tzv. doplňkové barvy Barvy – parametry světla •Amplituda záření •Vlnová délka •Polychromatické / monochromatické světlo •Depolarizované / polarizované světlo • Obsah obrázku text, monitor, interiér, zeď Popis byl vytvořen automaticky Barevnost molekul •Absorbce světla je dosažena interakcí elektromagnetického záření s elektronovými obaly •Dle pravidel kvantové fyziky ovšem dochází k absorbci pouze konkrétních vlnových délek = přechod elektronů mezi energetickými hladinami •Jaké vlnové délky jsou absorbovány odpovídá struktuře molekuly Fenolftalein Barevnost molekul •Absorpce se posunuje k delším vlnám červené oblasti tím více, čím menší energie je třeba k excitaci elektronů do "vzbuzeného stavu„ •Složitý elektronový systém, interagující se světlem zahrnují •Složité organické molekuly často s aromatickými systémy (často N-deriváty) •Prvky s valenčními elektrony v d- a f- orbitalech •Atomy s vysokým oxidačním číslem • Využití v analytické chemii •Změna barvy molekul při chemický reakcích např.: •Oxidaci/redukci •Změně pH •Přítomnosti konkrétního iontu •Ztráta/zisk funkční skupiny • •-> jednoduše jde o změnu, která upraví strukturu/tvar elektronového systému molekuly • Kvantifikace •Odečet lze provést „okometricky“ •titrace s barevnými indikátory (iodometrická, manganistan...) •přídavek iodu ke škrobu – modré zabarvení •Vizualizace pruhů elektroforézy proteinů (Ag, Coomasie brilliant blue, amidočerň), • • • • • Coomassie brilliant blue Fenolftalein pH 8,2-9,8 Kvantifikace •Lidské oko není dost citlivé na jemné změny barev – pro kvantifikaci je vhodnější využít přístroje – absorpční spektrofotometr • • Kvantifikace •Transmitance • • •Lambert-Beerův zákon • • • • • Využití v praxi •Chemická činidla •Celková bílkovina v séru/plazmě biuretovým činidlem (540-550 nm) • •Protein + Cu2+ -> Cu-protein komplex • •Reakční směs obsahuje i tartarát sodno-draselný, který zajišťuje komplex s měďnatými ionty a zabraňuje vysrážení Cu(OH)2 •Dále je ve směsi přítomný KI, který funguje jako antioxidant • Vazba Cu v peptidové vazbě v alkalickém pH Využití v praxi •Chemická činidla Využití v praxi •Chemická činidla •Stanovení fosfátů pomocí molybdenanu amonného v přítomnosti kyseliny sírové • •PO43- + (NH4)6Mo7O24 -> (NH4)3[PO4(MoO3)12] detekce při 340 nm. • •Možná je i následná redukce komplexu za vzniku fosfomolybdenové modři (650 nm) • Využití v praxi •Chemická činidla •Stanovení Ca Arzenazo III (při pH 6) dává s vápníkem modrou barvu O-kresolftaleinkomplexon (při pH12) dává s vápníkem purpurovou barvu Využití v praxi •Chemická činidla •Stanovení Mg Xylidylová modř (Magon) dává s Mg purpurovou barvu Mg2+ Arzenazo III (alkalické pH) dává s Mg fialovou barvu Mg2+ Calmagit dává s Mg purpurovou barvu Využití v praxi •Chemická činidla •stanovení Fe BaptoFenantrolin Fe2+ Ferrozin s Fe poskytuje fialovou barvu Fe2+ Ph Ph Ph Ph Ph Ph Dává s Fe růžovou až červenou barvu Využití v praxi •Warburgův optický test Uvedený kofaktor využívá řada enzymů ze skupiny dehydrogenáz - LDH, GDH, GMD, MD.... pyruvát + NADH + H+ -> laktát + NAD+ na pyruvát jsou navázány reakce substrátů např.: trigly, Hcy, Lac... enzymů např.: ALT, AST, CK.... Funguje i u reakcí NAD(P)H->NAD(P)+ LDH - laktátdehydrogenáza GDH - glukosadehydrogenáza GMD - glutamátdehydrogenáza MD - malátdehydrogenáza Využití v praxi •Trinderova (peroxidázová) reakce Používá se ve spojení s enzymy ze třídy oxidoreduktáz za vzniku H2O2 (signální molekula) - GOD, urikáza, LOD, CHOD, GPO.... Jako konjugační produkt se-aminoantipyrinem je možné použít i jiné deriváty fenolu/anilinu za vzniku chromogenů s jiným absorpčním maximem GOD - glukozaoxidáza Urikáza LOD - laktátoxidáza CHOD - cholesteroloxidáza GPO - glukozafosfátoxidáza Shrnutí •Použití chemických činidel •prvky s valenčními elektrony v d- a f- orbitalu (Cu – celková bílkovina, Ag – barvení proteinů, MnO4- titrace) • •organická komplexotvorná činidla (Ca, Mg, Fe....) – poskytují konkrétní barvu s konkrétním prvkem, činidla tvoří složitou směs oxidantů/antioxidantů, stabilizátorů •Calmagit, magon, benzethoniumchlorid • •Konjugace s enzymy - specifické a univerzální pro organické molekuly utilizované organismem – metabolické dráhy •Warburgův optický test, Trinderova peroxidázová reakce Využití v praxi •Chemická činidla Sůdánová čerň Pyronin B Děkuji za pozornost •