ブロモチモールブルー

ブロモチモールブルーとは

ブロモチモールブルー（Bromothymol Blue、略称BTB）は、分析化学において頻繁に使用される酸塩基指示薬の一つで、分子式はC27H28Br2O5Sです。この指示薬は、淡黄色または淡紅色の粉末状であり、通常は水溶液として用いられることが多いです。市販されているものは、ナトリウム塩の形で提供され、多くの実験や分析に利用されています。

構造と性質

BTBの分子量は624.38で、pKaは7.5とされています。この指示薬は、pH 7の中性付近で色が変わる特性を持っています。水溶液中では、スルトン環の開環が起こり、pHに応じて色調が変化します。具体的には、pHが6.0未満の時には黄色（酸性型）、7.6を超えると青色（塩基性型）に変わり、その間のpHでは緑色が観察されます。さらに、非常に強い酸性環境では赤色、強い塩基性では紫色に変化することがあります。中性水溶液においてBTBが緑色に見えるのは、酸性型と塩基性型が混ざり合っているためです。

BTBの酸性型は波長433 nmで最大の吸光強度を示し、このため酸性溶液中では黄色を呈します。逆に塩基性型は616 nmで最大の吸収を示し、結果的に青色に見えることになります。

この指示薬はトリアリールメタン系の色素に分類され、他の多くの酸塩基指示薬と共通の構造を持っています。膨大な数の同類色素との異なりは、分子の置換基によるもので、求電子性の臭素原子や電子供与性の置換基（アルキル基）を含むため、BTBの変色域は6.0から7.6の範囲に設定されています。

調製方法

BTBを酸塩基指示薬として使用する際には、0.02 Mの水酸化ナトリウム水溶液8 cm³にBTB 0.10 gを溶解し、250 cm³の水で希釈します。また、容積測定の指示薬として使用する場合は、50% (v/v)の含水エタノール100 cm³にBTB 0.1 gを溶解させることが一般的です。

用途

BTBは中性付近の弱酸や塩基の検出に用いられ、特にプールや養殖槽でのカルボン酸の測定に活躍します。さらに、生物学的な分野でも重要で、スライドを染色する際に使用されることがあります。この時、青色のBTB水溶液を試料に数滴加えることで、細胞壁や核を青色に染色します。

また、植物の光合成や呼気観察の実験でもBTBが用いられます。息を吹き込むことで二酸化炭素が溶解し、酸が生成され、その結果としてBTBは緑から黄色へと変わるのです。さらに、BTBはフェノールレッドと併用されることもあり、アスパラギナーゼという酵素の活性を測定するために使われます。酵素の反応によってpHが上昇し、フェノールレッドはピンクに、BTBは青に変化しますが、最近の研究ではメチルレッドがその評価に優れているとの意見もあります。

まとめ

ブロモチモールブルーは、その特異な性質から化学や生物学の実験において非常に重要な役割を果たしています。その色の変化を利用することで、様々な科学的な測定や解析が行えるため、多くの教科書や研究で見られる指示薬となっています。

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