مقاله
محاسبه‌گر مولاریته متیلن بلو: شکل هیدراته و مبنای عیارسنجی
جرم یکسانی از متیلن بلو می‌تواند بسته به شکل مولکولی آن و نحوه گزارش عیار، غلظت‌های مولی متفاوتی ایجاد کند. محاسبه بر اساس جرم کلرید بی‌آب با محاسبه بر اساس جرم یک هیدرات متفاوت است. عیارسنجی بر مبنای ماده خشک نیز تفاوت دیگری ایجاد می‌کند: درصد گزارش‌شده مستقیماً بیانگر وضعیت ماده هنگام توزین نیست.
محاسبه‌گر مولاریته متیلن بلو را باز کنید تا جرم، حجم نهایی محلول، شکل مولکولی و مبنای محاسبه را وارد کنید. این ابزار در مرورگر شما اجرا می‌شود، معادله را با مقادیر جایگذاری‌شده نمایش می‌دهد و نتایج را با واحدهای mol/L، mmol/L و µmol/L گزارش می‌کند. مثال‌های زیر محاسبات آزمایشگاهی هستند، نه تعیین دوز برای انسان یا حیوان.
نتیجه چه کمیتی را بیان می‌کند
مولاریته نام رایج غلظت مقدار ماده است. در تعریف آیوپاک از غلظت مقدار ماده، مقدار یک جزء بر حجم مخلوط تقسیم می‌شود:
c = n / V
در اینجا، n مقدار متیلن بلو بر حسب مول و V حجم نهایی محلول بر حسب لیتر است. برای ماده خالص با شکل مشخص، n = m / M است؛ در این رابطه، m جرم بر حسب گرم و M جرم مولی بر حسب g/mol است. این روابط مطابق با تعاریف مؤسسه ملی استاندارد و فناوری آمریکا از جرم مولی و غلظت هستند.
مخرج کسر، حجم پس از حل‌شدن است. «100 mL محلول نهایی» و «100 mL حلال افزوده‌شده» دو ثبت متفاوت از فرایند تهیه هستند. محاسبه نمی‌تواند پس از انجام کار این ابهام را برطرف کند.
پیش از انتخاب جرم مولی، ماده را مشخص کنید
این ابزار برای محاسبه بر مبنای کلرید بی‌آب از 319.85 g/mol استفاده می‌کند. برای تری‌هیدراتی که شکل آن مستند شده است، از 373.90 g/mol استفاده می‌کند. مشخصات تری‌هیدرات ترمو فیشر فرمول دارای سه مولکول آب و جرم مولی اخیر را مشخص می‌کند. آب به جرم توزین‌شده می‌افزاید، اما واحد دیگری از متیلن بلو اضافه نمی‌کند.
دو محلول تهیه‌شده با فرض خلوص کامل را در نظر بگیرید که هر یک حاوی 100 mg ماده خالص در 100 mL محلول نهایی هستند:
| ماده فرض‌شده | محاسبه | غلظت |
|---|---|---|
| کلرید بی‌آب | 0.100 / (319.85 × 0.100) | 3.126 mmol/L |
| تری‌هیدرات | 0.100 / (373.90 × 0.100) | 2.675 mmol/L |
این‌ها مثال‌های محاسباتی هستند، نه نتایج اندازه‌گیری. استفاده از مخرج مربوط به شکل بی‌آب برای تری‌هیدرات خالص، غلظت را حدود 16.9% بیشتر از مقدار درست نشان می‌دهد. رقم‌های اعشاری بیشتر، فرض نادرست درباره ماده را اصلاح نمی‌کنند.
بطری‌ای که فقط با عنوان «هیدرات» توصیف شده است، تعداد مشخصی از مولکول‌های آب را تعیین نمی‌کند. بنابراین، محاسبه‌گر برای وضعیت هیدراتاسیون نامشخص، محاسبه با فرض خلوص کامل را نمی‌پذیرد. برای شیمی زیربنایی این موضوع، به شکل‌های مولکولی متیلن بلو و هیدراتاسیون مراجعه کنید.
عیارسنجی را با جرمی که توصیف می‌کند تطبیق دهید
پرسش مهم صرفاً این نیست که «چه درصدی در گواهی درج شده است؟» بلکه این است که «درصدِ چه چیزی، و بر حسب کدام ترکیب بیان شده است؟» محاسبه‌گر چهار مفهوم را از هم جدا می‌کند:
| مبنای محاسبه | آنچه باید بدانید | معادله |
|---|---|---|
| شکل خالص فرضی | شکل مولکولی دقیق؛ فرض صریح خلوص 100% | c = m / (M × V) |
| شکل انتخاب‌شده در وضعیت توزین‌شده | کسر جرمی همان شکل در ماده هنگام توزین | c = m × a / (M × V) |
| معادل بی‌آب در وضعیت توزین‌شده | معادل کلرید بی‌آب به ازای جرم ماده هنگام توزین | c = m × a / (319.85 × V) |
| عیار بی‌آب بر مبنای ماده خشک | عیار کلرید بی‌آب بر مبنای ماده خشک و افت وزن اندازه‌گیری‌شده در اثر خشک‌کردن، با مبنای منطبق | c = m × (1 − d) × a / (319.85 × V) |
در این معادلات، a درصد عیار تقسیم بر 100 و d درصد افت وزن در اثر خشک‌کردن با مبنای منطبق، تقسیم بر 100 است. معادله آخر، تبدیل بر اساس موازنه جرم میان مبناهای گزارش‌دهی است که صریحاً مشخص شده‌اند. این معادله فقط زمانی مناسب است که تصحیح خشک‌کردن با تعریف عیارسنجی مطابقت داشته باشد.
پیش‌نمایش تک‌نگاشت USP عیار را به صورت متیلن بلو بی‌آب بر مبنای ماده خشک بیان می‌کند و محدوده پذیرش 97.0–103.0% را ارائه می‌دهد. نتیجه تحلیلی بالاتر از 100% به معنای این ادعای تحت‌اللفظی نیست که نمونه، ترکیب خالصی بیش از جرم خود دارد. این ابزار برآوردهای عیار بر مبنای ماده خشک را تا 103% می‌پذیرد و خروجی را با عنوان برآورد تحلیلی مشخص می‌کند.
مثال حل‌شده: نتیجه‌ای بر مبنای ماده خشک
فرض کنید در یک سند آزمایشگاهی، 100.0 mg ماده، عیار معادل بی‌آب 99.0% بر مبنای ماده خشک، افت وزن اندازه‌گیری‌شده در اثر خشک‌کردن برابر با 14.0% و با مبنای منطبق، و 100.0 mL محلول نهایی ثبت شده است. این مقادیر فرضی هستند.
- جرم توزین‌شده را تبدیل کنید: 100.0 mg = 0.1000 g.
- کسر جرم خشک را اعمال کنید: 0.1000 × 0.860 = 0.0860 g.
- عیار را اعمال کنید: 0.0860 × 0.990 = 0.08514 g معادل کلرید بی‌آب.
- به مقدار ماده تبدیل کنید و بر حجم تقسیم کنید: 0.08514 / (319.85 × 0.1000) = 2.662 mmol/L.
علاوه بر این، بر جرم مولی تری‌هیدرات تقسیم نکنید. صورت کسر از قبل به صورت معادل کلرید بی‌آب بیان شده است. افزودن تصحیح هیدرات، تصحیح آب را دو بار به حساب می‌آورد.
اگر همان سند در عوض مستقیماً معادل بی‌آب 85.14% را در وضعیت دریافتی ثبت کرده بود، حالت محاسبه بر مبنای وضعیت توزین‌شده، بدون ورودی جداگانه برای خشک‌کردن، همان پاسخ را می‌داد. تطابق این دو مسیر، بررسی حسابی مفیدی است.
وقتی داده‌های موجود کافی نیستند
مشخصات الزاماً نتایج اندازه‌گیری یک بچ نیستند. برای مثال، صفحه محصول متیلن بلو هیدرات مرک حداقل عیار محاسبه‌شده بر مبنای ماده خشک، حداکثر افت وزن در اثر خشک‌کردن و جرم مولکولی بر مبنای شکل بی‌آب را ارائه می‌دهد، با اینکه محصول را هیدرات توصیف می‌کند. جایگذاری این حدود به‌گونه‌ای که گویی مقادیر اندازه‌گیری‌شده‌اند، برآورد نقطه‌ای ایجاد می‌کند که اطلاعات آن صفحه از آن پشتیبانی نمی‌کند.
همچنین، درصد عیار با مبنای نامشخص یا درصد مساحت پیک در کروماتوگرافی، به‌خودی‌خود کسر جرمی موردنیاز در اینجا را مشخص نمی‌کند. شیوه گزارش‌دهی را از گواهی یا تأمین‌کننده دریافت کنید. راهنمای خواندن گواهی آنالیز متیلن بلو بررسی‌های لازم برای این سند را توضیح می‌دهد.
فیلدهای خالی، جرم یا حجم غیرمثبت، واحدهای پشتیبانی‌نشده و مبناهای عیارسنجی مشخص‌نشده، به‌جای نتیجه خطا ایجاد می‌کنند. تغییر هر ورودی، نتیجه قبلی را جایگزین می‌کند، حتی وقتی مقدار جدید نامعتبر باشد. سرریز عددی رد می‌شود. این ابزار بررسی نمی‌کند که آیا غلظت موردنظر در محدوده حلالیت قرار دارد، آیا حل‌شدن کامل بوده است یا آیا محلول تهیه‌شده پایدار مانده است.
محاسبه را بازتولیدپذیر نگه دارید
بچ، شکل مولکولی، نتیجه و مبنای عیارسنجی، هرگونه تصحیح خشک‌کردن، جرم توزین‌شده، حجم نهایی و شرایط تهیه را ثبت کنید. فقط با دقتی گزارش دهید که اندازه‌گیری‌های شما از آن پشتیبانی می‌کنند؛ رقم‌های نمایش‌داده‌شده در محاسبه‌گر برای سهولت کار هستند.
برای محلول مادر با مشخصات از پیش مستندشده، از محاسبات جداگانه رقیق‌سازی متیلن بلو استفاده کنید. برای برچسب‌های درصدی، ابتدا تبدیل‌های غلظت متیلن بلو را بررسی کنید. نه مولاریته درست و نه درصدی که به‌درستی تبدیل شده است، نحوه مصرف یک ماده را تعیین نمی‌کند.