Artikkeli
Metyleenisinisen molaarisuuslaskuri: hydraattimuoto ja määrityksen laskentaperuste
Sama metyleenisinisen massa voi tuottaa erilaisia moolipitoisuuksia sen molekyylimuodon ja määritystuloksen ilmoitustavan mukaan. Vedettömän kloridin massaan perustuva laskelma eroaa hydraatin massaan perustuvasta laskelmasta. Kuiva-aineeseen suhteutettu määritys tuo mukaan vielä yhden eron: ilmoitettu prosenttiosuus ei suoraan kuvaa materiaalia punnitussa tilassa.
Avaa metyleenisinisen molaarisuuslaskuri ja syötä massa, liuoksen lopullinen tilavuus, molekyylimuoto ja laskentaperuste. Laskuri toimii selaimessasi, näyttää yhtälön sijoitettuine arvoineen ja ilmoittaa tulokset yksiköissä mol/L, mmol/L ja µmol/L. Alla olevat esimerkit ovat laboratoriolaskelmia, eivät ihmisille tai eläimille tarkoitettujen annosten valintaa.
Mitä tulos mittaa
Molaarisuus on ainemääräpitoisuuden tuttu nimitys. IUPACin ainemääräpitoisuuden määritelmässä aineosan ainemäärä jaetaan seoksen tilavuudella:
c = n / V
Tässä n on metyleenisinisen ainemäärä mooleina ja V on liuoksen lopullinen tilavuus litroina. Puhtaalle, muodoltaan määritellylle materiaalille n = m / M, jossa m on massa grammoina ja M on moolimassa yksikössä g/mol. Nämä suhteet noudattavat NISTin moolimassan ja pitoisuuden määritelmiä.
Nimittäjänä on tilavuus liukenemisen jälkeen. ”100 mL lopullista liuosta” ja ”100 mL liuotinta lisätty” ovat eri valmistusmerkintöjä. Laskelma ei voi ratkaista tätä epäselvyyttä jälkikäteen.
Valitse materiaali ennen sen moolimassaa
Vedetöntä kloridia koskevassa laskelmassa tämä työkalu käyttää arvoa 319.85 g/mol. Dokumentoidulle trihydraatille se käyttää arvoa 373.90 g/mol. Thermo Fisherin trihydraatin spesifikaatiossa ilmoitetaan kolme vesimolekyyliä sisältävä kaava ja jälkimmäinen moolimassa. Vesi lisää punnittua massaa lisäämättä metyleenisinisen yksiköiden määrää.
Tarkastellaan kahta nimellistä valmistusta, joista kummassakin on 100 mg puhdasta materiaalia 100 mL:ssa lopullista liuosta:
| Oletettu materiaali | Laskelma | Pitoisuus |
|---|---|---|
| Vedetön kloridi | 0.100 / (319.85 × 0.100) | 3.126 mmol/L |
| Trihydraatti | 0.100 / (373.90 × 0.100) | 2.675 mmol/L |
Nämä ovat laskennallisia esimerkkejä, eivät mittaustuloksia. Vedettömän muodon moolimassan käyttäminen nimittäjässä puhtaalle trihydraatille antaisi noin 16.9% liian suuren pitoisuuden. Desimaalien lisääminen ei korjaisi väärää materiaalioletusta.
Pelkkä pullon merkintä ”hydraatti” ei määritä kiinteää vesimolekyylien lukumäärää. Siksi laskuri ei tee nimellistä laskelmaa, jos hydraatioaste on määrittelemätön. Taustalla olevaa kemiaa käsitellään artikkelissa metyleenisinisen molekyylimuodot ja hydraatio.
Sovita määritystulos siihen massaan, jota se kuvaa
Oleellinen kysymys ei ole vain ”Mikä prosenttiosuus todistuksessa on?” vaan ”Mistä laskettu prosenttiosuus, ja minkä yhdisteen määränä ilmaistuna?” Laskuri erottaa neljä merkitystä:
| Laskentaperuste | Mitä sinun on tiedettävä | Yhtälö |
|---|---|---|
| Nimellinen puhdas muoto | Tarkka molekyylimuoto; nimenomainen oletus 100% puhtaudesta | c = m / (M × V) |
| Valittu muoto punnitussa tilassa | Saman muodon massaosuus materiaalissa punnitussa tilassa | c = m × a / (M × V) |
| Vedetön ekvivalentti punnitussa tilassa | Vedettömän kloridin ekvivalentti materiaalin massaa kohti punnitussa tilassa | c = m × a / (319.85 × V) |
| Kuiva-aineeseen suhteutettu vedettömän muodon määritys | Vedettömän kloridin määritystulos suhteutettuna kuiva-aineeseen ja sitä vastaava mitattu kuivaushäviö | c = m × (1 − d) × a / (319.85 × V) |
Näissä yhtälöissä a on määritystuloksen prosenttiosuus jaettuna luvulla 100 ja d on sitä vastaavan kuivaushäviön prosenttiosuus jaettuna luvulla 100. Viimeinen yhtälö on massataseeseen perustuva muunnos nimenomaisesti ilmoitettujen raportointiperusteiden välillä. Se soveltuu käyttöön vain, kun kuivauskorjaus vastaa määrityksen määritelmää.
USP-monografian esikatselussa määritystulos ilmaistaan vedettömänä metyleenisinisenä suhteutettuna kuiva-aineeseen, ja hyväksymisalueeksi annetaan 97.0–103.0%. Yli 100%:n analyysitulos ei tarkoita kirjaimellisesti, että näyte sisältäisi puhdasta yhdistettä enemmän kuin oman massansa verran. Työkalu sallii kuiva-aineeseen suhteutetut määritysarviot 103%:iin asti ja merkitsee tällaisen tuloksen analyyttiseksi arvioksi.
Laskuesimerkki: kuiva-aineeseen suhteutettu tulos
Oletetaan, että laboratorion dokumentaatioon on kirjattu 100.0 mg materiaalia, kuiva-aineeseen suhteutettu 99.0%:n vedettömän muodon ekvivalentin määritystulos, sitä vastaava mitattu kuivaushäviö 14.0% ja lopullinen liuostilavuus 100.0 mL. Nämä arvot ovat kuvitteellisia.
- Muunna punnittu massa: 100.0 mg = 0.1000 g.
- Käytä kuiva-aineen massaosuutta: 0.1000 × 0.860 = 0.0860 g.
- Käytä määritystulosta: 0.0860 × 0.990 = 0.08514 g vedettömän kloridin ekvivalenttia.
- Muunna ainemääräksi ja jaa tilavuudella: 0.08514 / (319.85 × 0.1000) = 2.662 mmol/L.
Älä jaa lisäksi trihydraatin moolimassalla. Osoittaja on jo ilmaistu vedettömän kloridin ekvivalenttina. Hydraattikorjauksen lisääminen huomioisi veden vaikutuksen kahdesti.
Jos samaan dokumentaatioon olisi sen sijaan kirjattu suoraan 85.14% vedettömän muodon ekvivalenttia vastaanotetussa tilassa, punnittuun tilaan perustuva laskentatapa antaisi saman tuloksen ilman erillistä kuivaustietoa. Näiden kahden laskentatavan tulosten yhtäpitävyys on hyödyllinen laskennan tarkistus.
Kun käytettävissä olevat tiedot eivät riitä
Spesifikaatiot eivät välttämättä ole eräkohtaisia mittaustuloksia. Esimerkiksi Merckin metyleenisinisen hydraatin tuotetiedoissa ilmoitetaan kuivatusta aineesta laskettu määritystuloksen vähimmäisarvo, kuivaushäviön enimmäisarvo ja vedettömään muotoon perustuva molekyylipaino, vaikka tuotetta kuvataan hydraatiksi. Näiden raja-arvojen käyttäminen mitattujen arvojen tavoin tuottaisi piste-estimaatin, jolle tuotetiedot eivät anna perustetta.
Samoin määrityksen prosenttiosuus ilman laskentaperustetta tai kromatografinen pinta-alaprosentti ei automaattisesti osoita tässä tarvittavaa massaosuutta. Selvitä raportointitapa todistuksesta tai toimittajalta. Opas metyleenisinisen analyysitodistuksen lukemiseen selittää, mitä asiakirjasta tulee tarkistaa.
Tyhjät kentät, nolla tai negatiivinen massa tai tilavuus, yksiköt, joita ei tueta, ja puuttuvat määrityksen laskentaperusteet tuottavat virheen tuloksen sijaan. Syötteen muuttaminen korvaa aiemman tuloksen myös silloin, kun uusi arvo on virheellinen. Numeerinen ylivuoto hylätään. Työkalu ei tarkista, voidaanko kyseinen pitoisuus saavuttaa liukoisuuden puitteissa, oliko liukeneminen täydellistä tai pysyikö valmistettu liuos stabiilina.
Pidä laskelma toistettavana
Kirjaa erä, molekyylimuoto, määritystulos ja sen laskentaperuste, mahdollinen kuivauskorjaus, punnittu massa, lopullinen tilavuus ja valmistusolosuhteet. Ilmoita tulos vain mittaustesi tukemalla tarkkuudella; laskurin näyttämät numerot ovat käyttömukavuutta varten.
Jos kantaliuos on jo dokumentoitu, käytä erillisiä metyleenisinisen laimennuslaskelmia. Prosenttimerkintöjen kohdalla tarkista ensin metyleenisinisen pitoisuusmuunnokset. Oikea molaarisuus tai oikein muunnettu prosenttiosuus ei kumpikaan määritä, miten ainetta tulisi annostella.