מחשבון מולריות של מתילן כחול: הידרט ובדיקת תכולה

אותה מסה של מתילן כחול עשויה להניב ריכוזים מולריים שונים, בהתאם לצורתו המולקולרית ולאופן שבו מדווחת תכולתו. חישוב המבוסס על מסת הכלוריד האל־מימי שונה מחישוב המבוסס על מסת הידרט. בדיקת תכולה על בסיס החומר היבש מוסיפה הבחנה נוספת: האחוז המדווח אינו מתאר ישירות את החומר כפי שנשקל.

פתחו את מחשבון המולריות של מתילן כחול כדי להזין מסה, נפח תמיסה סופי, צורה מולקולרית ובסיס לחישוב. המחשבון פועל בדפדפן שלכם, מציג את המשוואה עם הערכים שהוצבו ומדווח תוצאות ב־mol/L, ב־mmol/L וב־µmol/L. הדוגמאות שלהלן הן חישובים מעבדתיים, ולא בחירת מינונים לבני אדם או לבעלי חיים.

מה התוצאה מודדת

מולריות היא השם המוכר לריכוז כמות החומר. הגדרת IUPAC לריכוז כמות החומר מחלקת את כמות החומר של מרכיב בנפח התערובת:

c = n / V

כאן, n הוא כמות המתילן הכחול במולים, ו־V הוא נפח התמיסה הסופי בליטרים. עבור חומר טהור בצורה מוגדרת, n = m / M, כאשר m היא המסה בגרמים ו־M היא המסה המולרית ב־g/mol. קשרים אלה תואמים את הגדרות NIST למסה מולרית ולריכוז.

המכנה הוא הנפח לאחר ההמסה. ״100 mL תמיסה סופית״ ו־״100 mL ממס שנוסף״ הם רישומי הכנה שונים. חישוב אינו יכול לפתור את העמימות הזאת בדיעבד.

בחרו את החומר לפני בחירת המסה המולרית שלו

לחישוב המבוסס על כלוריד אל־מימי, הכלי משתמש ב־319.85 g/mol. עבור טריהידרט מתועד, הוא משתמש ב־373.90 g/mol. מפרט הטריהידרט של Thermo Fisher מציין את הנוסחה הכוללת שלוש מולקולות מים ואת המסה המולרית האחרונה. המים תורמים למסה הנשקלת בלי להוסיף יחידה נוספת של מתילן כחול.

נבחן שתי הכנות נומינליות, שבכל אחת מהן 100 mg של חומר טהור בנפח תמיסה סופי של 100 mL:

החומר שהונח בחישוב	חישוב	ריכוז
כלוריד אל־מימי	0.100 / (319.85 × 0.100)	3.126 mmol/L
טריהידרט	0.100 / (373.90 × 0.100)	2.675 mmol/L

אלה דוגמאות מחושבות, ולא מדידות. שימוש במכנה של החומר האל־מימי עבור טריהידרט טהור ייתן ריכוז גבוה מדי בכ־16.9%. הוספת ספרות אחרי הנקודה העשרונית לא תתקן את ההנחה השגויה לגבי החומר.

תיאור בקבוק כ״הידרט״ בלבד אינו קובע מספר קבוע של מולקולות מים. לכן המחשבון אינו מאפשר חישוב נומינלי כאשר דרגת המיום אינה מוגדרת. להסבר הכימיה שבבסיס הנושא, ראו צורות מולקולריות ומיום של מתילן כחול.

התאימו את בדיקת התכולה למסה שהיא מתארת

השאלה החשובה אינה רק ״איזה אחוז מופיע בתעודה?״ אלא ״אחוז מתוך מה, המבוטא כאיזו תרכובת?״ המחשבון מבחין בין ארבע משמעויות:

בסיס החישוב	מה צריך לדעת	משוואה
צורה טהורה נומינלית	הצורה המולקולרית המדויקת; הנחה מפורשת של טוהר של 100%	c = m / (M × V)
הצורה שנבחרה, כמות שהיא	שבר המסה של אותה צורה בחומר כפי שנשקל	c = m × a / (M × V)
שווה ערך אל־מימי, כמות שהוא	שווה הערך של הכלוריד האל־מימי לכל יחידת מסה של החומר כפי שנשקל	c = m × a / (319.85 × V)
בדיקת תכולה אל־מימית על בסיס החומר היבש	תכולת הכלוריד האל־מימי על בסיס החומר היבש, ואובדן מסה מדוד בייבוש התואם לבסיס זה	c = m × (1 − d) × a / (319.85 × V)

במשוואות אלה, a הוא אחוז התכולה חלקי 100; d הוא אחוז אובדן המסה התואם בייבוש חלקי 100. המשוואה האחרונה היא המרה לפי מאזן מסה בין בסיסי הדיווח שצוינו במפורש. היא מתאימה רק כאשר תיקון הייבוש תואם להגדרת בדיקת התכולה.

התצוגה המקדימה של המונוגרפיה של USP מבטאת את התכולה כמתילן כחול אל־מימי על בסיס החומר היבש, ומציינת טווח קבלה של 97.0–103.0%. תוצאה אנליטית מעל 100% אינה טענה מילולית שלפיה דגימה מכילה תרכובת טהורה במסה גדולה ממסת הדגימה עצמה. הכלי מאפשר להזין אומדני תכולה על בסיס החומר היבש עד 103%, ומסמן את הפלט הזה כאומדן אנליטי.

דוגמת חישוב: תוצאה על בסיס החומר היבש

נניח שרישום מעבדתי מתעד 100.0 mg של חומר, תכולה של 99.0% בשווה ערך אל־מימי על בסיס החומר היבש, אובדן מסה מדוד ותואם בייבוש של 14.0%, ונפח תמיסה סופי של 100.0 mL. אלה ערכים היפותטיים.

המירו את המסה שנשקלה: 100.0 mg = 0.1000 g.
החילו את שבר המסה היבשה: 0.1000 × 0.860 = 0.0860 g.
החילו את תוצאת בדיקת התכולה: 0.0860 × 0.990 = 0.08514 g שווה ערך של כלוריד אל־מימי.
המירו לכמות חומר וחלקו בנפח: 0.08514 / (319.85 × 0.1000) = 2.662 mmol/L.

אל תחלקו בנוסף במסה המולרית של הטריהידרט. המונה כבר מבוטא כשווה ערך של כלוריד אל־מימי. הוספת תיקון עבור ההידרט תביא להתחשבות כפולה בתיקון עבור המים.

אם אותו רישום היה מתעד במקום זאת ישירות שווה ערך אל־מימי של 85.14% כפי שהתקבל, מצב החישוב ״כמות שהוא״ היה מפיק את אותה תשובה ללא הזנה נפרדת של נתוני ייבוש. התאמה בין שני מסלולי החישוב האלה היא בדיקה חשבונית מועילה.

כשהנתונים הזמינים אינם מספיקים

מפרטים אינם בהכרח מדידות של אצווה. לדוגמה, דף המוצר של מתילן כחול הידרט של Merck מציין תכולה מינימלית המחושבת על בסיס חומר מיובש, אובדן מסה מרבי בייבוש ומשקל מולקולרי על בסיס אל־מימי, אף שהוא מתאר הידרט. הצבת גבולות אלה כאילו היו ערכים שנמדדו תיצור אומדן נקודתי שדף המוצר אינו מספק לו בסיס.

בדומה לכך, אחוז תכולה שבסיסו אינו מוגדר או אחוז שטח כרומטוגרפי אינם קובעים אוטומטית את שבר המסה הנדרש כאן. בררו את מוסכמת הדיווח בתעודה או אצל הספק. המדריך לקריאת תעודת אנליזה של מתילן כחול מסביר אילו בדיקות יש לבצע במסמך.

שדות ריקים, מסה או נפח שאינם חיוביים, יחידות שאינן נתמכות והיעדר בסיס לבדיקת התכולה גורמים להצגת שגיאה במקום תוצאה. שינוי נתון קלט מחליף את התוצאה הקודמת, גם כשהערך החדש אינו תקין. גלישה מספרית נדחית. הכלי אינו בודק אם החומר מסיס בריכוז המחושב, אם ההמסה הושלמה או אם ההכנה נותרה יציבה.

שמרו על חישוב שניתן לשחזר

תעדו את האצווה, הצורה המולקולרית, תוצאת בדיקת התכולה ובסיס הדיווח שלה, כל תיקון ייבוש, המסה שנשקלה, הנפח הסופי ותנאי ההכנה. דווחו רק ברמת הדיוק שהמדידות שלכם תומכות בה; הספרות שהמחשבון מציג נועדו לנוחות.

עבור תמיסת אם שכבר תועדה, השתמשו בחישובי הדילול הנפרדים של מתילן כחול. עבור סימון באחוזים, בדקו תחילה את המרות הריכוז של מתילן כחול. לא מולריות נכונה ולא אחוז שהומר כראוי קובעים כיצד יש לתת חומר.