Kalkulator stężenia molowego błękitu metylenowego: postać hydratu i podstawa oznaczenia zawartości

Ta sama masa błękitu metylenowego może dawać różne stężenia molowe w zależności od jego postaci molekularnej i sposobu podania wyniku oznaczenia zawartości. Obliczenie na podstawie masy bezwodnego chlorku różni się od obliczenia na podstawie masy hydratu. Oznaczenie zawartości w przeliczeniu na substancję wysuszoną wprowadza kolejne rozróżnienie: podana wartość procentowa nie opisuje bezpośrednio materiału w stanie, w jakim został odważony.

Otwórz kalkulator stężenia molowego błękitu metylenowego, aby wprowadzić masę, końcową objętość roztworu, postać molekularną i podstawę obliczeń. Działa w przeglądarce, pokazuje równanie z podstawionymi wartościami i podaje wyniki w mol/L, mmol/L oraz µmol/L. Poniższe przykłady dotyczą obliczeń laboratoryjnych, a nie doboru dawek dla ludzi lub zwierząt.

Co określa wynik

Stężenie molowe to powszechnie używana nazwa stężenia ilości substancji. Zgodnie z definicją stężenia ilości substancji według IUPAC ilość danego składnika dzieli się przez objętość mieszaniny:

c = n / V

Tutaj n oznacza ilość błękitu metylenowego w molach, a V — końcową objętość roztworu w litrach. Dla czystego materiału o określonej postaci n = m / M, gdzie m to masa w gramach, a M to masa molowa w g/mol. Zależności te wynikają z definicji masy molowej i stężenia według NIST.

Mianownikiem jest objętość po rozpuszczeniu. „100 mL roztworu końcowego” i „dodano 100 mL rozpuszczalnika” to różne zapisy dotyczące przygotowania roztworu. Obliczenie nie pozwoli później rozstrzygnąć tej niejasności.

Wybierz materiał, zanim wybierzesz jego masę molową

Do obliczeń dla bezwodnego chlorku narzędzie przyjmuje 319.85 g/mol. Dla udokumentowanego trihydratu przyjmuje 373.90 g/mol. Specyfikacja trihydratu Thermo Fisher podaje wzór zawierający trzy cząsteczki wody i tę drugą masę molową. Woda zwiększa odważoną masę, ale nie wnosi dodatkowej jednostki błękitu metylenowego.

Rozważmy dwa nominalne roztwory, z których każdy zawiera 100 mg czystego materiału w 100 mL roztworu końcowego:

Są to przykłady obliczeń, a nie wyniki pomiarów. Użycie mianownika dla postaci bezwodnej w przypadku czystego trihydratu zawyżyłoby stężenie o około 16.9%. Dodatkowe miejsca po przecinku nie skorygowałyby błędnego założenia dotyczącego materiału.

Opis butelki zawierający jedynie słowo „hydrat” nie określa stałej liczby cząsteczek wody. Dlatego kalkulator nie wykonuje obliczenia nominalnego przy nieokreślonym stopniu uwodnienia. Podstawy chemiczne opisano w artykule postacie molekularne i uwodnienie błękitu metylenowego.

Dopasuj oznaczenie zawartości do masy, którą opisuje

Najważniejsze pytanie nie brzmi po prostu: „Jaka wartość procentowa widnieje na certyfikacie?”. Brzmi ono: „Procent czego i w przeliczeniu na jaki związek?”. Kalkulator rozróżnia cztery znaczenia:

W tych równaniach a to procentowy wynik oznaczenia zawartości podzielony przez 100; d to odpowiadający mu procentowy ubytek masy po suszeniu podzielony przez 100. Ostatnie równanie przelicza wynik między jawnie określonymi podstawami raportowania na zasadzie bilansu masy. Jest właściwe tylko wtedy, gdy korekta na suszenie odpowiada definicji oznaczenia zawartości.

Podgląd monografii USP podaje zawartość jako bezwodny błękit metylenowy w przeliczeniu na substancję wysuszoną oraz zakres akceptacji 97.0–103.0%. Wynik analityczny powyżej 100% nie oznacza dosłownie, że próbka zawiera masę czystego związku większą niż jej własna masa. Narzędzie dopuszcza szacunkowe wyniki oznaczenia zawartości w przeliczeniu na substancję wysuszoną do 103% i oznacza taki wynik jako oszacowanie analityczne.

Przykład obliczeń: wynik w przeliczeniu na substancję wysuszoną

Załóżmy, że zapis laboratoryjny dokumentuje 100.0 mg materiału, zawartość równoważnika postaci bezwodnej wynoszącą 99.0% w przeliczeniu na substancję wysuszoną, odpowiadający jej zmierzony ubytek masy po suszeniu wynoszący 14.0% oraz 100.0 mL roztworu końcowego. Są to wartości hipotetyczne.

1. Przelicz odważoną masę: 100.0 mg = 0.1000 g.
2. Uwzględnij udział suchej masy: 0.1000 × 0.860 = 0.0860 g.
3. Uwzględnij oznaczoną zawartość: 0.0860 × 0.990 = 0.08514 g równoważnika bezwodnego chlorku.
4. Przelicz na ilość substancji i podziel przez objętość: 0.08514 / (319.85 × 0.1000) = 2.662 mmol/L.

Nie dziel dodatkowo przez masę molową trihydratu. Licznik jest już wyrażony jako równoważnik bezwodnego chlorku. Dodanie korekty na hydrat oznaczałoby dwukrotne uwzględnienie wody.

Gdyby ten sam zapis zamiast tego bezpośrednio dokumentował 85.14% równoważnika postaci bezwodnej w stanie dostarczonym, tryb dla materiału w stanie odważonym dałby ten sam wynik bez osobnego wprowadzania danych dotyczących suszenia. Zgodność tych dwóch sposobów obliczeń jest przydatnym sprawdzeniem arytmetycznym.

Kiedy dostępne dane są niewystarczające

Specyfikacje nie muszą być wynikami pomiarów danej partii. Na przykład opis produktu Merck — hydratu błękitu metylenowego podaje minimalną zawartość obliczoną w przeliczeniu na substancję wysuszoną, maksymalny ubytek masy po suszeniu oraz masę molową dla postaci bezwodnej, mimo że opisuje hydrat. Podstawienie tych wartości granicznych tak, jakby były wartościami zmierzonymi, dałoby oszacowanie punktowe, którego opis produktu nie uzasadnia.

Podobnie procentowy wynik oznaczenia zawartości bez określonej podstawy lub procentowy udział pola powierzchni piku chromatograficznego nie określa automatycznie wymaganego tutaj udziału masowego. Ustal sposób raportowania na podstawie certyfikatu lub informacji od dostawcy. Poradnik jak czytać certyfikat analizy błękitu metylenowego wyjaśnia, co sprawdzić w dokumencie.

Puste pola, masa lub objętość niedodatnia, nieobsługiwane jednostki i brak podstawy oznaczenia zawartości powodują wyświetlenie błędu zamiast wyniku. Zmiana danych wejściowych zastępuje poprzedni wynik, również wtedy, gdy nowa wartość jest nieprawidłowa. Przepełnienie numeryczne jest odrzucane. Narzędzie nie sprawdza, czy dane stężenie mieści się w granicach rozpuszczalności, czy rozpuszczenie było całkowite ani czy przygotowany roztwór pozostał stabilny.

Zadbaj o odtwarzalność obliczeń

Zapisz partię, postać molekularną, wynik i podstawę oznaczenia zawartości, wszelkie korekty na suszenie, odważoną masę, objętość końcową oraz warunki przygotowania. Podawaj wynik tylko z taką precyzją, jaką uzasadniają pomiary; cyfry wyświetlane przez kalkulator służą wygodzie.

W przypadku już udokumentowanego roztworu wyjściowego skorzystaj z osobnych obliczeń rozcieńczania błękitu metylenowego. W przypadku oznaczeń procentowych najpierw sprawdź przeliczenia stężeń błękitu metylenowego. Ani prawidłowe stężenie molowe, ani poprawnie przeliczona wartość procentowa nie określają, jak należy podawać substancję.