Статья
Калькулятор молярности метиленового синего: гидратная форма и основа анализа
Одна и та же масса метиленового синего может давать разные молярные концентрации в зависимости от его молекулярной формы и способа представления результата анализа. Расчёт с использованием массы безводного хлорида отличается от расчёта с использованием массы гидрата. Анализ в пересчёте на сухое вещество вводит ещё одно различие: указанное процентное содержание не описывает напрямую взвешенный материал.
Открыть калькулятор молярности метиленового синего, чтобы ввести массу, конечный объём раствора, молекулярную форму и основу расчёта. Он работает в браузере, показывает подставленное уравнение и выводит значения в моль/л, ммоль/л и мкмоль/л. Приведённые ниже примеры являются лабораторными расчётами, а не выбором доз для человека или животных.
Что измеряет результат
Молярность — это распространённое название молярной концентрации. Определение молярной концентрации IUPAC делит количество компонента на объём смеси:
c = n / V
Здесь n — количество метиленового синего в молях, а V — конечный объём раствора в литрах. Для чистого материала указанной формы n = m / M, где m — масса в граммах, а M — молярная масса в г/моль. Эти соотношения соответствуют определениям молярной массы и концентрации NIST.
В знаменателе используется объём после растворения. «100 мл конечного раствора» и «100 мл добавленного растворителя» — это разные записи о приготовлении. Расчёт не может устранить эту неоднозначность после события.
Выберите материал до выбора молярной массы
Для расчёта безводного хлорида этот инструмент использует 319.85 г/моль. Для документированного тригидрата он использует 373.90 г/моль. Спецификация тригидрата Thermo Fisher указывает формулу с тремя молекулами воды и последнюю молярную массу. Вода увеличивает взвешенную массу, не добавляя дополнительную единицу метиленового синего.
Рассмотрим две номинальные подготовки, каждая из которых содержит 100 мг чистого материала в 100 мл конечного раствора:
| Предполагаемый материал | Расчёт | Концентрация |
|---|---|---|
| Безводный хлорид | 0.100 / (319.85 × 0.100) | 3.126 ммоль/л |
| Тригидрат | 0.100 / (373.90 × 0.100) | 2.675 ммоль/л |
Это расчётные примеры, а не измерения. Использование безводного знаменателя для чистого тригидрата завысило бы концентрацию примерно на 16.9%. Дополнительные десятичные знаки не исправят неверное предположение о материале.
Флакон с описанием только «гидрат» не устанавливает фиксированное количество воды. Поэтому калькулятор отклоняет номинальный расчёт для неуказанной степени гидратации. Для базовой химии см. молекулярные формы и гидратация метиленового синего.
Сопоставьте анализ с массой, которую он описывает
Важен не только вопрос «Какой процент указан в сертификате?». Важно также «Процент чего и в пересчёте на какое соединение?». Калькулятор разделяет четыре значения:
| Основа расчёта | Что необходимо знать | Уравнение |
|---|---|---|
| Номинальная чистая форма | Точная молекулярная форма; явное допущение о 100% чистоте | c = m / (M × V) |
| Выбранная форма в исходном состоянии | Массовая доля этой же формы в материале в том виде, в котором он взвешен | c = m × a / (M × V) |
| Эквивалент безводного вещества в исходном состоянии | Эквивалент безводного хлорида на массу материала в том виде, в котором он взвешен | c = m × a / (319.85 × V) |
| Анализ безводного вещества в пересчёте на сухое основание | Анализ безводного хлорида в пересчёте на сухое вещество и соответствующая измеренная потеря при сушке | c = m × (1 − d) × a / (319.85 × V) |
В этих уравнениях a — процент анализа, разделённый на 100; d — процент потери при сушке, разделённый на 100. Последнее уравнение представляет собой массовый баланс между явно указанными основами представления результата. Оно подходит только в том случае, если поправка на сушку соответствует определению анализа.
Предварительный просмотр монографии USP выражает анализ как безводный метиленовый синий в пересчёте на сухое вещество и устанавливает диапазон приемлемости 97.0–103.0%. Аналитический результат выше 100% не является буквальным утверждением, что образец содержит больше собственной массы чистого соединения. Инструмент допускает оценки анализа в пересчёте на сухое вещество до 103% и обозначает такой результат как аналитическую оценку.
Пример расчёта: результат в пересчёте на сухое вещество
Предположим, что лабораторная запись содержит 100.0 мг материала, анализ 99.0% в пересчёте на эквивалент безводного вещества на сухой основе, соответствующую измеренную потерю при сушке 14.0% и 100.0 мл конечного раствора. Эти значения являются гипотетическими.
- Переведите взвешенную массу: 100.0 мг = 0.1000 г.
- Примените долю сухой массы: 0.1000 × 0.860 = 0.0860 г.
- Примените анализ: 0.0860 × 0.990 = 0.08514 г эквивалента безводного хлорида.
- Переведите в количество вещества и разделите на объём: 0.08514 / (319.85 × 0.1000) = 2.662 ммоль/л.
Не следует дополнительно делить на молярную массу тригидрата. Числитель уже выражен как эквивалент безводного хлорида. Добавление поправки на гидрат приведёт к двойному учёту корректировки на воду.
Если бы в той же записи было напрямую указано 85.14% эквивалента безводного вещества в исходном состоянии, режим исходного состояния дал бы тот же результат без отдельного ввода данных о сушке. Совпадение этих двух методов является полезной арифметической проверкой.
Когда доступных данных недостаточно
Спецификации не обязательно являются измерениями конкретной партии. Например, страница продукта гидрата метиленового синего Merck указывает минимальный анализ, рассчитанный на сухое вещество, максимальную потерю при сушке и молекулярную массу на безводной основе, несмотря на описание продукта как гидрата. Подстановка этих предельных значений так, будто они являются измеренными данными, создаст точечную оценку, которую описание продукта не поддерживает.
Аналогично, неуказанный процент анализа или процент площади хроматографического пика автоматически не устанавливает массовую долю, необходимую для этого расчёта. Получите описание основы представления результата из сертификата или у поставщика. Руководство по чтению сертификата анализа метиленового синего объясняет проверки документа.
Пустые поля, неположительная масса или объём, неподдерживаемые единицы измерения и отсутствующие основы анализа приводят к ошибке вместо результата. Изменение входного значения заменяет предыдущий результат, в том числе если новое значение является недействительным. Числовое переполнение отклоняется. Инструмент не проверяет, является ли концентрация растворимой, было ли растворение полным или сохранялась ли стабильность препарата.
Сохраняйте воспроизводимость расчёта
Записывайте партию, молекулярную форму, результат анализа и его основу, любую поправку на сушку, взвешенную массу, конечный объём и условия приготовления. Указывайте только ту точность, которую поддерживают ваши измерения; отображаемые калькулятором цифры являются удобством.
Для уже документированного исходного раствора используйте отдельные расчёты разбавления метиленового синего. Для процентных обозначений сначала проверьте переводы концентраций метиленового синего. Ни правильная молярность, ни правильно преобразованный процент не определяют, как вещество должно применяться.