เครื่องคำนวณโมลาริตีของเมทิลีนบลู: ไฮเดรตและการวิเคราะห์ปริมาณ

เมทิลีนบลูที่มีมวลเท่ากันอาจให้ความเข้มข้นเชิงโมลต่างกัน ขึ้นอยู่กับรูปแบบโมเลกุลและวิธีรายงานผลการวิเคราะห์ปริมาณ การคำนวณโดยใช้มวลของเกลือคลอไรด์ไร้น้ำต่างจากการใช้มวลของไฮเดรต ผลการวิเคราะห์ปริมาณบนฐานแห้งยังทำให้เกิดความแตกต่างอีกประการหนึ่ง คือค่าร้อยละที่รายงานไม่ได้อธิบายสารในสภาพที่ชั่งโดยตรง

เปิดเครื่องคำนวณโมลาริตีของเมทิลีนบลู เพื่อป้อนมวล ปริมาตรสุดท้ายของสารละลาย รูปแบบโมเลกุล และฐานการคำนวณ เครื่องมือนี้ทำงานในเบราว์เซอร์ แสดงสมการที่แทนค่าแล้ว และรายงานผลเป็น mol/L, mmol/L และ µmol/L ตัวอย่างด้านล่างเป็นการคำนวณสำหรับห้องปฏิบัติการ ไม่ใช่การเลือกขนาดสารสำหรับมนุษย์หรือสัตว์

ผลลัพธ์นี้วัดอะไร

โมลาริตีเป็นชื่อที่คุ้นเคยของความเข้มข้นเชิงปริมาณสาร นิยามความเข้มข้นเชิงปริมาณสารของ IUPAC คือปริมาณสารขององค์ประกอบหนึ่งหารด้วยปริมาตรของสารผสม:

c = n / V

ในที่นี้ n คือปริมาณสารของเมทิลีนบลูในหน่วยโมล และ V คือปริมาตรสุดท้ายของสารละลายในหน่วยลิตร สำหรับสารบริสุทธิ์ในรูปแบบที่ระบุ n = m / M โดย m คือมวลในหน่วยกรัม และ M คือมวลโมลาร์ในหน่วย g/mol ความสัมพันธ์เหล่านี้เป็นไปตาม นิยามมวลโมลาร์และความเข้มข้นของ NIST

ตัวหารคือปริมาตรหลังการละลาย “สารละลายปริมาตรสุดท้าย 100 mL” กับ “เติมตัวทำละลาย 100 mL” เป็นบันทึกการเตรียมที่ต่างกัน การคำนวณไม่สามารถแก้ความกำกวมนี้ได้ภายหลัง

เลือกรูปแบบสารก่อนเลือกมวลโมลาร์

สำหรับการคำนวณเกลือคลอไรด์ไร้น้ำ เครื่องมือนี้ใช้ 319.85 g/mol สำหรับไตรไฮเดรตที่มีเอกสารยืนยัน ใช้ 373.90 g/mol ข้อกำหนดไตรไฮเดรตของ Thermo Fisher ระบุสูตรที่มีน้ำสามโมเลกุลและมวลโมลาร์ค่าหลังนี้ น้ำเพิ่มมวลที่ชั่งโดยไม่ได้เพิ่มหน่วยเมทิลีนบลูอีกหน่วยหนึ่ง

พิจารณาการเตรียมตามค่าที่ระบุสองกรณี ซึ่งแต่ละกรณีมีสารบริสุทธิ์ 100 mg ในสารละลายปริมาตรสุดท้าย 100 mL:

รูปแบบสารที่สมมติ	การคำนวณ	ความเข้มข้น
เกลือคลอไรด์ไร้น้ำ	0.100 / (319.85 × 0.100)	3.126 mmol/L
ไตรไฮเดรต	0.100 / (373.90 × 0.100)	2.675 mmol/L

ตัวอย่างเหล่านี้เป็นค่าจากการคำนวณ ไม่ใช่ผลการวัด การใช้ตัวหารของรูปแบบไร้น้ำกับไตรไฮเดรตบริสุทธิ์จะทำให้ค่าความเข้มข้นสูงเกินจริงประมาณ 16.9% การเพิ่มจำนวนตำแหน่งทศนิยมไม่สามารถแก้สมมติฐานเกี่ยวกับรูปแบบสารที่ผิดได้

ขวดที่ระบุเพียงว่า “ไฮเดรต” ไม่ได้ยืนยันจำนวนโมเลกุลน้ำที่แน่นอน เครื่องคำนวณจึงไม่ยอมคำนวณตามค่าที่ระบุเมื่อไม่ทราบระดับการเกิดไฮเดรต สำหรับพื้นฐานทางเคมี ดู รูปแบบโมเลกุลและการเกิดไฮเดรตของเมทิลีนบลู

จับคู่ผลการวิเคราะห์ปริมาณกับมวลที่ผลนั้นอธิบาย

คำถามสำคัญไม่ใช่เพียง “ใบรับรองระบุไว้กี่เปอร์เซ็นต์?” แต่คือ “เป็นเปอร์เซ็นต์ของอะไร และแสดงในรูปของสารประกอบใด?” เครื่องคำนวณแยกความหมายออกเป็นสี่แบบ:

ฐานการคำนวณ	สิ่งที่ต้องทราบ	สมการ
รูปแบบบริสุทธิ์ตามสมมติฐาน	รูปแบบโมเลกุลที่แน่นอน; สมมติฐานที่ระบุชัดว่ามีความบริสุทธิ์ 100%	c = m / (M × V)
รูปแบบที่เลือกตามสภาพที่ชั่ง	สัดส่วนมวลของรูปแบบเดียวกันนั้นในสารตามสภาพที่ชั่ง	c = m × a / (M × V)
ปริมาณเทียบเท่ารูปแบบไร้น้ำตามสภาพที่ชั่ง	ปริมาณเทียบเท่าเกลือคลอไรด์ไร้น้ำต่อมวลของสารตามสภาพที่ชั่ง	c = m × a / (319.85 × V)
การวิเคราะห์ปริมาณรูปแบบไร้น้ำบนฐานแห้ง	ผลการวิเคราะห์ปริมาณเกลือคลอไรด์ไร้น้ำบนฐานแห้ง และค่าการสูญเสียน้ำหนักเมื่อทำให้แห้งที่วัดได้ซึ่งสอดคล้องกัน	c = m × (1 − d) × a / (319.85 × V)

ในสมการเหล่านี้ a คือค่าร้อยละจากการวิเคราะห์ปริมาณหารด้วย 100; d คือค่าร้อยละการสูญเสียน้ำหนักเมื่อทำให้แห้งที่สอดคล้องกันหารด้วย 100 สมการสุดท้ายเป็นการแปลงโดยใช้สมดุลมวลระหว่างฐานการรายงานที่ระบุไว้อย่างชัดเจน เหมาะสมเฉพาะเมื่อการปรับแก้จากการทำให้แห้งสอดคล้องกับนิยามของการวิเคราะห์ปริมาณนั้น

ตัวอย่างเนื้อหาโมโนกราฟ USP แสดงผลการวิเคราะห์ปริมาณเป็นเมทิลีนบลูไร้น้ำบนฐานแห้ง และกำหนดช่วงการยอมรับไว้ที่ 97.0–103.0% ผลวิเคราะห์ที่สูงกว่า 100% ไม่ได้หมายความตามตัวอักษรว่าตัวอย่างมีสารประกอบบริสุทธิ์มากกว่ามวลของตัวอย่างเอง เครื่องมือนี้ยอมรับค่าประมาณจากการวิเคราะห์ปริมาณบนฐานแห้งได้ถึง 103% และระบุผลลัพธ์นั้นว่าเป็นค่าประมาณเชิงวิเคราะห์

ตัวอย่างการคำนวณ: ผลบนฐานแห้ง

สมมติว่าบันทึกของห้องปฏิบัติการระบุมวลสาร 100.0 mg ผลการวิเคราะห์ปริมาณเทียบเท่ารูปแบบไร้น้ำบนฐานแห้ง 99.0% ค่าการสูญเสียน้ำหนักเมื่อทำให้แห้งที่วัดได้และสอดคล้องกัน 14.0% และปริมาตรสุดท้ายของสารละลาย 100.0 mL ค่าเหล่านี้เป็นค่าที่สมมติขึ้น

แปลงมวลที่ชั่ง: 100.0 mg = 0.1000 g.
คูณด้วยสัดส่วนมวลแห้ง: 0.1000 × 0.860 = 0.0860 g.
คูณด้วยค่าจากการวิเคราะห์ปริมาณ: 0.0860 × 0.990 = 0.08514 g ในรูปปริมาณเทียบเท่าเกลือคลอไรด์ไร้น้ำ
แปลงเป็นปริมาณสารแล้วหารด้วยปริมาตร: 0.08514 / (319.85 × 0.1000) = 2.662 mmol/L.

อย่าหารด้วยมวลโมลาร์ของไตรไฮเดรตเพิ่มเติม ตัวเศษแสดงเป็นปริมาณเทียบเท่าเกลือคลอไรด์ไร้น้ำอยู่แล้ว การเพิ่มการปรับแก้สำหรับไฮเดรตจะเป็นการนับการปรับปริมาณน้ำซ้ำสองครั้ง

หากบันทึกเดียวกันระบุโดยตรงแทนว่า มีปริมาณเทียบเท่ารูปแบบไร้น้ำ 85.14% ตามสภาพที่ได้รับ โหมดตามสภาพที่ชั่งจะให้คำตอบเดียวกันโดยไม่ต้องป้อนข้อมูลการทำให้แห้งแยกต่างหาก การที่ทั้งสองวิธีให้ผลตรงกันเป็นวิธีตรวจสอบการคำนวณทางเลขคณิตที่มีประโยชน์

เมื่อข้อมูลที่มีไม่เพียงพอ

ข้อกำหนดไม่จำเป็นต้องเป็นผลการวัดของรุ่นการผลิตนั้น ตัวอย่างเช่น หน้ารายการผลิตภัณฑ์เมทิลีนบลูไฮเดรตของ Merck ระบุค่าการวิเคราะห์ปริมาณขั้นต่ำที่คำนวณบนฐานสารแห้ง ค่าการสูญเสียน้ำหนักเมื่อทำให้แห้งสูงสุด และมวลโมเลกุลบนฐานไร้น้ำ แม้จะอธิบายผลิตภัณฑ์ว่าเป็นไฮเดรต การแทนค่าขีดจำกัดเหล่านี้เสมือนเป็นค่าที่วัดได้จะสร้างค่าประมาณจุดเดียวที่ข้อมูลในหน้ารายการนั้นไม่ได้รองรับ

เช่นเดียวกัน ค่าร้อยละจากการวิเคราะห์ปริมาณที่ไม่ระบุฐาน หรือค่าร้อยละพื้นที่พีคจากโครมาโทกราฟี ไม่ได้ยืนยันสัดส่วนมวลที่ต้องใช้ในที่นี้โดยอัตโนมัติ ตรวจสอบหลักเกณฑ์การรายงานจากใบรับรองหรือผู้จำหน่าย คู่มือ การอ่านใบรับรองผลการวิเคราะห์เมทิลีนบลู อธิบายวิธีตรวจสอบเอกสาร

ช่องข้อมูลที่ว่าง มวลหรือปริมาตรที่ไม่เป็นบวก หน่วยที่ไม่รองรับ และการไม่ระบุฐานการวิเคราะห์ปริมาณ จะทำให้เครื่องมือแสดงข้อผิดพลาดแทนผลลัพธ์ การเปลี่ยนข้อมูลนำเข้าจะแทนที่ผลลัพธ์ก่อนหน้า รวมถึงเมื่อค่าใหม่ไม่ถูกต้องด้วย เครื่องมือจะปฏิเสธกรณีที่ค่าตัวเลขเกินขอบเขตที่รองรับ เครื่องมือนี้ไม่ได้ตรวจสอบว่าสารละลายได้ที่ความเข้มข้นนั้นหรือไม่ ละลายสมบูรณ์หรือไม่ หรือสารที่เตรียมยังคงเสถียรหรือไม่

เก็บข้อมูลให้คำนวณซ้ำได้

บันทึกรุ่นการผลิต รูปแบบโมเลกุล ผลการวิเคราะห์ปริมาณและฐานที่ใช้ การปรับแก้จากการทำให้แห้งถ้ามี มวลที่ชั่ง ปริมาตรสุดท้าย และสภาวะการเตรียม รายงานเฉพาะระดับความละเอียดที่ผลการวัดรองรับเท่านั้น จำนวนหลักที่เครื่องคำนวณแสดงมีไว้เพื่อความสะดวก

สำหรับสารละลายตั้งต้นที่มีข้อมูลบันทึกไว้แล้ว ให้ใช้การคำนวณการเจือจางเมทิลีนบลูแยกต่างหาก สำหรับฉลากที่ระบุเป็นร้อยละ ให้ตรวจสอบ การแปลงความเข้มข้นของเมทิลีนบลู ก่อน ทั้งค่าโมลาริตีที่ถูกต้องและค่าร้อยละที่แปลงอย่างถูกต้องไม่ได้เป็นตัวกำหนดว่าควรให้สารนั้นอย่างไร