Стаття
Калькулятор молярної концентрації метиленового синього: гідратна форма та основа кількісного визначення
Однакова маса метиленового синього може давати різні молярні концентрації залежно від його молекулярної форми та способу подання результатів кількісного визначення. Розрахунок за масою безводного хлориду відрізняється від розрахунку за масою гідрату. Кількісне визначення на висушеній основі додає ще одну відмінність: зазначений відсоток не описує безпосередньо матеріал у тому стані, в якому його зважували.
Відкрийте калькулятор молярної концентрації метиленового синього, щоб ввести масу, кінцевий об’єм розчину, молекулярну форму та основу розрахунку. Він працює у вашому браузері, показує рівняння з підставленими значеннями й надає результати в mol/L, mmol/L та µmol/L. Наведені нижче приклади — це лабораторні розрахунки, а не підбір доз для людей чи тварин.
Що визначає результат
Молярність — загальновживана назва концентрації кількості речовини. За визначенням концентрації кількості речовини IUPAC, кількість речовини компонента ділять на об’єм суміші:
c = n / V
Тут n — кількість речовини метиленового синього в молях, а V — кінцевий об’єм розчину в літрах. Для чистого матеріалу певної форми n = m / M, де m — маса в грамах, а M — молярна маса в g/mol. Ці співвідношення відповідають визначенням молярної маси та концентрації NIST.
У знаменнику має бути об’єм після розчинення. «100 mL кінцевого розчину» та «додано 100 mL розчинника» — це різні записи про приготування. Розрахунок не може усунути цю неоднозначність заднім числом.
Визначте матеріал, перш ніж обирати його молярну масу
Для розрахунку з безводним хлоридом цей інструмент використовує 319.85 g/mol. Для документально підтвердженого тригідрату — 373.90 g/mol. У специфікації тригідрату Thermo Fisher наведено формулу з трьома молекулами води та останнє значення молярної маси. Вода збільшує зважену масу, не додаючи ще однієї структурної одиниці метиленового синього.
Розгляньмо два номінальні варіанти приготування, кожен із яких містить 100 mg чистого матеріалу в 100 mL кінцевого розчину:
| Припущення щодо матеріалу | Розрахунок | Концентрація |
|---|---|---|
| Безводний хлорид | 0.100 / (319.85 × 0.100) | 3.126 mmol/L |
| Тригідрат | 0.100 / (373.90 × 0.100) | 2.675 mmol/L |
Це розрахункові приклади, а не вимірювання. Використання знаменника для безводної форми у випадку чистого тригідрату завищило б концентрацію приблизно на 16.9%. Додаткові десяткові знаки не виправлять хибного припущення щодо матеріалу.
Опис на флаконі лише як «гідрат» не встановлює фіксованої кількості молекул води. Тому калькулятор не виконує номінальний розрахунок за невизначеного ступеня гідратації. Докладніше про хімічні основи дивіться в матеріалі про молекулярні форми та гідратацію метиленового синього.
Узгодьте результат кількісного визначення з масою, яку він описує
Важливе запитання — не просто «Який відсоток зазначено в сертифікаті?», а «Відсоток від чого і в перерахунку на яку сполуку?». Калькулятор розрізняє чотири варіанти:
| Основа розрахунку | Що потрібно знати | Рівняння |
|---|---|---|
| Номінально чиста форма | Точна молекулярна форма; явне припущення про 100% чистоту | c = m / (M × V) |
| Обрана форма в матеріалі без висушування | Масова частка тієї самої форми в матеріалі у стані зважування | c = m × a / (M × V) |
| Безводний еквівалент у матеріалі без висушування | Еквівалент безводного хлориду на одиницю маси матеріалу у стані зважування | c = m × a / (319.85 × V) |
| Кількісне визначення безводної форми на висушеній основі | Кількісний вміст безводного хлориду на висушеній основі та відповідна виміряна втрата в масі при висушуванні | c = m × (1 − d) × a / (319.85 × V) |
У цих рівняннях a — відсоток кількісного вмісту, поділений на 100; d — відповідний відсоток втрати в масі при висушуванні, поділений на 100. Останнє рівняння — це перерахунок за балансом маси між явно зазначеними основами подання результатів. Воно доречне лише тоді, коли поправка на висушування відповідає визначенню кількісного вмісту.
У попередньому перегляді монографії USP кількісний вміст виражено як безводний метиленовий синій на висушеній основі та наведено допустимий діапазон 97.0–103.0%. Аналітичний результат понад 100% не є буквальним твердженням, що зразок містить чисту сполуку в кількості, більшій за його власну масу. Інструмент допускає оцінки кількісного вмісту на висушеній основі до 103% і позначає такий результат як аналітичну оцінку.
Приклад розрахунку: результат на висушеній основі
Припустімо, лабораторний запис містить такі дані: 100.0 mg матеріалу, кількісний вміст у перерахунку на безводну форму 99.0% на висушеній основі, відповідна виміряна втрата в масі при висушуванні 14.0% і 100.0 mL кінцевого розчину. Ці значення гіпотетичні.
- Переведіть зважену масу: 100.0 mg = 0.1000 g.
- Застосуйте частку сухої маси: 0.1000 × 0.860 = 0.0860 g.
- Застосуйте значення кількісного вмісту: 0.0860 × 0.990 = 0.08514 g еквівалента безводного хлориду.
- Переведіть у кількість речовини та поділіть на об’єм: 0.08514 / (319.85 × 0.1000) = 2.662 mmol/L.
Не діліть додатково на молярну масу тригідрату. Чисельник уже виражено як еквівалент безводного хлориду. Додавання поправки на гідрат призвело б до подвійного врахування води.
Якби той самий запис натомість безпосередньо зазначав 85.14% безводного еквівалента у стані отримання, режим без висушування дав би ту саму відповідь без окремого введення даних про висушування. Збіг результатів цих двох способів є корисною арифметичною перевіркою.
Коли наявних даних недостатньо
Специфікації не обов’язково містять результати вимірювань конкретної партії. Наприклад, опис гідрату метиленового синього в каталозі Merck наводить мінімальний кількісний вміст у перерахунку на висушену речовину, максимальну втрату в масі при висушуванні та молекулярну масу безводної форми, попри те що описує гідрат. Підстановка цих граничних значень як виміряних дала б точкову оцінку, якої наведений опис не обґрунтовує.
Так само відсоток кількісного вмісту без зазначеної основи або відсоток площі хроматографічного піка не встановлює автоматично потрібну тут масову частку. З’ясуйте спосіб подання результатів із сертифіката або в постачальника. Посібник із читання сертифіката аналізу метиленового синього пояснює, що перевіряти в документі.
Порожні поля, недодатні значення маси чи об’єму, непідтримувані одиниці та відсутня основа кількісного визначення спричиняють помилку замість результату. Зміна вхідних даних замінює попередній результат, зокрема й тоді, коли нове значення некоректне. Числове переповнення відхиляється. Інструмент не перевіряє, чи можна досягти такої концентрації з огляду на розчинність, чи було розчинення повним і чи залишався приготовлений розчин стабільним.
Забезпечте відтворюваність розрахунку
Записуйте партію, молекулярну форму, результат кількісного визначення та його основу, будь-яку поправку на висушування, зважену масу, кінцевий об’єм і умови приготування. Подавайте результат лише з тією точністю, яку підтверджують ваші вимірювання; відображені калькулятором цифри наведено для зручності.
Для вже задокументованого вихідного розчину скористайтеся окремими розрахунками розведення метиленового синього. Для позначень у відсотках спочатку перевірте перерахунок концентрацій метиленового синього. Ані правильна молярна концентрація, ані правильно перерахований відсоток не визначають, як слід вводити речовину.