Спецификация · версия 0.1.0
Спецификация: Разведение растворов
Считает объёмы исходного раствора и растворителя для заданного объёма и концентрации, переводит М, % и г/л, а также массу сухого вещества для приготовления раствора.
Назначение и биологический контекст
Инструмент закрывает два повседневных действия: разбавить готовый раствор до нужной концентрации и приготовить раствор из сухого вещества. В первом случае он отвечает «сколько взять и сколько долить», во втором — «сколько отвесить».
Границы: инструмент не проверяет растворимость, тепловыделение и совместимость веществ, не готовит буферы по рецепту и не хранит данные на сервере. Расчёт локальный.
Математическая модель и формулы
Обозначения: C1, V1 — концентрация и объём исходного раствора; C2, V2 — нужные концентрация и объём; MW — молярная масса; ρ — плотность раствора; p — чистота вещества.
C1 × V1 = C2 × V2C1, V1 — концентрация и объём исходного раствора; C2, V2 — нужные концентрация и объём. Концентрации берутся в одинаковых единицах, объёмы — в одинаковых.V1 = C2 × V2 / C1V1 — объём исходного раствора; C2 — нужная концентрация; V2 — итоговый объём; C1 — концентрация исходного раствора.V_растворителя = V2 − V1V2 — итоговый объём; V1 — объём исходного раствора; растворитель добивает до итога, а не добавляется сверх него.m = C × V × MWНавеска для молярной концентрации: m — масса, г; C — концентрация, моль/л; V — объём, л; MW — молярная масса, г/моль.m = c × VНавеска для массовой концентрации: m — масса, г; c — концентрация, г/л; V — объём, л.c = % × 10Масс/объём: c — концентрация, г/л; % — концентрация, г на 100 мл. 30 % = 300 г/л.c = % × ρ × 10Массовая доля: c — концентрация, г/л; % — массовая доля; ρ — плотность раствора, г/мл.m_навески = m_теории / (p / 100)m_навески — сколько отвесить, г; m_теории — теоретическая масса, г; p — чистота, %. При 99 % навеска больше теоретической.
«% от исходной» — отдельный режим нужной концентрации: C2 = C1 × 30 / 100. Он не требует молярной массы и плотности и отвечает на вопрос «разбавить до 30 % от того, что было».
Входные параметры
Поля ввода
| Поле | Тип | Единица | По умолчанию или допустимо |
|---|---|---|---|
| Что делаем | переключатель | — | Разбавление раствора или приготовление из сухого вещества |
| Название вещества | текст | — | Справочное; молярная масса задаётся отдельно |
| Молярная масса | число | г/моль | Больше нуля; нужна для молярных единиц и перевода М ↔ % |
| Концентрация исходного раствора | число | М, мМ, мкМ, нМ, г/л, мг/мл, % w/v, % w/w, % v/v | Больше нуля; только для разбавления |
| Нужная концентрация | число | те же + «% от исходной» | Больше нуля; для сухого вещества — без % от исходной и % v/v |
| Итоговый объём | число | мл, мкл, л | Больше нуля |
| Плотность раствора | число | г/мл | Больше нуля; нужна для массовой доли (w/w) |
| Чистота вещества | число | % | От 0 до 100 |
Выходные параметры и состав отчёта
Для разбавления — объём исходного раствора и объём растворителя; для сухого вещества — масса навески. Ниже — кратность и эквиваленты концентрации: молярность, массовая доля и г/л, если их можно посчитать.
- Объёмы меньше 1 мл показываются в мкл; масса меньше 1 г — в мг.
- Предупреждения: перенос меньше 2 мкл, разведение больше 1:1000, навеска меньше 1 мг, объём меньше 1 мл.
Правила валидации
- Концентрации и объём должны быть больше нуля.
- Нужная концентрация не может быть выше исходной: разбавлением это невозможно.
- Для перевода между молярными и массовыми единицами нужна молярная масса.
- Для массовой доли (w/w) нужна плотность раствора.
- Для сухого вещества нельзя выбрать «% от исходной» и объёмную долю: массу так не посчитать.
- Чистота должна быть больше 0 и не больше 100 %.
- При ошибке введённые значения остаются на экране.
Источники
- C1V1 = C2V2 и m = C × V × MW — стандартные формулы аналитической химии
- Молярные массы веществ — данные производителей (DTT 154,25; IPTG 238,3; Tris 121,14; NaCl 58,44; EDTA·2Na·2H₂O 372,24; SDS 288,38; ампициллин натрия 371,39; канамицин сульфат 582,58)