什麼是交叉相乘混合法?
交叉相乘混合法(Alligation)是藥學、化學與調劑作業中常見的經典技巧,用來計算如何將兩種已知濃度的溶液混合,調配出介於兩者之間的目標濃度。不必再靠反覆嘗試,交叉相乘法能直接算出兩種原液的精確比例。本計算器適用於任何一致的單位——百分比、mg/mL、莫耳濃度(molarity)或酒精純度(proof)皆可,只要三個濃度都使用相同單位即可。
如何使用本計算器
輸入低濃度、高濃度,以及你想達到的目標濃度。目標濃度必須落在低值與高值之間。你也可以選填想要調配的總量,計算器會自動換算出兩種原液各需取用多少。結果會顯示混合比例(低濃度 : 高濃度)以及對應的實際用量。
公式解析
交叉相乘法則指出:低濃度溶液所佔的份數,等於高濃度與目標濃度的差;而高濃度溶液所佔的份數,則等於目標濃度與低濃度的差:
$$\text{比例(低 : 高)} = (C_{\text{高}} - C_{\text{目標}}) : (C_{\text{目標}} - C_{\text{低}})$$
要把份數換算成實際用量,只要將總調配量乘以「各溶液份數 ÷ 總份數」即可。
實例演練
假設你手邊有一瓶 5% 的溶液和一瓶 20% 的溶液,想調配出 100 mL 的 12% 溶液。低濃度份數=\(20 - 12 = 8\);高濃度份數=\(12 - 5 = 7\)。因此比例為 \(8 : 7\)(共 15 份)。低濃度用量=$$100 \times \frac{8}{15} \approx 53.33 \text{ mL}$$高濃度用量=$$100 \times \frac{7}{15} \approx 46.67 \text{ mL}$$
關鍵術語與變數
- 低濃度 (clow)
- 兩種待混合溶液中較弱的濃度強度,以 % w/v、% v/v、mg/mL、摩爾濃度或任何一致的單位表示。它可能是 0% 的稀釋劑(例如純水或生理食鹽水基液)。
- 高濃度 (chigh)
- 兩種溶液中較強的濃度強度。所需濃度必須在低值和高值之間,才能進行有效混合。
- 所需濃度 (cdesired)
- 最終混合物的目標濃度強度。它必須滿足 \(\text{低} \le \text{所需} \le \text{高}\)。
- 儲備溶液
- 保存在手邊並根據需要稀釋的濃縮溶液。在配方計算中,高濃度溶液(有時低濃度溶液)通常是儲備溶液。
- 份數
- 通過交叉相減獲得的相對、無單位的比例:低濃度的份數 \(= \text{高} - \text{所需}\),高濃度的份數 \(= \text{所需} - \text{低}\)。它們在縮放為實際體積之前定義批次如何分割。
- 混合比例
- 份數表示為比例,低 : 高,通常減少到最簡單的整數形式(例如 3 : 1)。
- 配方交替法
- 此計算器使用的方法:給定兩個已知的濃度強度和一個目標值,它找出達到該目標所需的各組分的比例。
- 配方平均法
- 反向問題:給定多種組分的已知數量和濃度強度,它計算混合物的所得平均(加權平均值)濃度。
- 批次大小(總計)
- 您要準備的成品混合物的總體積(或質量)。份數/比例縮放到此總計,以得到各溶液的實際用量。
常見問題
如果目標濃度剛好等於其中一種原液的濃度怎麼辦?那麼其中一種的「份數」會變成零,代表你只需要使用那一種溶液即可。
可以用在三種以上的溶液嗎?標準的交叉相乘法只處理兩種原液。若有三種以上,可以兩兩配對、反覆套用本方法。
單位會有影響嗎?不會——只要三個濃度都採用相同單位,算出的用量就會與你輸入的總量單位一致。