固相合成计算器
按目标质量、配比与化学计量称量前驱体。
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功能简介
这个计算器在给定目标产物质量、前驱体化学式及其摩尔比的情况下，精确告诉你固相反应中每种前驱体该称多少。它求解元素质量平衡，免去你手工配平方程。它面向陶瓷、电池正极与无机合成实验室，用于规划混合粉末煅烧。
原理与公式
工具先把每个前驱体的化学式解析为摩尔质量与元素组成，再求解化学计量平衡 A x = b：A 是「元素 × 前驱体」矩阵，b 是目标产物每摩尔的元素含量。关键在于**只配平非挥发性元素**：碳、氢、氮、氧、硫和卤素都被排除，因为碳酸盐、草酸盐、氢氧化物与铵盐在煅烧时放出 CO2、H2O 或 NH3，同时氧又会从炉气氛中进入产物，这些元素在前驱体与产物之间根本不守恒。求得解后按目标摩尔数 = 目标质量 / 产物摩尔质量缩放，最后给出每种前驱体的称量质量与质量占比。
演算示例
要由 Li2CO3（M = 73.89）和 Co3O4（M = 240.80）制备 10 g LiCoO2（M = 97.87），只需配平锂与钴两种元素，即得每摩尔产物需 0.5 mol Li2CO3 与 1/3 mol Co3O4。10 g LiCoO2 为 0.1022 mol，因此应称取 0.0511 x 73.89 = 3.78 g Li2CO3 与 0.0341 x 240.80 = 8.20 g Co3O4。也就是说 11.98 g 配料得到 10 g 产物：差出的 1.98 g 主要以 CO2 形式逸出，另有部分氧从空气中补入。实际操作中碳酸锂通常要过量几个百分点，以补偿高温下锂的挥发损失。
适用场景
在煅烧前用它预称均匀的混合前驱体、把文献配方缩放到你的批量，或核对配方总质量。实际陷阱有：易挥发的锂盐常额外加 5-10% 以抵消烧结损失；碳酸盐放出 CO2 使前驱体批次比产物轻；必须列出足够前驱体提供每种元素，否则平衡无解。
操作步骤
- 1
输入前驱体化学式
列出每种起始原料的化学式（例如 Li2CO3 与 Co3O4）。计算器会自动读取其摩尔质量与元素组成，无需你自行查表。
- 2
设定目标质量
输入你想制备的最终产物质量，单位为克。所有前驱体质量都随该值线性缩放，因此放大或缩小配方只需改一处。
- 3
读取每种前驱体质量
表格会按前驱体列出所需摩尔数、需称量的质量（克）以及它在总批次中的占比。这些是 100% 产率下的化学计量量。
- 4
核对总量并导出
确认前驱体合计质量与理论产物质量，然后把表格导出为 CSV，用于实验记录本或天平打印单。
常见问题
- 计算器是怎么确定前驱体配比的？
- 它根据你输入的化学式建立「元素 × 前驱体」矩阵，再求解化学计量平衡，使配料提供目标产物所需的元素比例。只配平非挥发性元素：C、H、N、O、S 和卤素被排除，因为它们会在煅烧时以 CO2、H2O、NH3 或 SOx 形式逸出，同时氧还会从炉气氛中被吸收。当前驱体之间不完全独立时使用最小二乘，给出最接近的化学计量解。目标产物中的每一种非挥发性元素都至少要有一个前驱体来提供。
- 为什么要让锂盐过量？
- Li2CO3 等锂化合物在高温煅烧时会部分挥发或与坩埚反应，导致最终产物缺锂。额外加入 5-10% 的锂前驱体可补偿这部分损失并改善相纯度。计算器给出的是精确的化学计量量，过量部分需要你手动在基础上再加。
- 为什么配料总质量比最终产物重？
- 因为碳酸盐、草酸盐和铵盐在受热时会放出 CO2、H2O 和 NH3。制备 10 g LiCoO2 需要 11.98 g 的 Li2CO3 与 Co3O4 混合料，差出的 1.98 g 以气体形式离开坩埚，另有部分氧从空气中补入。工具给出的是化学计量意义上的前驱体质量，所以配料通常比最终收集到的氧化物更重。如果配料反而比产物轻，说明目标产物中有某种元素没有任何前驱体提供 —— 请检查前驱体清单。
- 前驱体不是 100% 纯度时该怎么算？
- 把所需质量除以以小数表示的纯度。若化学计量计算要求 4.00 g 某碳酸盐，而其纯度为 98%，则应称取 4.00 / 0.98 = 4.08 g。LiOH、NaOH 这类易吸湿的前驱体还要对吸附水做同样的校正，所以配制大批量前通常会先干燥、快速称量，或用滴定法标定实际含量。