projet_dari/temp.py

from math import log10, prod, sqrt # calculs mathematiques
from matplotlib.figure import Figure # mise en graphique matplotlib dans Tkinter
from matplotlib.backends.backend_tkagg import FigureCanvasTkAgg
import csv # recherche des informations dans une mini base de donnees
from chempy import chemistry # affichage d'une reaction chimique
import tkinter as tk # interface du programme
from tkinter import ttk


def reaction(cation) :

    """
    Génération de la réaction de complexation

    :cation: cation metallique complexé

    """

    complexation = chemistry.Reaction({'Y4-': 1, cation: 1}, {complexes[cation]: 1}) # reaction

    return complexation


def constante_formation(cation):

    """
    Calcul de la constante de formation du complexe

    :cation: cation metallique complexé

    """

    Kf = 10 ** float(constante[cation])

    return Kf


def coeff_distri_ligand(pH):

    """
    Calcul du coefficient de distribution alpha ligand

    :pH: acidite de la solution titree

    """

    Ka_EDTA = [10**-2, 10**-2.7, 10**-6.16, 10**-10.26] # liste des constantes d'acidite de l'EDTA (de Ka1 a Ka4)
    parametre = 1 # denominateur definition aplha ligand

    for i in range(1, len(Ka_EDTA)) :
        cste_multiplicative = prod(Ka_EDTA[-i:])
        parametre += 10**(i*-pH) / cste_multiplicative # termes en [H3O+] divisee par produits de Ka_EDTA

    alpha_ligand = 1 / parametre

    return alpha_ligand


def cste_formation_pH(cation, pH):

    """
    Calcul de la constante d'equilibre de formation du complexe [MEDTA] modulee par le pH

    :Kf: constante de formation du complexe [MEDTA]
    :pH: acidite de la solution titree

    """

    Kf = constante_formation(cation)
    alpha_ligand = coeff_distri_ligand(pH)
    Kf_pH = Kf * alpha_ligand

    return Kf_pH


def volume_eq(conc_init_metal, V_metal,  conc_ligand):

    """
    Calcul du volume equivalent

    :conc_init_metal: concentration initial en solution titree
    :V_metal: volume initial de solution titree
    :conc_ligand: concentration initial en ligand

    """
    volume_eq = (conc_init_metal * V_metal) / conc_ligand

    return volume_eq


def volume_ligand(conc_init_metal, V_metal,  conc_ligand):

    """
    Calcul de la gamme de volumes d'EDTA ajoutés

    :conc_init_metal: concentration initiale en solution titrée
    :V_metal: volume initial de solution titrée
    :conc_ligand: concentration initiale en ligand

    """

    V_equivalence = volume_eq(conc_init_metal, V_metal,  conc_ligand)
    V_ligand_stop = 2 * V_equivalence # fin titrage

    return [x/10 for x in range(int(V_ligand_stop*10))] # liste des volumes titrant utilises


def _logM(V_ligand, conc_init_metal, V_metal,  conc_ligand, cation, pH, Kf):

    """
    Calcul des valeurs de pM = -logM


    :conc_init_metal: concentration initiale en solution titrée
    :V_metal: volume initial de solution titrée
    :conc_ligand: concentration initiale en ligand
    :cation: cation metallique complexé
    :pH: acidite de la solution titree
    :Kf: constante de formation du complexe [MEDTA]

    """

    pM =[]

    V_equivalence = volume_eq(conc_init_metal, V_metal,  conc_ligand)

    for i in V_ligand : # calcul titrage

        if i < V_equivalence: # avant equivalence

            M = conc_metal_anteeq(conc_init_metal, V_metal,  conc_ligand, i)
            pM.append(-log10(M))

        elif i == V_equivalence: # a equivalence

            M = conc_metal_eq(conc_init_metal, V_metal, conc_ligand, i, cste_formation_pH(cation, pH))
            tk.Label(interface, text="Volume équivalent (mL) = %.2f" % i).grid(row=9, columnspan=2) # affichage du volume équivalent
            tk.Label(interface, text="pM = %.2f" % -log10(M)).grid(row=10, columnspan=2) # affichage du pM à l'équivalence
            pM.append(-log10(M))

        elif i > V_equivalence: # apres equivalence jusqu'a 2*volume_eq

            M = conc_metal_posteq(conc_init_metal, V_metal,  conc_ligand, i, Kf)
            pM.append(-log10(M))

    return pM


def conc_metal_anteeq(conc_init_metal, V_metal,  conc_ligand, V_ligand):

    """
    Calcul de la concentration en metal à l'équilibre avant équivalence en considérant la dilution

    :conc_init_metal: concentration initiale en solution titrée
    :V_metal: volume initial de solution titrée
    :conc_ligand: concentration initiale en ligand
    :V_ligand: volume de ligand (titrant) ajouté

    """

    V_tot = V_metal * 10**-3 + V_ligand * 10**-3

    M_1 = (conc_init_metal * V_metal * 10**-3 - conc_ligand * V_ligand* 10**-3 ) / V_tot

    return M_1


def conc_metal_eq(conc_init_metal, V_metal,  conc_ligand, V_ligand, Kf_pH):

    """
    Calcul de la concentration en métal a l'équilibre à équivalence en considérant la dilution

    :conc_init_metal: concentration initial en solution titree
    :V_metal: volume initial de solution titree
    :conc_ligand: concentration initial en ligand
    :V_ligand: volume de ligand (titrant) ajoute
    :Kf_pH: constante d'equilibre de formation du complexe [MEDTA] modulee par le pH

    """

    V_tot = V_metal * 10**-3 + V_ligand* 10**-3  # volume total de la solution

    M_2 = sqrt((conc_init_metal * V_metal * 10**-3) / (Kf_pH * V_tot))

    return M_2


def conc_metal_posteq(conc_init_metal, V_metal,  conc_ligand, V_ligand, Kf_pH):

    """
    Calcul de la concentration en metal a l'equilibre apres equivalence en considerant la dilution

    :conc_init_metal: concentration initial en solution titree
    :V_metal: volume initial de solution titree
    :conc_ligand: concentration initial en ligand
    :V_ligand: volume de ligand (titrant) ajoute
    :Kf_pH: constante d'equilibre de formation du complexe [MEDTA] modulee par le pH

    """

    M_3 = (conc_init_metal * V_metal * 10**-3) / (Kf_pH * (conc_ligand * V_ligand* 10**-3  - conc_init_metal * V_metal * 10**-3))

    return M_3


def get_values():

    """
    Récupération des données introduites par l'utilisateur via l'interface tkinter et création de la courbe de titrage

    """

    cation = valeur_actuelle.get()
    conc_init_metal = float(d2.get())
    conc_ligand = float(d3.get())
    V_metal = float(d4.get())
    pH = float(d5.get())

    courbe = graphique(cation, conc_init_metal, conc_ligand, V_metal, pH) # courbe de titrage complexométrique
    plot = FigureCanvasTkAgg(courbe, master=interface)
    plot.draw()
    plot.get_tk_widget().grid(row=12, columnspan=2)

    tk.Label(interface, text=reaction(cation)).grid(row=8, columnspan=2) # affichage réaction


def graphique(cation, conc_init_metal, conc_ligand, V_metal, pH):

    """
    Mise en graphique

    :cation: cation metallique complexé
    :conc_init_metal: concentration initiale en solution titrée
    :conc_ligand: concentration initiale en ligand
    :V_metal: volume initial de solution titrée
    :pH: acidite de la solution titree

    """

    fig = Figure(figsize=(4,5)) # affichage du graphique
    ax = fig.add_subplot() # génération de graphique

    V_ligand = volume_ligand(conc_init_metal, V_metal,  conc_ligand)
    Kf = constante_formation(cation)

    # caractéristiques du graphique
    ax.plot(V_ligand, _logM(V_ligand, conc_init_metal, V_metal,  conc_ligand, cation, pH, Kf), "tab:purple")
    ax.set_xlabel("Volume EDTA ajouté en mL")
    ax.set_ylabel("pM")
    ax.set_title("Courbe de titrage complexométrique")

    return fig


with open('complexes_MEDTA.txt', newline='') as csvfile:
    liste1 = csv.reader(csvfile)
    complexes = dict(liste1) # dictionnaire reliant cation et complexe cation-EDTA

with open('logKf_EDTA.txt', newline='') as csvfile:
    liste2 = csv.reader(csvfile)
    constante = dict(liste2) # dictionnaire reliant cation et Kf cation-EDTA


""" Interface tkinter """

interface = tk.Tk() # fenêtre du programme

interface.title('Complexométrie')

# données d1-5
tk.Label(interface, text="Cation métallique titré: ").grid(row=0)
tk.Label(interface, text="conc. cation (M): ").grid(row=1)
tk.Label(interface, text="conc. ligand (M): ").grid(row=2)
tk.Label(interface, text="vol. solution metallique (mL): ").grid(row=3)
tk.Label(interface, text="pH : ").grid(row=4)

# scroll to choose : choix de cation métallique à titrer
choix_d1 = constante.keys()
valeur_actuelle = tk.StringVar(interface)
valeur_actuelle.set("Xy+")
ions_metalliques = tk.OptionMenu(interface, valeur_actuelle, *choix_d1)

# entrées
d2 = tk.Entry(interface)
d3 = tk.Entry(interface)
d4 = tk.Entry(interface)
d5 = tk.Entry(interface)

# positions des entrées
ions_metalliques.grid(row=0, column=1)
d2.grid(row=1, column=1)
d3.grid(row=2, column=1)
d4.grid(row=3, column=1)
d5.grid(row=4, column=1)

submit = ttk.Button(interface, text="Titrer", command= get_values) # button de lancement
submit.grid(row=6, columnspan=2) # position du button de lancement
interface.bind("<Return>", lambda _: submit.invoke()) # enter pour titrer

interface.rowconfigure(5, minsize=30) # espaces vides entre en dessou et au dessus des résultats affichés
interface.rowconfigure(7, minsize=30)
interface.rowconfigure(11, minsize=30)

interface.mainloop() # fin de l'exécution du programme via tkinter