Pytanie:
Czy można osiągnąć poziom koncentracji „prawdziwie zerowej”?
Kara Kirkland
2020-08-07 22:41:17 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jeśli weźmiemy jakiś wodny roztwór i dalej go rozcieńczamy, czy stężenie roztworu kiedykolwiek spadnie do zera? Powiedziałbym nie, po prostu dlatego, że całkowite rozcieńczenie oznacza, że ​​wszystkie cząsteczki substancji rozpuszczonej dosłownie zniknęły. Ale fakt, że nie jestem w stanie dowiedzieć się, gdzie podziały się cząsteczki, wcale nie sprawia, że ​​mój argument jest przekonujący. Doszedłem do wniosku, że istnieje znacznie lepsza odpowiedź i / lub wyjaśnienie na moje pytanie.

AKTUALIZACJA: Chociaż prawdą jest, że to pytanie jest bardzo podobne do pytania, do którego się odnosi, odpowiedź udzielona w tym pytaniu jest dużo lepiej, ponieważ daje znacznie głębszy wgląd w proces rozcieńczania.

Homeopatia robi to cały czas :)
Przepraszamy, Alchimista;to po prostu nieprawda.Homeopatia nie tylko rozpoznaje, ale w dużej mierze zależy od idei, że coś takiego nigdy nie byłoby możliwe.
@RobbieGoodwin Kiedy tak mówisz, przyjmujesz logikę homeopatii za dobrą monetę i używasz jej do uzasadnienia homeopatii, więc oczywiście taki byłby wniosek.
Oczywiście możesz znaleźć butelkę pośród miliardów miliardów zawierającą 1 cząsteczkę rozcieńczonej substancji.Nie klasyfikuje się jako rozwiązania tego konkretnego problemu, ponieważ możesz znaleźć wszystko, co istnieje.Nie chciałem być zbyt poważny, bo temat nie zasługuje.Ale poniżej jest miły komentarz @ Karl.Również jako ciekawostka.Zaczynając od łyżki NaCl, w znanym wszechświecie nie ma wystarczającej ilości wody, aby w jednym kroku uzyskać homeopatyczny roztwór C 60 !!!
To jedno z pytań, w których „w teorii nie ma różnicy między teorią a praktyką. W praktyce tak jest”.
@DKNguyen Nie brałem niczego za nic… po prostu powtarzałem jedną z podstawowych zasad homeopatii.To nie usprawiedliwia i nie chciałem niczego usprawiedliwiać.Kiedy mówisz „oczywiście, to byłby wniosek”, o jakim wniosku myślałeś?
Pięć odpowiedzi:
#1
+34
Raphaël
2020-08-07 23:01:00 UTC
view on stackexchange narkive permalink

To zależy od tego, jak go rozcieńczasz. Jeśli weźmiesz wodny roztwór A i po prostu dodasz czystą wodę (absolutnie 100% wody), stężenie A nigdy nie będzie całkowicie zerowe. W takim przypadku jednak osiągniesz punkt, w którym stężenie A jest tak małe, że można je uznać za zerowe w twoich zastosowaniach.

Jeśli jednak rozcieńczysz roztwór, pobierz próbkę, a następnie rozcieńcz w tej próbce (i tak dalej) można osiągnąć stężenie dokładnie 0M. Wyobraź sobie, że rozcieńczyłeś roztwór na tyle, że zawiera dokładnie 1 cząsteczkę A. Kiedy weźmiesz próbkę do następnego rozcieńczenia, jeśli tej cząsteczki nie ma w próbce, stężenie będzie dokładnie zerowe. Jeśli zdarzy się, że znajdzie się w próbce, może zostać pozostawiony podczas pobierania kolejnej próbki lub następnej itd.

Jednak w praktyce woda, której użyjesz do rozcieńczenia, prawdopodobnie zawierają zanieczyszczenia. Być może nie osiągniesz dokładnie 0M, ale stężenie może być tak małe, że jest niewykrywalne i nie ma mierzalnych konsekwencji.

„... rozcieńczyć roztwór, pobrać próbkę, a następnie rozcieńczyć tę próbkę (i tak dalej), można osiągnąć stężenie dokładnie 0M”.To jest wspaniałe.Tego właśnie szukałem!
@KaraKirkland Warto wyraźnie wspomnieć, że powodem, dla którego to działa, jest to, że rozwiązanie nie jest medium ciągłym - gdyby tak było, nigdy nie osiągnąłbyś zera.Możesz dojść do zera tylko dlatego, że cząsteczki są * dyskretne *.
Rozumiem, że nie byłoby to zgodne z duchem odpowiedzi, ale jeśli wykonujesz seryjne rozcieńczanie z wyraźnym celem uzyskania zerowego stężenia, możesz po prostu pominąć część, w której dodajesz dowolny z oryginalnego roztworu do rozpuszczalnika idotrzesz tam szybciej
@Paul Ale woda ma pamięć!Zapytaj dowolnego homeopatę!
@Raphaël Sugeruję, że nie zależy to od tego, „jak go rozcieńczasz”;różnica między twoimi przykładami nie polega na ostatecznej koncentracji, ale jedynie na poświęconym czasie;jak czysty jest rozpuszczalnik wodny ma niewiele wspólnego z ilością substancji rozpuszczonej… „… Tak mały, że można go uznać za nieważny…” jest oceną, a nie kwestią techniczną. Z rozcieńczonej próbki dalej rozcieńczonej nie można było już osiągnąć stężenia dokładnie 0M;tylko szybciej. Jak możesz sobie wyobrazić prawdziwe rozcieńczenie do 1 cząsteczki?Zgadnij, że 12 lub 397 lub jakakolwiek liczba rozcieńczeń załatwia sprawę?
@RobbieGoodwin, jeśli mam pudełko z 99 czerwonymi kulkami i jedną żółtą kulką, stężenie żółtych kulek wynosi 1%.Jeśli dodam milion czerwonych kulek, stężenie wynosi około 1 ppm.Jeśli wrzucę połowę zawartości tego pudełka do innego pudełka, będę miał jedno pudełko z około 2 ppm żółtych kulek i drugie z dokładnie 0 ppm żółtych kulek.To samo dotyczy cząsteczek w roztworach, SĄ one różnymi procesami.
@llama Coo;Dziękuję za to!
#2
+13
M. Farooq
2020-08-08 03:27:01 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Dla chemika analitycznego pojęcie zerowego stężenia nie istnieje . Stężenie nie może wynosić dokładnie 0! W zakresie statystyk można określić jedynie granicę wykrywalności. Dlatego starszy szanowany użytkownik napisał tutaj całą monografię na ten temat. Załóżmy, że masz roztwór NaCl i tak zwaną „czystą wodę” *, bez względu na to, ile wykonujesz rozcieńczeń, nie możesz powiedzieć ze 100% pewnością, że w roztworze nie ma teraz ani jednego jonu sodu.

* Czysta woda nie może istnieć w żadnym zwykłym laboratorium.

Jak mówią, na dole jest dużo miejsca i przypuszczam, że obejmuje to miejsce na zanieczyszczenia.Najniższe (pośrednio) zmierzone stężenie, jakie znam w roztworze fazy skondensowanej, pochodzi z [badania wykrywania ciemnej materii] (https://arxiv.org/abs/2006.09721), gdzie autorzy proponują 14-yM (to jest ** yoctomolar **) stężenie trytu w ciekłym ksenonie mogło wytworzyć wystarczający szum, aby zamaskować sygnały rozpadu ciemnej materii.W jakiś sposób nadal pozostaje po bardzo dokładnym oczyszczeniu i chociaż sam tryt jest śladowym radioizotopem o skromnym okresie półtrwania.
Bardzo fajny przykład.Żaden odczynnik nie jest w 100% czysty.
@NicolauSakerNeto bez odpowiedzi w Physics SE: [W jaki sposób możliwość rozpadu zanieczyszczenia trytem zostanie usunięta z danych XENONnT?] (Https://physics.stackexchange.com/q/560249/83380)
@uhoh, niepowiązane pytanie.Czy masz coś na temat siatki echelle i dyspersji krzyżowej.Chcę o to zadać pytanie, ale co z odpowiednią witryną?Mam siatkę echelle (dla zabawy) i chcę zobaczyć widmo 2D w prostym zestawie, który mógłby być prostym kartonowym pudełkiem.
Szukając, jest [10 postów w Astronomy SE] (https://astronomy.stackexchange.com/search?q=echelle) i [8 w Physics SE] (https://physics.stackexchange.com/search?q=echelle), które zawierają „echelle” i wiele z nich jest interesujących.Wygląda na to, że te w Physics SE wskazują, że istnieje większa szansa na "odpowiedź opartą na majsterkowaniu", ale jest kilku astronomów obserwacyjnych aktywnych w Astronomy SE, którzy mogą naprawdę cieszyć się odpowiedzią na to pytanie, o ile wspomnisz, że może to wykorzystać doanalizować światło słoneczne lub coś astronomicznego.
Pozwól nam [kontynuować tę dyskusję na czacie] (https://chat.stackexchange.com/rooms/111555/discussion-between-uhoh-and-m-farooq).
Musisz sięgnąć po większe cząsteczki, które również nie są wszechobecne w środowisku.
Jeśli wykonujesz seryjne rozcieńczanie, nadal istnieje możliwość, że jest tam co najmniej jedna pojedyncza cząsteczka.Stąd punkt, że w chemii analitycznej stężenie zerowe * nie * istnieje.Nikt nie może „zmierzyć” zerowej koncentracji.Nie ma też znaczenia prawnego.
Czy możesz podać odniesienie do ogólnego stwierdzenia, takiego jak zawarte w pierwszym zdaniu?Brzmi jak opinia.Twierdziłbym, że jeśli sporządzisz próbki przez rozcieńczenie znanym buforem niezawierającym substancji rozpuszczonej (roztwór podstawowy substancji rozpuszczonej jest jedynym źródłem substancji rozpuszczonej), wówczas bufor będzie miał zerowe stężenie substancji rozpuszczonej.Okrągły, ale nie kontrowersyjny.
BTW, jest to powszechnie znane jako pomiar „ślepy”.
Buck Thorn, jest śliczna, cienka książka „Dwie prace na granicy wykrywalności pełnej procedury analitycznej” H. Kaiser.
@M.Farooq Wygląda na to, że twój «Kaiser» (z «ai») nie jest tym samym, co jednostki kayser sprzed $ \ mbox {cm} ^ {- 1} $ / wavenumbers w spektroskopii.
Nie ma dwóch różnych Kayser i Kaiser.H. Kaiser przebywał w Instytucie Spektrochemii w Dortmundzie.Ta Kayser to dość stara historia!Zobacz Zum Problem der Nachweisegrenze w Z. Analyt.Chem.1965, 209, 1. Ta książka jest tłumaczeniem jego dwóch słynnych artykułów.
@uhoh, Wysłałem zapytanie na echelle, jeśli chcesz to sprawdzić!
Dzięki Farooq, będę musiał rzucić okiem.
Sformułowałbym nieco inaczej: nie chodzi o to, że nie może istnieć - po prostu nie możemy być pewni, że (gdzie = w której butelce) mamy zerowe stężenie.Następnie wprowadź kwestie praktyczne, takie jak zanieczyszczenia i homogenizacja.To ostatnie sprawi, że szczególnie trudne będzie ustalenie ważnej górnej granicy stężenia, jakie można faktycznie mieć w jednej z butelek „zero stęż.”.
@M.Farooq Możemy wykryć linie widmowe z pojedynczego izolowanego atomu.Czy nie byłoby możliwe wykrycie linii widmowych z pojedynczej cząsteczki w roztworze za pomocą wystarczająco czułego spektrometru?
Tak, może być w zasadzie i na kartce papieru, ale powiedz mi, jak byś był "w 100%" pewien, że w tym roztworze jest pojedynczy atom i jak praktycznie przygotowalibyśmy taki roztwór?
Komentarze nie są przeznaczone do rozszerzonych dyskusji.Istnieje już pokój rozmów powiązany z tym postem: https://chat.stackexchange.com/rooms/111555/discussion-between-uhoh-and-m-farooq Proszę korzystać z tego pokoju.
#3
+8
Karl
2020-08-08 02:58:41 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Zdecydowanie tak! Jeśli Twoja substancja rozpuszczona jest czymś, z czego możesz zidentyfikować pojedynczą cząsteczkę w makroskopowej próbce rozpuszczalnika (powiedzmy, że jest to barwnik fluorescencyjny), możesz ją rozcieńczyć do zera i być tego pewnym.

( Dla szaleńców: można to zrobić w skończonej liczbie etapów, jeśli po każdym kroku podzielisz roztwór na dwie części i dalej rozcieńczasz część, która wykazuje niższe stężenie. Divide et impera. )

Jeśli nie jesteś w stanie zmierzyć stężenia do rzeczywistego zera , to stwierdzenie „to zostało rozcieńczone do zera” nie jest falsyfikowalne, a zatem nienaukowe (patrz Karl Popper), i jako takie nie warte rozważania. ;)

Jestem też fanem Poppera!(oraz Kuhn i Lakatos).W każdym razie: gdybyś znał początkowe stężenie i liczbę podziałów, to nawet gdybyś nie mógł zmierzyć końcowego stężenia, mógłbyś sformułować naukowe stwierdzenie o tym, że * prawdopodobieństwo * wynosi zero :).
Podjąłbym drobny problem z twoim ostatnim akapitem: tylko dlatego, że ty (hipotetyczny naukowiec, który to robi) nie jesteś w stanie zmierzyć stężenia do zera, nie oznacza, że hipoteza, że wynosi zero, jest nienaukowa.Może ktoś inny może to zmierzyć, albo ludzie w przyszłości będą mogli to zmierzyć, albo ma to jakieś fizyczne konsekwencje, których nie jesteś świadomy, lub tak dalej.
@DavidZ Czy możesz wyjaśnić, w jaki sposób którekolwiek z nich uczyniłoby stwierdzenie bardziej „naukowym”?
@Karl Bo jeśli ktoś w przyszłości, dysponujący lepszą technologią, mógłby to sfałszować, to stwierdzenie jest fałszywe.„W tym roztworze nie ma cząsteczek X” jest możliwą do przetestowania prognozą, gdy masz urządzenie wystarczająco precyzyjne, aby wykryć, czy w roztworze znajduje się pojedyncza cząsteczka czegoś.
@probably_someone Balderdash.Stwierdzenie, które może stać się poprawne za pięć lub piętnaście lat, jest dziś * błędne *, kropka.
@Karl Oświadczenie nie „staje się poprawne”, staje się _ mierzalne_.To, czy jest poprawne, czy nie, nie zmienia się.Możesz formułować poprawne stwierdzenia, których nie da się zmierzyć w danym momencie (na przykład Einstein w 1916 roku: „Fale grawitacyjne istnieją” lub Fermi w 1934 roku: „Neutrina istnieją”).Fakt, że nie były one mierzalne w momencie składania propozycji, nie oznacza, że nie miały racji.
@probably_someone Chodzi o to?Esp.w stosunku do pierwotnego tematu?
@Karl Odpowiedziałem na twoje pytanie: stwierdzenie jest „naukowe”, jeśli jest falsyfikowalne.Falsyfikowalność oznacza, że ktoś mógłby to zmierzyć, a nie że ktoś może to zrobić teraz.A falsyfikowalność tak naprawdę nie ma nic wspólnego z poprawnością, więc mówienie o stwierdzeniu, że „staje się poprawne”, nie ma tutaj znaczenia.
@Karl Na przykład, falsyfikowalne stwierdzenie „istnieją sterylne neutrina o określonych parametrach” jest podobne do stwierdzenia „w tym roztworze jest zero cząsteczek X”.Jeśli istnieją sterylne neutrina o tych parametrach, istnieje dająca się zidentyfikować sygnatura eksperymentalna, a gdyby ich nie było, nie widzielibyśmy tej sygnatury.Fakt, że nasze detektory nie są wystarczająco precyzyjne, aby zmierzyć ten podpis, jest jednak nieistotny.Podobnie, istnieją konsekwencje spektrograficzne posiadania pojedynczej cząsteczki X w roztworze i eksperyment z wystarczająco precyzyjnym spektrometrem byłby w stanie to wykryć.
Pozwól nam [kontynuować tę dyskusję na czacie] (https://chat.stackexchange.com/rooms/111587/discussion-between-karl-and-probably-someone).
#4
+5
Oscar Lanzi
2020-08-08 01:50:55 UTC
view on stackexchange narkive permalink

W niektórych materiałach w fazie gazowej uzyskuje się coś w rodzaju zerowego stężenia. W tej odpowiedzi potrójna prężność par galu jest zidentyfikowana jako tak niska, że ​​jej pomiar domyślnie wynosi zero z dużym prawdopodobieństwem.

#5
+4
Mathew Mahindaratne
2020-08-08 01:14:57 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Hipotetycznie myślę, że ograniczenie dla zerowego rozcieńczenia polegałoby na pobraniu próbki rozcieńczonej próbki, że możliwość obecności w niej cząsteczki substancji rozpuszczonej powinna wynosić zero. Aby osiągnąć ten cel, stężenie roztworu powinno być mniejsze niż 10 $ ^ {- 24} $ mocy $ \ left (\ frac {1} {6.022 \ times 10 ^ {23}} = 1,66 \ times 10 ^ {- 24} \ right) $ . Aby to zrobić, jeśli masz $ \ pu {1 M} $ rozwiązania, dodaj kolejny $ \ pu { 1,66 \ times 10 ^ {24} L} $ wody, aby uzyskać to rozcieńczenie. Biorąc pod uwagę, że powierzchnia całego zbiornika wodnego na Ziemi wynosi około $ \ pu {1.3859 \ times 10 ^ {21} L} $ ( $ \ pu {2.5511 \ times 10 ^ 6 mil ^ 3} $ według USGS) może zabraknąć Ci wody, zanim osiągniesz właściwą koncentrację. :-)

Dlatego Raphaël powiedział, że zależy to od tego, jak chcesz to zrobić. Możesz więc użyć procedury zwanej rozcieńczaniem seryjnym.

Jeśli próbujesz znacznie mniej niż litr (powiedzmy 1 µL), wówczas stężenie może być proporcjonalnie wyższe i nadal możesz statystycznie oczekiwać, że w niektórych próbkach znajdzie się zero cząsteczek substancji rozpuszczonej.


To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 4.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...