Domanda:
È possibile raggiungere un livello di concentrazione "veramente zero"?
Kara Kirkland
2020-08-07 22:41:17 UTC
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Se prendiamo una soluzione acquosa e la diluiamo sempre di più, la concentrazione della soluzione arriverà mai a zero? Direi di no, semplicemente perché la diluizione totale implica che tutte le molecole del soluto siano letteralmente scomparse. Ma il fatto che io non sia in grado di capire dove sono finite le molecole non rende affatto convincente la mia tesi. Sono portato a credere che ci sia una risposta e / o una spiegazione di gran lunga migliore alla mia domanda

AGGIORNAMENTO: sebbene sia vero che questa domanda assomiglia molto a quella collegata, la risposta fornita in questa domanda è una molto meglio in quanto fornisce una visione molto più approfondita del processo di diluizione.

L'omeopatia lo fa sempre :)
Scusa, Alchimista;semplicemente non è vero.L'omeopatia non solo riconosce, ma dipende in larga misura dall'idea che nulla di simile potrebbe mai essere possibile.
@RobbieGoodwin Stai prendendo la logica dell'omeopatia per valore nominale e usandola per giustificare l'omeopatia quando dici questo, quindi ovviamente questa sarebbe la conclusione.
Ovviamente potresti trovare una bottiglia tra gli altri miliardi di miliardi contenente 1 molecola della sostanza diluita.Non si classifica come una soluzione di quella particolare roba in quanto puoi trovare qualunque cosa esista.Non volevo essere troppo serio perché l'argomento non merita.Ma c'è un bel commento di @ Karl qui sotto.Anche come curiosità.Partendo da un cucchiaio di NaCl non c'è abbastanza acqua nell'universo conosciuto per ottenere una soluzione omeopatica C 60 in un solo passaggio !!!
Questa è una delle domande in cui "In teoria, non c'è differenza tra teoria e pratica. In pratica, c'è."
@DKNguyen Non stavo prendendo nulla di alcun valore ... semplicemente ripetendo uno dei principi di base dell'omeopatia.Questo non giustifica nulla, e non volevo.Quando dici "certo che sarebbe la conclusione" a quale conclusione stavi pensando?
Cinque risposte:
#1
+34
Raphaël
2020-08-07 23:01:00 UTC
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Dipende da come lo diluisci. Se prendi una soluzione acquosa di A e aggiungi solo acqua pura (assolutamente 100% di acqua), la concentrazione di A non sarà mai del tutto nulla. In questo caso, tuttavia, raggiungerai un punto in cui la concentrazione di A è così piccola da poter essere considerata nulla per le tue applicazioni.

Se, invece, diluisci la soluzione, prendi un campione, quindi diluisci quel campione (e così via), potresti raggiungere una concentrazione di esattamente 0M. Immagina di aver diluito la soluzione abbastanza da contenere esattamente 1 molecola di A. Quando prendi il tuo campione per la successiva diluizione, se questa molecola non è nel campione, la concentrazione sarà esattamente nulla. Se si trova nel campione, potrebbe essere lasciato indietro quando si estrae il campione successivo, o il successivo e così via.

In pratica, tuttavia, l'acqua che si utilizza per la diluizione sarà probabilmente contengono impurità. Forse non raggiungerai esattamente 0M, ma la concentrazione potrebbe essere così piccola da non essere rilevabile e non avere conseguenze misurabili.

"... diluisci la soluzione, prendi un campione, quindi diluiscilo (e così via), potresti raggiungere una concentrazione di esattamente 0M."È stupefacente.Questo è il tipo di soluzione che stavo cercando!
@KaraKirkland Vale la pena menzionare, esplicitamente, che il motivo per cui funziona è perché una soluzione non è un mezzo continuo: se lo fosse, non potresti mai arrivare a zero.Puoi arrivare a zero solo perché le molecole sono * discrete *.
Capisco che non sarebbe nello spirito della risposta, ma se stai facendo una diluizione seriale con l'obiettivo esplicito di arrivare a concentrazione zero, potresti semplicemente saltare la parte in cui aggiungi una qualsiasi della soluzione originale al solvente eci arriverai più velocemente
@Paul Ma l'acqua ha memoria!Chiedi a qualsiasi omeopata!
@Raphaël Suggerisco che non dipende da "come lo diluisci";la differenza tra i tuoi esempi non è la concentrazione finale ma semplicemente il tempo impiegato;quanto sia puro il solvente acquoso ha poco a che fare con la quantità di soluto che rimane ... "... così piccolo che può essere considerato nullo ..." è un giudizio, non un tecnicismo. Da un campione diluito diluito ulteriormente, non si potrebbe più raggiungere una concentrazione esattamente di 0M;solo più velocemente. Come puoi immaginare una reale diluizione a 1 molecola?Indovina che 12, o 397 o quante più diluizioni fanno il trucco?
@RobbieGoodwin se ho una scatola con 99 palline rosse e una gialla, la concentrazione di palline gialle è dell'1%.Se aggiungo un milione di palline rosse, la concentrazione è di circa 1 ppm.Se scarico metà del contenuto di quella scatola in un'altra scatola, avrò una scatola con circa 2 ppm di palline gialle e un'altra con esattamente 0 ppm di palline gialle.Lo stesso vale per le molecole nelle soluzioni, SONO processi diversi.
@llama Coo;grazie per quello!
#2
+13
M. Farooq
2020-08-08 03:27:01 UTC
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Per un chimico analitico, il concetto di concentrazione zero non esiste . La concentrazione non può essere esattamente 0! Solo un limite di rilevamento può essere sviluppato in termini di statistiche. Questo è il motivo per cui un utente senior rispettabile qui ha scritto un'intera monografia su questo argomento. Supponi di avere una soluzione NaCl e la cosiddetta "acqua pura" *, a prescindere da quante diluizioni esegui, non puoi dire con il 100% di sicurezza che non è rimasto un solo ione sodio nella soluzione ora.

* L'acqua pura non può esistere in nessun laboratorio ordinario.

C'è molto spazio in fondo, come si suol dire, e suppongo che questo includa spazio per le impurità.La concentrazione più bassa (indirettamente) misurata che conosco in una soluzione in fase condensata proviene da [uno studio di rilevamento della materia oscura] (https://arxiv.org/abs/2006.09721), dove gli autori propongono un 14 yM (che è ** yoctomolar **) la concentrazione di trizio nello xeno liquido può aver prodotto abbastanza rumore da mascherare i segnali dal decadimento della materia oscura.In qualche modo rimane ancora dopo una purificazione molto rigorosa, e anche se il trizio stesso è un radioisotopo in tracce con una modesta emivita.
Un bell'esempio.Nessun reagente è puro al 100%.
@NicolauSakerNeto senza risposta in Physics SE: [Come verrà rimossa la possibilità di decadimento della contaminazione da trizio dai dati XENONnT?] (Https://physics.stackexchange.com/q/560249/83380)
@uhoh, una domanda non correlata.Hai qualcosa riguardo al reticolo di echelle e alla dispersione incrociata.Vorrei porre una domanda al riguardo, ma per quanto riguarda un sito pertinente?Ho un reticolo echelle (per divertimento) e voglio vedere uno spettro 2D in una configurazione semplice che potrebbe essere una semplice scatola di cartone.
Ricerca, ci sono [10 post in Astronomy SE] (https://astronomy.stackexchange.com/search?q=echelle) e [8 in Physics SE] (https://physics.stackexchange.com/search?q=echelle) che contengono "echelle" e molti sono interessanti.Sembra che quelli in Physics SE indichino che c'è più possibilità di una "risposta basata sul fai-da-te" lì, ma ci sono alcuni astronomi osservatori attivi in Astronomy SE che potrebbero davvero divertirsi a rispondere a questa domanda fintanto che dici che potrebbe usarla peranalizzare la luce solare o qualcosa di astronomico.
Cerchiamo di [continuare questa discussione in chat] (https://chat.stackexchange.com/rooms/111555/discussion-between-uhoh-and-m-farooq).
Devi scegliere molecole più grandi, che non sono ubiquitarie nell'ambiente.
Se stai facendo una diluizione seriale, c'è ancora la possibilità che sia presente almeno una singola molecola.Da qui il punto che nella chimica analitica, la concentrazione zero * non * esiste.Nessuno può "misurare" la concentrazione zero.Non ha nemmeno alcun significato legale.
Potete fornire un riferimento per sostenere una dichiarazione generale come quella fatta nella prima frase?Sembra un'opinione.Direi che se realizzi i tuoi campioni diluendo con un tampone noto che non contiene il soluto (la soluzione stock di soluto è l'unica fonte di soluto), il tampone avrebbe concentrazione zero del soluto.Circolare, ma non controverso.
A proposito, è comunemente noto come misurazione "vuota".
Buck Thorn, c'è un bel libro sottile, "Due documenti sul limite di rilevamento di una procedura analitica completa" H. Kaiser.
@M.Farooq Sembra che il tuo «Kaiser» (con «ai») non sia lo stesso delle unità Kayser prima di $ \ mbox {cm} ^ {- 1} $ / wavenumbers in spettroscopia.
Non ci sono due diversi Kayser e Kaiser.H. Kaiser era all'Institute for Spectrochemistry Dortmund.Quella Kayser è una storia piuttosto vecchia!Vedi Zum Problem der Nachweisegrenze in Z. Analyt.Chem.1965, 209, 1. Questo libro è la traduzione dei suoi due famosi articoli.
@uhoh, Ho pubblicato la query su echelle, se vuoi controllare!
Grazie Farooq dovrò dare un'occhiata.
Avrei formulato un po 'diversamente: non è che non possa esistere - solo che non possiamo essere sicuri che (dove = in quale bottiglia) abbiamo una concentrazione zero.Quindi inserisci considerazioni pratiche come impurità e omogeneizzazione.Quest'ultimo renderà particolarmente difficile impostare un limite superiore valido sulla concentrazione che si può effettivamente avere in una delle bottiglie "zero conc".
@M.Farooq Possiamo rilevare le righe spettrali da un singolo atomo isolato.Non sarebbe possibile, con uno spettrometro sufficientemente sensibile, rilevare le righe spettrali di una singola molecola in soluzione?
Sì, può essere in linea di principio e su un pezzo di carta, ma dimmi come saresti sicuro al "100%" che ci sia un singolo atomo in quella soluzione e come prepareremmo praticamente una tale soluzione?
I commenti non sono destinati a discussioni estese.Esiste già una chat room associata a questo post: https://chat.stackexchange.com/rooms/111555/discussion-between-uhoh-and-m-farooq Per favore usa questa stanza.
#3
+8
Karl
2020-08-08 02:58:41 UTC
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Inequivocabilmente sì! Se il tuo soluto è qualcosa di cui puoi identificare una singola molecola in un campione di solvente macroscopico (diciamo un colorante fluorescente), puoi diluirlo fino a zero ed esserne sicuro.

( Per i pignoli: questo può essere fatto in un numero finito di passaggi, se dividi la soluzione in due dopo ogni passaggio e continui a diluire la parte che mostra una concentrazione inferiore. Divide et impera. )

Se non sei in grado di misurare la concentrazione fino allo zero effettivo, l'affermazione "questo è stato diluito a zero" non è falsificabile, quindi non scientifica (vedi Karl Popper), e come tale non vale la pena riflettere. ;)

Sono anche un fan di Popper!(e Kuhn e Lakatos).Comunque: se conoscessi la concentrazione iniziale e il numero di divisioni, anche se non potessi misurare la concentrazione finale, potresti fare un'affermazione scientifica sulla sua * probabilità * di essere zero :).
Vorrei affrontare un problema minore con il tuo ultimo paragrafo: solo perché tu (l'ipotetico scienziato che fa questo) non sei in grado di misurare la concentrazione fino a zero non significa che l'ipotesi che sia zero non sia scientifica.Forse qualcun altro può misurarlo, o le persone in futuro saranno in grado di misurarlo, o ha qualche conseguenza fisica di cui non sei a conoscenza, o così via.
@DavidZ Puoi spiegare come qualcuno di questi renderebbe l'affermazione più "scientifica"?
@Karl Perché se qualcuno in futuro, con una tecnologia migliore, potesse falsificarlo, allora l'affermazione è falsificabile."Ci sono zero molecole di X in questa soluzione" è una previsione verificabile quando si dispone di un dispositivo sufficientemente preciso da rilevare se c'è una singola molecola di qualcosa in una soluzione.
@probably_someone Balderdash.Un'affermazione che potrebbe diventare corretta in cinque o quindici anni è * sbagliata * oggi, punto.
@Karl L'affermazione non "sta diventando corretta", sta diventando _measurable_.Che sia corretto o meno non cambia.Puoi fare affermazioni corrette che non sono misurabili al momento (per esempio, Einstein nel 1916: "Le onde gravitazionali esistono", o Fermi nel 1934: "I neutrini esistono").Il fatto che non fossero misurabili al momento della proposta non significa che non fossero corrette.
@probably_someone Il tuo punto è?Esp.in relazione all'argomento originale?
@Karl Ho risposto alla tua domanda: un'affermazione è "scientifica" se è falsificabile.Falsificabile significa che qualcuno _poteva plausibilmente_ misurarlo, non che qualcuno lo possa fare _ adesso_.E la falsificabilità non ha davvero nulla a che fare con la correttezza, quindi parlare di un'affermazione "che diventa corretta" non è realmente rilevante qui.
@Karl Ad esempio, l'affermazione falsificabile "esistono neutrini sterili con determinati parametri" è proprio come l'affermazione "ci sono zero molecole di X in questa soluzione".Se esistono neutrini sterili con questi parametri, c'è una firma sperimentale identificabile, e se non esistono, non vedremmo quella firma.Il fatto che i nostri rilevatori non siano sufficientemente precisi per misurare quella firma è ancora irrilevante.Allo stesso modo, ci sono conseguenze spettrografiche per avere una singola molecola di X in soluzione, e un esperimento con uno spettrometro sufficientemente preciso sarebbe in grado di rilevarlo.
Cerchiamo di [continuare questa discussione in chat] (https://chat.stackexchange.com/rooms/111587/discussion-between-karl-and-probably-someone).
#4
+5
Oscar Lanzi
2020-08-08 01:50:55 UTC
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Qualcosa come una concentrazione zero si ottiene nella fase vapore in alcuni materiali. In questa risposta la tensione di vapore a tre punti del gallio viene identificata come così bassa che una sua misurazione è impostata su zero con un'alta probabilità.

#5
+4
Mathew Mahindaratne
2020-08-08 01:14:57 UTC
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Ipoteticamente, penso che la limitazione per la diluizione zero sarebbe quando prendi un campione di campione diluito la possibilità di avere una molecola di soluto dovrebbe essere zero. Per raggiungere questo obiettivo, la concentrazione della tua soluzione dovrebbe essere inferiore a $ 10 ^ {- 24} $ in potenza $ \ left (\ frac {1} {6.022 \ times 10 ^ {23}} = 1,66 \ times 10 ^ {- 24} \ right) $ . Per farlo, se hai $ \ pu {1 M} $ di soluzione, dovresti aggiungere un altro $ \ pu { 1,66 \ volte 10 ^ {24} L} $ di acqua per ottenere quella diluizione. Considerando che l'intero corpo idrico della Terra è di circa $ \ pu {1.3859 \ times 10 ^ {21} L} $ ( $ \ pu {2.5511 \ times 10 ^ 6 mile ^ 3} $ secondo USGS) potresti rimanere senza acqua prima di ottenere la giusta concentrazione. :-)

Ecco perché Raphaël ha detto che dipende da come lo vuoi fare. Quindi, puoi usare la procedura chiamata diluizione seria.

Se campionate sostanzialmente meno di un litro (diciamo, 1 µl), la concentrazione può essere proporzionalmente più alta e potete ancora statisticamente aspettarvi di trovare zero molecole del soluto in alcuni campionamenti.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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