Keemias on lahused tavaliselt binaarsed, mis tähendab, et need koosnevad kahest komponendist: lahustunud ja lahusti, üks on lahustatav aine ja teine lahustitegur.
Selle põhjal saab need jagada kahte tüüpi, nimelt väärtuslikud lahendused ja empiirilised lahendusedViimased on need, mille puhul lahustunud aine ja lahusti kogust, mida need võivad sisaldada, ei võeta kvantitatiivselt ja täpselt arvesse.
Empiirilistes lahustes on lahustunud ained ja lahustid tavaliselt suhtelised, kuna need võivad muutuda lihtsalt koos kogustega; kui meil on lahus, milles on mõlema elemendi kogused samad, saab mõlemale anda ükskõik kumma nimetuse, kuigi kokkuleppeliselt on aine, mis on lahuses suurem osakaal.
Mis on lahendus?
Mõiste täielikuks mõistmiseks empiirilised lahendused On vaja teada, mis on lahus. Keemias defineeritakse lahust kui homogeenne segumis tavaliselt koosneb osakestest, mis on väiksemad kui 10 aatomit või suhteliselt väikestest molekulidest. Need lahused koosnevad tavaliselt kahest põhiainest: soluudid ja lahustid.
Homogeenne segu on segu, mille komponendid on ühtlaselt jaotatud mikroskoopilisel tasandil, seega ei ole faasid palja silmaga eristatavad. Tüüpilised näited on soolane vesi, gaseeritud jook või hingatav õhk (mitme gaasi segu).
Soluudid
osa soluudid Need on ained, mis lahustuvad segus, kuna neid leidub enamasti väikseim summa Lahusti osas võib lahustunud aine olla tahke, vedelik või gaas, kui see on lahustis ühtlaselt hajutatav. Väga levinud näide on vees lahustuv suhkur.
Lahustid
osa lahustid Need on ained, mis lahustavad lahustunud ainet; neid leidub suuremad proportsioonid kui juba mainitud. Lahusti on keskkond, milles lahustunud aine osakesed dispergeeruvad. Vesi on igapäevaelus kõige levinum lahusti ja seda tuntakse kui universaalne lahusti tänu oma suurepärasele võimele lahustada mitmesuguseid aineid.
Lahendused jagunevad kahte põhitüüpi: need, kus Täpne summa lahustunud aine ja lahusti segus, mida nimetatakse väärtuslikud lahendused või standardlahendused; ja on ka empiirilised lahendusedmis on need, mis ei võimalda nende komponentide kogust täpselt määrata, kuna ei järgita formaalseid mõõtmismeetodeid.
Mis on empiiriline lahendus?
The empiirilised lahendused Need on segud, milles Täpne summa lahustunud aine ja lahusti sisaldust kvantitatiivsete arvutuste või laboratoorsete instrumentide abil. Nendes määratakse kahe vaheline seos kindlaks kvalitatiivne ja kogemuse või isikliku hinnangu põhjal, ilma et kasutataks kontsentratsiooniühikuid nagu molaarsus, normaalsus või protsent.
Empiirilises lahenduses võivad olla kaasatud erinevad agregatsiooniseisundid: neid saab eraldada või kombineerida. tahked ained vedelikes, vedelikud vedelikes, gaasid vedelikes y gaasid gaasidesSuurima mahuga aine toimib üldiselt lahustina ja lahustab väiksemas koguses olevat ainet.
Sõna „empiiriline” viitab asjaolule, et need lahendused on ... tulemus. harjutama ja kogemus isiku kohta, kes neid ette valmistab. Neid tuntakse ka kui kvalitatiivsed lahendusedsest kirjeldus on tehtud selliste terminitega nagu „väike kogus“, „palju“, „näpuotsatäis“ või „lusikatäis“, väljendamata täpseid masse, moole või mahtusid.
Lahustumisaja varieerumine sõltub sellistest teguritest nagu temperatuuron rõhk ja lahustunud aine olemusGaasiliste lahuste puhul määravad need tegurid suuresti gaasi lahustumisvõime lahustis, mis võib potentsiaalselt põhjustada suurema viskoossuse või paksuse, kui gaasilise lahustunud aine kogus on märkimisväärne.
Oluline on märkida, et empiirilised lahendused on igapäevases kontekstis tavalised, näiteks kodud, restoranid, baarid ja köögidIgaüks saab neid valmistada ilma keemiaalase erihariduseta või mõõtevahendeid kasutamata. Näiteks mahla, kokteili või latte valmistamine on tavaliselt empiiriline protsess: vastavalt isiklikule maitsele lisatakse rohkem või vähem.
Empiirilisi lahendusi on viit tüüpi, mis jagunevad lahusti ja lahustunud aine omaduste järgi, nende hulgas on lahjendatud, kontsentreeritud, küllastunud, küllastumata ja üleküllastunudSee klassifikatsioon põhineb lahustuvus ja lahustile lisatud lahustunud aine koguses, kuigi empiirilises kontekstis täpseid numbreid ei kasutata.
Kui segu sisaldab mõlemat ainet vedelate komponentidena, kaotavad nad oma identiteedi algmaterjalidena ja saab tuvastada ainult selle järgi, kummal ainel on samad omadused. rohkem kogust segus. See on väga levinud kokteilide, õlisegude või vedelate kastmete valmistamisel.
Empiiriliste lahenduste omadused
Empiiriliste lahenduste kõige olulisemate omaduste hulgas võib mainida järgmist:
- Tavaliselt valmistatakse neid ette mitteametlikud paigad näiteks kodudes, baarides, kohvikutes, söögitubades või tööstusköökides, mitte uurimislaborites.
- Neid saab valmistada Igaüksilma et oleks vaja erikoolitust keemias või kogemust mahumõõturite või kaalude kasutamisel.
- Need on loodud praktiliste vajaduste rahuldamiseks, näiteks toit, maitse, tekstuur või välimus toidu ja jookide puhul, mitte täpsetel analüütilistel või tööstuslikel eesmärkidel.
- Valdav isiklik maitse, isiklik hinnang ja kogemus: lahustunud ainet lisatakse rohkem või vähem olenevalt soovitud maitsest, värvusest, lõhnast või konsistentsist.
- Kaalumismeetodeid ei järgita ega teostata stöhhiomeetrilised arvutusedSamuti ei kasutata selle valmistamiseks instrumentaalseid seadmeid, näiteks pH-meetreid või bürette.
- Neid üldiselt ei kasutata mahulised materjalid kalibreeritud; selle asemel kasutatakse lusikaid, klaase, kannusid, tasse, sõrmedega "näpuotsaga" või mis tahes igapäevaseid anumaid.
- Rutiinsetes ja uurimislaborites on selle kasutamine harvaesinevsest seal on reprodutseeritavate tulemuste saamiseks vaja teadaoleva kontsentratsiooniga standardiseeritud lahuseid.
- Kõige levinumad empiirilised lahendused on tavaliselt vedelikes lahustunud tahked ained (nagu suhkur vees) või segud vedelik-vedelik (näiteks erinevad liköörid kokteilis).
Empiiriliste lahenduste tüübid
Need tüübid jagunevad vastavalt ainete vastupidavus lahustuma ja ennekõike lahustunud aine kogus segus eksisteerivad, alati kvalitatiivsest vaatenurgast. Peamiste kategooriate hulgas võib mainida järgmisi.
Lahjendatud lahused
Need on need, milles lahusti kogused varjatud lahustunud aine omadega, seega on lahustunud aine osakaal suhteliselt väike. Neid tuntakse ka kui nõrgad lahendusedSee on tingitud lahustunud aine väikesest kogusest. Näiteks kui lisada kuumale kohvile lusikatäis suhkrut, lahustub see lahusti koguse tõttu äärmiselt kiiresti.
Empiirilises lähenemisviisis tuntakse lahjendatud lahust ära selliste omaduste järgi nagu Sile maitse, kahvatu värv o madal näivtihedusNäiteks mahl, mis on valmistatud väga vähese puuviljakontsentraadi ja suure veega, tundub kerge ja mitte eriti magusana.
Kontsentreeritud lahused
Need on need, millel on teatud kogus lahustunud ainet suur võrreldes segus oleva lahusti kogusega või seda võib tõlgendada ka kui maksimaalne summa ainest, mis lahustub selle valmistaja poolt sobivaks peetavas lahustikoguses. Näiteks kui 10 grammi soola pannakse ½ liitrisse vette või kui limonaadile lisatakse suures koguses suhkrut, kuni see muutub väga magusaks.
Tuleb märkida, et puudub täpne piir Empiirilises kontekstis tehakse lahjendatud ja kontsentreeritud lahuste eristamine kvalitatiivsete kriteeriumide, näiteks maitse, värvuse, viskoossuse või tajutava tiheduse alusel. Üks inimene võib pidada jooki kontsentreerituks, teine aga tajub seda vastuvõetavalt magusana.
Küllastumata lahused
Neid iseloomustab see, et neil on väiksem lahustunud aine kogus maksimaalse koguseni, milles lahusti teatud temperatuuri- ja rõhutingimustes lahustuda suudab. Teisisõnu, lahustumine on endiselt võimalik rohkem lahustunud ainet ilma sademe tekkimiseta. Empiiriliselt on need lahused, mille puhul lahustub aine edasi ilma probleemideta, kui lisada rohkem. Näiteks 30 grammi soola 2 liitris vees.
Küllastunud lahused
Need on küllastumata rasvade täielik vastand, kuna neil on maksimaalne lahustunud aine kogus et lahus suudab teatud rõhu- ja temperatuuritingimustes vastu pidada. Kui lahus küllastub, siis lahustunud aine See ei lahustu enamdünaamilise tasakaalu loomine lahustunud ja lahustumata lahustunud aine vahel. Empiirilises praktikas on täheldatud, et olenemata sellest, kui palju segu segatakse, jääb osa lahustunud ainest anuma põhja.
Üleküllastunud lahused
Need sisaldavad isegi suurem kogus lahustunud ainet kui küllastunud lahused samades tingimustes. Need saavutatakse üldiselt suurendades temperatuur Lahusti kogust suurendatakse, et lahustada rohkem lahustunud ainet kui tavaliselt, ja seejärel jahutatakse segu seda häirimata. Ainus viis liigse lahustunud aine lahustununa hoidmiseks on nende tingimuste säilitamine; kui segu jahutatakse või muudetakse, võib suur osa lahustunud ainest naasta algsesse olekusse ja kristalliseeruda.
Üleküllastunud lahused on ebastabiilne Ja väikseimagi löögi või äkilise liigutuse korral või lahustunud aine kristalli sissetoomisel muutuvad need kiiresti küllastunud lahusteks, kusjuures liigne lahustunud aine sadestub välja. See nähtus on väga illustreeriv laborikatsetes ning kommide ja kristalliseeritud maiustuste tootmisel.
Lahuse omadused
Lahendustel on palju omadusi, kuid üks olulisemaid on lahustuvusLahustuvus on lahustunud aine hulk, mis antud temperatuuril suudab lahustis lahustuda, kuni saavutatakse tasakaal. Igal ühendil on oma lahustuvustase, mis sõltub sellistest teguritest nagu selle keemiline olemus ja lahusti iseloom.
Lahuste kontekstis on ka teisi omadusi, mis on seotud nii lahustunud aine kui ka lahustiga. Lahustunud aine omaduste hulgas võib mainida järgmist: elektrijuhtivus (elektrolüütide puhul), aururõhk ja mõju lahuse külmumis- või keemistemperatuurile. Lahusti puhul on olulised sellised omadused nagu Keemispunkt, sulamispunkt ja selle dielektriline konstant.
Mikroskoopiliselt öeldes peab homogeense lahuse moodustumiseks olema teatud molekulide vaheline külgetõmme lahustunud aine ja lahusti omavaheline side, mis ületab lahustunud aine molekulide vahelised tõmbejõud. See põhjustab lahustunud aine osakeste hajumist ja omakorda seondumist lahusti osakestega, luues ühtlase süsteemi.
Klassikaline näide on vesi ja suhkur. Kui paned lusikatäie suhkrut klaasi vette, siis see lahustub, sest veemolekulid on piisavalt tugevad, et... suhelda suhkru molekulidegalagundades suhkru kristallstruktuuri ja ümbritsedes iga lahustunud osakest. Tulemuseks on ühtlane vedelik, milles suhkrukristallid ei ole palja silmaga enam nähtavad.
Paljude empiiriliste lahuste valmistamise viis (segamine, kuumutamine, lahustunud aine jahvatamine) mõjutab samuti lahustumiskiirusTahke lahustunud aine jahvatamine peenteks osakesteks või lahusti temperatuuri tõstmine kiirendab tavaliselt protsessi, isegi kui koguste kvantitatiivset arvestust ei peeta.
Kuidas empiirilisi lahendusi ette valmistatakse?
Empiiriliste lahenduste ettevalmistamisel on valdavad järgmised reeglid: isiklikud maitsed ja praktilised nõudedLahustunud aine ja lahusti kogus sõltuvad segu valmistaja otsustusvõimest, täpseid kaalumisi või täpseid mahumõõtmisi ei kasutata.
Seda tüüpi lahenduses on formaalsed mõõtühikud olematuGrammide või milliliitrite asemel kasutatakse väljendeid nagu "teelusikatäis soola", "tilgake piima", "näpuotsatäis suhkrut" või "kaks sõrme alkoholi", mis on selgelt empiirilised, kuna need ei väljenda kontsentratsiooni täpse massi ega moolide arvu kaudu.
Empiiriliste lahenduste ettevalmistamiseks kasutatavad materjalid on sarnaselt mitteametlikud: lusikad, tassid, klaasid, kannud, peotäied või viilud Neid mõõdetakse sõrmedega. Nendel anumatel puudub kalibreeritud mahuindikaator, seega saavad kaks inimest valmistada erinevaid segusid isegi sama näilise "mõõdu" abil.
Vaatamata sellele ebatäpsusele saavutavad paljud inimesed märkimisväärse tulemuse empiiriline reprodutseeritavus Tänu harjutamisele: nad suudavad valmistada näiteks sama tüüpi kohvi või sama kokteili väga sarnase maitsega arvukatel kordadel, tuginedes üksnes sensoorsele kogemusele.
Empiiriliste lahenduste igapäevased näited
Empiirilised lahendused on igapäevaelus pidevalt kohal. Lisaks hiljem esitatutele on siin mõned lisanäited:
- Kokteili valmistamineKuigi alkoholi ja muude koostisosade kogused on märgitud, varieeruvad need praktikas tavaliselt vastavalt joogi valmistaja või sööja maitsele.
- Kookide ja saiakeste valmistamine: sega munad, jahu, piim, suhkur ja õli kogustes, mida soovitud tekstuuri saavutamiseks sageli lennult kohandatakse.
- Kastmed ja hautisedSoola, vürtside, puljongi või vee kogust reguleeritakse vastavalt soovitud maitsele, ilma kaalumise või täpsete mõõtmisteta.
- Mahlad ja smuutidPuuviljapüree, vee, piima või jää osakaalu muudetakse, et muuta need paksemaks, kergemaks, magusamaks või happelisemaks.
- Infusioonid ja teedLisa kuuma vette „lusikatäis“ või „peotäis“ ürte, kuid see kogus on inimeseti erinev.
8 näidet, mis aitavad leida empiirilisi lahendusi
- Valmistades ette kohv piimagaKuna kohv on tahke (kas terve uba või jahvatatud kohv, mis seejärel ekstraheeritakse), on see lahustunud aine ja piim on vedel lahusti. Sõltuvalt lisatud piima või kohvi kogusest on segu heledam või tumedam, ilma et täpset suhet mõõdetaks.
- Šokolaad ja vesiŠokolaad (pulbriline või sulatatud) on lahustuv aine ja vesi on lahusti. Maitse intensiivsus sõltub sellest, kui palju šokolaadi on lahustunud, mis on selge näide empiirilisest lahendusest.
- Kui see lahusele allutatakse vesi ja õhkTekib udu või vine: õhus hajutatud väikesed veepiisad moodustavad süsteemi, kus gaas toimib dispersioonikeskkonnana.
- Värv ja lahustiÕlivärvi kasutamise hõlbustamiseks tuleb seda vedeldada lahustiga ehk lahjendiga. Lisatava lahjendi kogus sõltub soovitud konsistentsist; täpset mõõte ei ole.
- seebiveegaSelles lahuses on vesi lahustiks ja seep lahustunud aineks. See võib olla ka näide küllastumata või kontsentreeritud lahusest, olenevalt lisatud seebi kogusest.
- Kohv veegaFiltreeritud või lahustuva kohvi valmistamisel veega genereeritakse teine empiiriline lahus, milles vesi toimib lahustina ja kohvi kogust kohandatakse maitse järgi.
- SuhkruvesiSuhkur on lahustatav aine ja vesi on lahusti. Segu magusus sõltub empiiriliselt lisatud kogusest.
- Vesi kunstlike mahladegaNeed joogid on dehüdreeritud tooted, mis toimivad omamoodi maitsestatud suhkruna. Need toimivad samamoodi nagu eelmises näites, kohandades pulbri kogust "silma järgi", et saavutada soovitud maitse.
See näidete kogum näitab, kuidas igapäevaelus valmistatakse pidevalt ette empiirilisi lahendusi, milles ei käsitleta täpseid numbreid ega kontsentratsioone, vaid kasutatakse intuitiivselt ära lahustuvuse, maitse, värvuse ja konsistentsi omadusi.