Løsninger i kjemi er vanligvis binære, noe som betyr at de er bygd opp av to komponenter, løsemiddel og løsemiddel, den ene er stoffet som skal løses opp og den andre løsningsmiddelfaktoren.
Basert på dette kan disse deles inn i to typer, som er verdifulle løsninger og empiriske løsningerSistnevnte er de der mengden av oppløst stoff og løsemiddel de kan inneholde ikke tas i betraktning kvantitativt og nøyaktig.
I empiriske løsninger er løsemidler og løsemidler vanligvis relative, siden de kan endres ganske enkelt med mengdene; hvis vi har en løsning med samme mengde av begge elementene, kan begge navnene tildeles hver, selv om konvensjonen er at stoffet som er i større andel.
Hva er en løsning?
For å forstå begrepet fullt ut empiriske løsninger Det er nødvendig å vite hva en løsning er. I kjemi defineres en løsning som en homogen blandingsom vanligvis består av partikler mindre enn 10 atomer eller relativt små molekyler. Disse løsningene består vanligvis av to hovedstoffer: ubundet og løsningsmidler.
En homogen blanding er en der komponentene er jevnt fordelt på mikroskopisk nivå, slik at fasene ikke kan skilles med det blotte øye. Typiske eksempler er saltvann, en kullsyreholdig drikk eller luften vi puster inn (en blanding av flere gasser).
Oppløsninger
den ubundet Dette er stoffene som løses opp i en blanding, fordi de hovedsakelig finnes i minste mengde Når det gjelder løsningsmiddelet, kan det oppløste stoffet være et fast stoff, en væske eller en gass, så lenge det kan dispergeres jevnt i løsningsmiddelet. Et veldig vanlig eksempel er sukker som løser seg opp i vann.
Løsningsmidler
den løsningsmidler Dette er stoffene som løser opp det oppløste stoffet; disse finnes i større proporsjoner enn den som allerede er nevnt. Løsemiddelet danner mediet der de oppløste partiklene dispergeres. Vann er det vanligste løsningsmiddelet i hverdagen og er kjent som universalt løsemiddel på grunn av dens store evne til å løse opp et bredt utvalg av stoffer.
Løsningene er delt inn i to hovedtyper: de der Nøyaktig mengde av løsemiddel og stoff i en blanding, som kalles verdifulle løsninger eller standardløsninger; og det finnes også empiriske løsningersom er de som ikke tillater nøyaktig bestemmelse av mengden av disse komponentene fordi formelle målemetoder ikke følges.
Hva er en empirisk løsning?
Las empiriske løsninger Dette er blandinger der Nøyaktig mengde av løsemiddel og stoff gjennom kvantitative beregninger eller laboratorieinstrumenter. I disse etableres forholdet mellom de to i en kvalitativ og basert på erfaring eller personlig vurdering, uten å ty til konsentrasjonsenheter som molaritet, normalitet eller prosent.
I en empirisk løsning kan forskjellige aggregeringstilstander være involvert: de kan være separerte eller kombinerte. faste stoffer i væsker, væsker i væsker, gasser i væsker y gasser i gasserStoffet med størst volum fungerer vanligvis som løsningsmiddel og løser opp stoffet som er tilstede i en mindre andel.
Ordet «empirisk» refererer til det faktum at disse løsningene er et produkt av praksis og erfaring av personen som tilbereder dem. De er også kjent som kvalitative løsningerfordi beskrivelsen er laget i termer som «en liten mengde», «mye», «en klype» eller «en skjefull», uten å uttrykke nøyaktige masser, mol eller volumer.
Variasjoner i oppløsningstid vil avhenge av faktorer som temperaturden Presion og det løse stoffets naturNår det gjelder gassformige løsninger, bestemmer disse faktorene i stor grad gassens evne til å oppløses i løsningsmidlet, noe som potensielt kan føre til at den får større viskositet eller tykkelse når mengden gassformig løsemiddel er betydelig.
Det er viktig å merke seg at empiriske løsninger er vanlige i hverdagslige sammenhenger, som i hjem, restauranter, barer og kjøkkenHvem som helst kan tilberede dem uten spesialisert opplæring i kjemi eller bruk av måleinstrumenter. For eksempel er det vanligvis empiriske prosesser å tilberede juice, en cocktail eller en latte: mer eller mindre tilsettes etter personlig smak.
Det finnes fem typer empiriske løsninger som er delt inn avhengig av egenskapene til løsningsmiddelet og det oppløste stoffet, blant dem er fortynnet, The konsentrert, The mettet, The umettet og overmettetDenne klassifiseringen er basert på løselighet og i mengden løsemiddel som er tilsatt løsemiddelet, selv om nøyaktige tall ikke brukes i empirisk kontekst.
Hvis en blanding har begge stoffene som flytende komponenter, mister de sin identitet som de opprinnelige materialene, og man kan bare identifiseres ved hvilket stoff som har de samme egenskapene. mer mengde i blandingen. Dette er veldig vanlig i tilberedningen av cocktailer, oljeblandinger eller flytende sauser.
Kjennetegn ved empiriske løsninger
Blant de mest relevante egenskapene ved empiriske løsninger kan følgende nevnes:
- De tilberedes vanligvis i uformelle omgivelser som for eksempel hjem, barer, kafeer, spisesaler eller storkjøkken, snarere enn i forskningslaboratorier.
- De kan lages av Hvem som helst, uten behov for spesifikk opplæring i kjemi eller erfaring i bruk av volumetriske materialer eller vekter.
- De er laget for å dekke praktiske behov som f.eks. mat, smak, tekstur eller utseende av mat og drikkevarer, snarere enn til presise analytiske eller industrielle formål.
- Det dominerende personlig smak, personlig vurdering og erfaring: mer eller mindre løst stoff tilsettes avhengig av ønsket smak, farge, lukt eller konsistens.
- Ingen veiemetoder følges, og de utføres heller ikke støkiometriske beregningerInstrumentelt utstyr som pH-målere eller byretter brukes heller ikke til fremstillingen.
- De brukes vanligvis ikke volumetriske materialer kalibrert; i stedet brukes skjeer, glass, mugger, kopper, "klyper" med fingrene eller en hvilken som helst hverdagsbeholder.
- I rutine- og forskningslaboratorier er bruken sjeldenfordi der kreves standardiserte løsninger med kjente konsentrasjoner for å oppnå reproduserbare resultater.
- De vanligste empiriske løsningene er vanligvis faste stoffer oppløst i væsker (som sukker i vann) eller blandinger væske-væske (for eksempel forskjellige likører i en cocktail).
Typer av empiriske løsninger
Disse typene er delt inn i henhold til motstand mot stoffer å oppløse og, fremfor alt, av mengde løsemiddel som finnes i blandingen, alltid fra et kvalitativt perspektiv. Blant hovedkategoriene kan følgende nevnes.
Fortynn løsninger
Dette er de der mengdene av løsemiddel obskur til de av løst stoff, så andelen av løst stoff er relativt liten. De er også kjent som svake løsningerDette skyldes den lille mengden oppløst stoff. Et eksempel på dette ville være når du tilsetter en skje sukker i kaffe som har høy eller varm temperatur; det vil løse seg opp ekstremt raskt takket være mengden løsemiddel.
I den empiriske tilnærmingen gjenkjennes en fortynnet løsning av egenskaper som Glatt smak, blek farge o lav tilsynelatende tetthetFor eksempel oppfattes en juice laget med svært lite fruktkonsentrat og mye vann som lett og ikke særlig søt.
Konsentrerte løsninger
Dette er de som inneholder en viss mengde løsemiddel stor sammenlignet med mengden løsemiddel som er tilstede i blandingen, eller det kan også tolkes som maksimalbeløp av stoffet som løses opp i den mengden løsemiddel som personen som tilbereder det anser som passende. Et eksempel på dette ville være når 10 gram salt helles i ½ liter vann, eller når en stor mengde sukker tilsettes limonade til den blir veldig søt.
Det skal bemerkes at det ikke finnes noen nøyaktig grense I en empirisk kontekst skilles det mellom fortynnede og konsentrerte løsninger i henhold til kvalitative kriterier, som smak, farge, viskositet eller opplevd tetthet. Én person kan anse en drikk som konsentrert mens en annen oppfatter den som akseptabelt søt.
Umettede løsninger
Disse kjennetegnes ved å ha en lavere mengde løsemiddel til den maksimale mengden som løsningsmidlet kan oppløses under visse temperatur- og trykkforhold. Med andre ord er det fortsatt mulig å oppløse mer oppløst stoff uten at det dannes et bunnfall. Empirisk sett er dette løsninger der det fortsetter å oppløses uten problemer hvis det tilsettes mer løst stoff. Et eksempel ville være 30 gram salt i 2 liter vann.
Mettede løsninger
De er det stikk motsatte av umettede fettsyrer, fordi de har maksimal mengde løsemiddel som løsningen kan holde under visse trykk- og temperaturforhold. Når en løsning blir mettet, vil det oppløste materialet Den løser seg ikke lenger oppskaper en dynamisk likevekt mellom det oppløste og det uoppløste stoffet. I empirisk praksis observeres det at uansett hvor mye blandingen omrøres, forblir noe av det oppløste stoffet på bunnen av beholderen.
Overmettede løsninger
Disse inneholder til og med større mengde løsemiddel enn mettede løsninger under de samme forholdene. De oppnås vanligvis ved å øke temperatur Løsemiddelmengden økes for å løse opp mer løsemiddel enn vanlig, og deretter avkjøles blandingen uten å forstyrre den. Den eneste måten å holde overflødig løsemiddel oppløst på er å opprettholde disse forholdene. Hvis blandingen avkjøles eller utsettes for endringer, kan mye av løsemiddelet gå tilbake til sin opprinnelige tilstand og krystallisere.
Overmettede løsninger er ustabil Og ved det minste støt eller den minste plutselige bevegelsen, eller ved introduksjon av en oppløst krystall, blir de raskt mettede løsninger, der overflødig oppløst stoff utfelles. Dette fenomenet er svært illustrerende i laboratorieeksperimenter og i produksjonen av godteri og krystalliserte søtsaker.
Løsningsegenskaper
Løsninger har mange egenskaper, men en av de viktigste er løselighetLøselighet er mengden av et løst stoff som ved en gitt temperatur kan løses opp i et løsningsmiddel inntil likevekt er nådd. Hver forbindelse har sitt eget løselighetsnivå, som avhenger av faktorer som dens kjemiske natur og løsningsmidlets natur.
I sammenheng med løsninger er det også andre egenskaper knyttet til både det oppløste stoffet og løsningsmidlet. Blant egenskapene til det oppløste stoffet kan vi nevne følgende: elektrisk ledningsevne (i tilfelle elektrolytter), damptrykk og effekten på fryse- eller kokepunktet til løsningen. For løsningsmidlet gjelder egenskaper som Kokepunkt, The smeltepunkt og dens dielektriske konstant.
Mikroskopisk sett må det være en viss mengde for at en homogen løsning skal dannes. tiltrekning mellom molekyler av det oppløste stoffet og løsningsmidlet, som overvinner de tiltrekkende kreftene mellom de oppløste molekylene alene. Dette fører til at de oppløste partiklene sprer seg og i sin tur binder seg til løsningsmiddelpartiklene, noe som skaper et ensartet system.
Et klassisk eksempel er vann og sukker. Når du har en skje med sukker i et glass vann, vil det løse seg opp fordi vannmolekylene er sterke nok til å... samhandler med sukkermolekylerbryter ned sukkerets krystallinske struktur og omgir hver oppløste partikkel. Resultatet er en jevn væske der sukkerkrystaller ikke lenger er synlige for det blotte øye.
Måten mange empiriske løsninger fremstilles på (omrøring, oppvarming, maling av det oppløste stoffet) påvirker også oppløsningshastighetÅ male et fast stoff til fine partikler eller øke temperaturen på løsningsmidlet fremskynder vanligvis prosessen, selv når det ikke føres noen kvantitativ oversikt over mengdene.
Hvordan utarbeides empiriske løsninger?
Ved utarbeidelse av empiriske løsninger gjelder følgende: personlig smak og praktiske kravMengden av løst stoff og mengden av løsemiddel avhenger av vurderingen til personen som tilbereder blandingen, uten å bruke nøyaktige veiinger eller presise volumetriske målinger.
I denne typen løsning er de formelle måleenhetene ikke-eksisterendeI stedet for gram eller milliliter brukes uttrykk som «en teskje salt», «en skvett melk», «en klype sukker» eller «to fingre brennevin», som tydeligvis er empiriske fordi de ikke uttrykker konsentrasjonen i form av den nøyaktige massen eller antall mol som er tilstede.
Materialene som brukes til å utarbeide empiriske løsninger er tilsvarende uformelle: skjeer, kopper, glass, mugger, håndfuller eller skiver Disse måles med fingrene. Disse beholderne mangler en kalibrert volumindikator, slik at to personer kan tilberede forskjellige blandinger selv med samme tilsynelatende «mål».
Til tross for denne mangelen på presisjon, oppnår mange mennesker en bemerkelsesverdig empirisk reproduserbarhet Takket være øvelse: de kan for eksempel tilberede samme type kaffe eller samme cocktail med en veldig lik smak ved en rekke anledninger, utelukkende basert på sensorisk erfaring.
Hverdagseksempler på empiriske løsninger
Empiriske løsninger er en konstant tilstedeværelse i hverdagen. Noen ytterligere eksempler, utover de som presenteres senere, er:
- CocktailtilberedningSelv om mengder brennevin og andre ingredienser er angitt, varierer de i praksis vanligvis etter smaken til personen som tilbereder drinken eller spisestedet.
- Å lage kaker og bakverkBland egg, mel, melk, sukker og olje i mengder som ofte justeres underveis for å oppnå ønsket tekstur.
- Sauser og gryteretterMengden salt, krydder, kraft eller vann justeres etter ønsket smak, uten veiing eller nøyaktige målinger.
- Juice og smoothiesAndelen fruktkjøtt, vann, melk eller is modifiseres for å gjøre dem tykkere, lettere, søtere eller surere.
- Infusjoner og teTilsett «en skje» eller «en håndfull» urter i varmt vann, men mengden varierer fra person til person.
8 eksempler som bidrar til å bestemme empiriske løsninger
- Når man tilbereder en kaffe med melkKaffen, som er et fast stoff (enten hele bønner eller malt kaffe, som deretter ekstraheres), blir sett på som det oppløste stoffet, og melken som løsemiddelet, som er en væske. Avhengig av hvor mye melk eller kaffe som tilsettes, vil blandingen være lysere eller mørkere, uten at det nøyaktige forholdet måles.
- Sjokolade og vannSjokoladen (pulverisert eller smeltet) er det oppløste stoffet og vannet er løsningsmiddelet. Smakens intensitet vil avhenge av hvor mye sjokolade som er oppløst, et tydelig eksempel på en empirisk løsning.
- Når den utsettes for en løsning vann og luftTåke eller dis oppnås: små vanndråper spredt i luften danner et system der gassen fungerer som et dispersjonsmedium.
- Maling og tynnerFor å gjøre oljemaling enklere å bruke, må den tynnes med tynner, løsningsmiddelet som brukes til dette formålet. Mengden tynner som tilsettes avhenger av ønsket konsistens; det finnes ingen nøyaktig måling.
- såpete vannI denne løsningen er vann løsningsmiddelet og såpe er et løst stoff. Dette kan også tjene som et eksempel på en umettet eller konsentrert løsning, avhengig av hvor mye såpe som tilsettes.
- Kaffe med vannNår man tilbereder filtrert kaffe eller pulverkaffe med vann, genereres det en annen empirisk løsning, der vannet fungerer som et løsemiddel og mengden kaffe justeres etter smak.
- SukkervannSukkeret er stoffet som skal løses opp, og vannet er løsningsmidlet. Blandingens søthet avhenger av mengden som tilsettes empirisk.
- Vann med kunstige juicerDisse drikkene er dehydrerte produkter som fungerer som en slags smaksatt sukker. De fungerer på samme måte som i forrige eksempel, og justerer mengden pulver «etter øye» for å oppnå ønsket smak.
Hele dette eksemplet viser hvordan det i hverdagen stadig utarbeides empiriske løsninger der eksakte tall eller konsentrasjoner ikke håndteres, men egenskapene til løselighet, smak, farge og konsistens utnyttes intuitivt.