Frage:
Ist es möglich, eine Konzentration von "wirklich Null" zu erreichen?
Kara Kirkland
2020-08-07 22:41:17 UTC
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Wenn wir eine wässrige Lösung nehmen und sie immer weiter verdünnen, wird die Konzentration der Lösung jemals Null werden? Ich würde nein sagen, einfach weil eine vollständige Verdünnung impliziert, dass alle Moleküle des gelösten Stoffes buchstäblich verschwunden sind. Aber die Tatsache, dass ich nicht herausfinden kann, wohin die Moleküle gegangen sind, macht meine Argumentation überhaupt nicht zwingend. Ich werde zu der Überzeugung gebracht, dass es eine weitaus bessere Antwort und / oder Erklärung auf meine Frage gibt.

UPDATE: Obwohl diese Frage der verknüpften sehr ähnlich ist, lautet die Antwort in dieser Frage a viel besser, da es einen viel tieferen Einblick in den Verdünnungsprozess gibt.

Homöopathie macht es die ganze Zeit :)
Entschuldigung, Alchimista;das stimmt einfach nicht.Die Homöopathie erkennt nicht nur, sondern hängt in hohem Maße von der Idee ab, dass so etwas niemals möglich sein könnte.
@RobbieGoodwin Sie nehmen die Logik der Homöopathie zum Nennwert und verwenden sie, um die Homöopathie zu rechtfertigen, wenn Sie das sagen. Das wäre natürlich die Schlussfolgerung.
Natürlich könnten Sie unter anderem eine Flasche finden, die Milliarden von Milliarden enthält und 1 Molekül des verdünnten Materials enthält.Es wird nicht als Lösung für dieses spezielle Material klassifiziert, da Sie alles finden können, was existiert.Ich wollte nicht zu ernst sein, weil das Thema es nicht verdient.Aber es gibt unten einen schönen Kommentar von @ Karl.Auch aus Neugier.Ausgehend von einem Löffel NaCl gibt es im bekannten Universum nicht genug Wasser, um in einem Schritt eine homöopathische C 60 -Lösung zu erhalten !!!
Dies ist eine der Fragen, bei denen "In der Theorie gibt es keinen Unterschied zwischen Theorie und Praxis. In der Praxis gibt es einen."
@DKNguyen Ich nahm nichts auf jeden Fall… ich wiederholte einfach einen der Grundprinzipien der Homöopathie.Das rechtfertigt nichts, und ich wollte es auch nicht rechtfertigen.Wenn Sie sagen "natürlich wäre das die Schlussfolgerung", an welche Schlussfolgerung haben Sie gedacht?
Fünf antworten:
Raphaël
2020-08-07 23:01:00 UTC
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Es hängt davon ab, wie Sie es verdünnen. Wenn Sie eine wässrige Lösung von A nehmen und nur reines Wasser (absolut 100% Wasser) hinzufügen, wird die Konzentration von A niemals ganz Null sein. In diesem Fall erreichen Sie jedoch einen Punkt, an dem die Konzentration von A so gering ist, dass sie für Ihre Anwendungen als null angesehen werden kann.

Wenn Sie die Lösung jedoch verdünnen, nehmen Sie eine Probe und verdünnen Sie sie Mit dieser Probe (und so weiter) könnten Sie eine Konzentration von genau 0 M erreichen. Stellen Sie sich vor, Sie haben die Lösung so weit verdünnt, dass sie genau 1 Molekül A enthält. Wenn Sie Ihre Probe für die nächste Verdünnung entnehmen und dieses Molekül nicht in der Probe enthalten ist, ist die Konzentration genau null. Wenn es sich zufällig in der Probe befindet, kann es beim Entnehmen der nächsten oder der nächsten Probe usw. zurückbleiben.

In der Praxis wird das Wasser, das Sie für die Verdünnung verwenden, wahrscheinlich sein Verunreinigungen enthalten. Sie werden vielleicht nicht genau 0 M erreichen, aber die Konzentration könnte so gering sein, dass sie nicht nachweisbar ist und keine messbaren Konsequenzen hat.

"... die Lösung verdünnen, eine Probe entnehmen, dann diese Probe verdünnen (und so weiter), Sie könnten eine Konzentration von genau 0 M erreichen."Das ist erstaunlich.Das ist die Art von Lösung, nach der ich gesucht habe!
@KaraKirkland Es ist ausdrücklich zu erwähnen, dass dies funktioniert, weil eine Lösung kein kontinuierliches Medium ist - wenn es so wäre, könnten Sie niemals auf Null kommen.Sie können nur auf Null kommen, weil Moleküle * diskret * sind.
Ich verstehe, dass dies nicht im Sinne der Antwort wäre, aber wenn Sie eine Reihenverdünnung mit dem expliziten Ziel durchführen, eine Konzentration von Null zu erreichen, können Sie einfach den Teil überspringen, in dem Sie dem Lösungsmittel und eine der ursprünglichen Lösungen hinzufügenSie werden schneller dorthin gelangen
@Paul Aber Wasser hat Gedächtnis!Fragen Sie jeden Homöopathen!
@Raphaël Ich schlage vor, es hängt nicht davon ab, "wie Sie es verdünnen";Der Unterschied zwischen Ihren Beispielen besteht nicht in der Endkonzentration, sondern lediglich in der Zeit, die benötigt wird.Wie rein das Wasserlösungsmittel ist, hat wenig damit zu tun, wie viel gelöster Stoff noch übrig ist… "... so klein, dass es als null angesehen werden kann ..." ist ein Urteil, keine technische Frage. Aus einer weiter verdünnten verdünnten Probe konnte man keine Konzentration von genau 0 M mehr erreichen;nur schneller. Wie können Sie sich eine echte Verdünnung auf 1 Molekül vorstellen?Ratet mal, dass 12 oder 397 oder wie viele Verdünnungen den Trick machen?
@RobbieGoodwin Wenn ich eine Box mit 99 roten Kugeln und einer gelben Kugel habe, beträgt die Konzentration der gelben Kugeln 1%.Wenn ich eine Million rote Kugeln hinzufüge, beträgt die Konzentration ungefähr 1 ppm.Wenn ich die Hälfte des Inhalts dieser Schachtel in eine andere Schachtel lege, habe ich eine Schachtel mit etwa 2 ppm gelben Kugeln und eine andere mit genau 0 ppm gelben Kugeln.Das gleiche gilt für Moleküle in Lösungen, sie sind unterschiedliche Prozesse.
@llama Coo;Dank dafür!
M. Farooq
2020-08-08 03:27:01 UTC
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Für einen analytischen Chemiker existiert das Konzept der Nullkonzentration nicht . Die Konzentration kann nicht genau 0 sein! In Bezug auf die Statistik kann nur eine Nachweisgrenze entwickelt werden. Aus diesem Grund hat ein angesehener Senior-Benutzer hier eine ganze Monographie zu diesem Thema verfasst. Angenommen, Sie haben eine NaCl-Lösung und sogenanntes "reines Wasser" *. Unabhängig davon, wie viel Sie verdünnen, können Sie nicht mit 100% iger Sicherheit sagen, dass sich jetzt kein Natriumion mehr in der Lösung befindet.

* In keinem normalen Labor kann reines Wasser vorhanden sein.

Unten ist viel Platz, wie sie sagen, und ich nehme an, dies schließt Platz für Verunreinigungen ein.Die niedrigste (indirekt) gemessene Konzentration, die ich in einer Kondensationsphasenlösung kenne, stammt aus [einer Studie zum Nachweis dunkler Materie] (https://arxiv.org/abs/2006.09721), in der die Autoren eine 14 yM (das ist ** yoktomolar *) vorschlagen.*) Die Konzentration von Tritium in flüssigem Xenon hat möglicherweise genug Rauschen erzeugt, um Signale vom Zerfall der dunklen Materie zu maskieren.Irgendwie bleibt es auch nach sehr strenger Reinigung erhalten, und obwohl Tritium selbst ein Spurenradioisotop mit bescheidener Halbwertszeit ist.
Sehr schönes Beispiel.Kein Reagenz ist 100% rein.
@NicolauSakerNeto in Physics SE unbeantwortet: [Wie wird die Möglichkeit des Zerfalls der Tritiumkontamination aus den XENONnT-Daten entfernt?] (Https://physics.stackexchange.com/q/560249/83380)
@uhoh, eine nicht verwandte Frage.Tun Sie etwas über Echelle-Gitter und Kreuzdispersion.Ich möchte eine Frage dazu stellen, aber was ist mit einer relevanten Site?Ich habe ein Echelle-Gitter (zum Spaß) und ich möchte ein 2D-Spektrum in einer einfachen Konfiguration sehen, die eine einfache Pappschachtel sein könnte.
Bei der Suche gibt es [10 Beiträge in Astronomy SE] (https://astronomy.stackexchange.com/search?q=echelle) und [8 in Physics SE] (https://physics.stackexchange.com/search?q=)echelle), die "echelle" enthalten und viele sind interessant.Es sieht so aus, als ob diejenigen in Physics SE darauf hinweisen, dass es dort eher eine Chance auf eine "DIY-basierte Antwort" gibt, aber es gibt einige Beobachtungsastronomen, die in Astronomy SE aktiv sind und die es wirklich genießen könnten, dies zu beantworten, solange Sie erwähnen, dass es möglicherweise verwendet wirdSonnenlicht oder etwas Astronomisches analysieren.
Lassen Sie uns [diese Diskussion im Chat fortsetzen] (https://chat.stackexchange.com/rooms/111555/discussion-between-uhoh-and-m-farooq).
Sie müssen sich für größere Moleküle entscheiden, die auch in der Umwelt nicht allgegenwärtig sind.
Wenn Sie eine Reihenverdünnung durchführen, besteht dennoch die Möglichkeit, dass mindestens ein einzelnes Molekül vorhanden ist.Daher der Punkt, dass in der analytischen Chemie eine Nullkonzentration * nicht * existiert.Niemand kann die Nullkonzentration "messen".Es hat auch keine rechtliche Bedeutung.
Können Sie einen Verweis auf eine allgemeine Aussage wie die in Ihrem ersten Satz enthaltene geben?Es klingt nach einer Meinung.Ich würde argumentieren, dass wenn Sie Ihre Proben durch Verdünnen mit einem bekannten Puffer herstellen, der den gelösten Stoff nicht enthält (die Stammlösung des gelösten Stoffs ist die einzige Quelle für gelösten Stoff), der Puffer eine Konzentration des gelösten Stoffes von Null aufweisen würde.Rundschreiben, aber nicht umstritten.
Übrigens ist es allgemein als "Blindwert" -Messung bekannt.
Buck Thorn, es gibt ein schönes dünnes Buch, "Zwei Artikel über die Nachweisgrenze eines vollständigen Analyseverfahrens" H. Kaiser.
@M.Farooq Es scheint, dass Ihr «Kaiser» (mit «ai») nicht dasselbe ist wie die Kayser-Einheiten vor $ \ mbox {cm} ^ {- 1} $ / Wellenzahlen in der Spektroskopie.
Keine zwei verschiedenen Kayser und Kaiser.H. Kaiser war am Institut für Spektrochemie Dortmund.Dieser Kayser ist eine ziemlich alte Geschichte!Siehe Zum Problem der Nachweisegrenze in Z. Analyt.Chem.1965, 209, 1. Dieses Buch ist die Übersetzung seiner beiden berühmten Arbeiten.
@uhoh, Ich habe die Abfrage auf echelle gepostet, wenn Sie überprüfen möchten!
Danke Farooq, ich muss mal schauen.
Ich hätte ein bisschen anders formuliert: Es ist nicht so, dass es nicht existieren kann - nur, dass wir nicht sicher sein können, dass wir (wo = in welcher Flasche) eine Konzentration von Null haben.Geben Sie dann praktische Überlegungen wie Verunreinigungen und Homogenisierung ein.Letzteres macht es besonders schwierig, eine gültige Obergrenze für die Konzentration festzulegen, die tatsächlich in einer der "Zero Conc" -Flaschen vorhanden sein kann.
@M.Farooq Wir können die Spektrallinien eines einzelnen isolierten Atoms erfassen.Wäre es nicht möglich, mit einem ausreichend empfindlichen Spektrometer die Spektrallinien eines einzelnen Moleküls in Lösung zu erfassen?
Ja, vielleicht im Prinzip und auf einem Blatt Papier, aber sagen Sie mir, wie würden Sie "100%" sicher sein, dass diese Lösung ein einziges Atom enthält, und wie würden wir eine solche Lösung praktisch herstellen?
Kommentare sind nicht für längere Diskussionen gedacht.Diesem Beitrag ist bereits ein Chatroom zugeordnet: https://chat.stackexchange.com/rooms/111555/discussion-between-uhoh-and-m-farooq Bitte verwenden Sie diesen Raum.
Karl
2020-08-08 02:58:41 UTC
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Eindeutig ja! Wenn Ihr gelöster Stoff etwas ist, von dem Sie ein einzelnes Molekül in einer makroskopischen Lösungsmittelprobe identifizieren können (sagen wir einen fluoreszierenden Farbstoff), können Sie auf Null verdünnen und sich dessen sicher sein.

( Für die Nitpicker: Dies kann in einer endlichen Anzahl von Schritten erfolgen, wenn Sie die Lösung nach jedem Schritt in zwei Teile teilen und den Teil, der eine niedrigere Konzentration aufweist, weiter verdünnen. Divide et impera. )

Wenn Sie die Konzentration nicht auf die tatsächliche Null messen können, ist die Aussage "diese wurde auf Null verdünnt" nicht fälschbar und daher unwissenschaftlich (siehe Karl Popper). und als solche nicht erwägenswert. ;)

Ich bin auch ein Fan von Popper!(und Kuhn und Lakatos).Wie auch immer: Wenn Sie die Anfangskonzentration und die Anzahl der Teilungen kennen, können Sie, selbst wenn Sie die Endkonzentration nicht messen können, eine wissenschaftliche Aussage über die * Wahrscheinlichkeit * machen, Null zu sein :).
Ich würde mit Ihrem letzten Absatz ein kleines Problem angehen: Nur weil Sie (der hypothetische Wissenschaftler, der dies tut) nicht in der Lage sind, die Konzentration auf Null zu messen, heißt das nicht, dass die Hypothese, dass es Null ist, unwissenschaftlich ist.Vielleicht kann es jemand anderes messen, oder Menschen in der Zukunft werden es messen können, oder es hat eine physische Konsequenz, die Sie nicht kennen oder so weiter.
@DavidZ Können Sie erklären, wie einer von diesen die Aussage "wissenschaftlicher" machen würde?
@Karl Denn wenn jemand in Zukunft mit besserer Technologie es fälschen könnte, dann ist die Aussage fälschbar."Diese Lösung enthält keine X-Moleküle" ist eine überprüfbare Vorhersage, wenn Sie ein Gerät haben, das genau genug ist, um festzustellen, ob sich in einer Lösung ein einzelnes Molekül von etwas befindet.
@probably_someone Balderdash.Eine Aussage, die in fünf oder fünfzehn Jahren richtig werden könnte, ist heute * falsch *.
@Karl Die Aussage wird nicht "korrekt", sondern messbar.Ob es richtig ist oder nicht, ändert sich nicht.Sie können korrekte Aussagen machen, die zu diesem Zeitpunkt nicht messbar sind (zum Beispiel Einstein 1916: "Gravitationswellen existieren" oder Fermi 1934: "Neutrinos existieren").Die Tatsache, dass sie zum Zeitpunkt des Vorschlags nicht messbar waren, bedeutet nicht, dass sie nicht korrekt waren.
@probably_someone Ihr Punkt ist?Esp.in Bezug auf das ursprüngliche Thema?
@Karl Ich habe Ihre Frage beantwortet: Eine Aussage ist "wissenschaftlich", wenn sie fälschbar ist.Fälschbar bedeutet, dass jemand es möglicherweise messen könnte, nicht dass jemand dies jetzt tun kann.Und Fälschbarkeit hat eigentlich nichts mit Korrektheit zu tun, daher ist es hier nicht wirklich relevant, über eine Aussage zu sprechen, die "korrekt wird".
@Karl Zum Beispiel ist die fälschbare Aussage "Es existieren sterile Neutrinos mit bestimmten Parametern" genau wie die Aussage "In dieser Lösung sind keine X-Moleküle".Wenn sterile Neutrinos mit diesen Parametern existieren, gibt es eine identifizierbare experimentelle Signatur, und wenn sie nicht existieren, würden wir diese Signatur nicht sehen.Die Tatsache, dass unsere Detektoren noch nicht präzise genug sind, um diese Signatur zu messen, ist unerheblich.In ähnlicher Weise gibt es spektrographische Konsequenzen, wenn ein einzelnes X-Molekül in Lösung ist, und ein Experiment mit einem ausreichend präzisen Spektrometer könnte dies nachweisen.
Lassen Sie uns [diese Diskussion im Chat fortsetzen] (https://chat.stackexchange.com/rooms/111587/discussion-between-karl-and-probably-someone).
Oscar Lanzi
2020-08-08 01:50:55 UTC
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Bei einigen Materialien wird in der Dampfphase eine Konzentration von Null erreicht. In dieser Antwort wird der Dreipunktdampfdruck von Gallium als so niedrig identifiziert, dass eine Messung davon mit hoher Wahrscheinlichkeit auf Null zurückgesetzt wird.

Mathew Mahindaratne
2020-08-08 01:14:57 UTC
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Hypothetisch denke ich, dass die Einschränkung für die Nullverdünnung darin besteht, dass bei der Entnahme einer Probe einer verdünnten Probe die Möglichkeit, dass sich dort ein gelöstes Molekül befindet, Null sein sollte. Um dieses Ziel zu erreichen, sollte die Konzentration Ihrer Lösung weniger als $ 10 ^ {- 24} $ span> in der Leistung $ \ left betragen (\ frac {1} {6.022 \ mal 10 ^ {23}} = 1.66 \ mal 10 ^ {- 24} \ rechts) $ span>. Wenn Sie $ \ pu {1 M} $ span> Lösung haben, sollten Sie dazu eine weitere $ \ pu {hinzufügen 1,66 mal 10 ^ {24} L} $ span> Wasser, um diese Verdünnung zu erhalten. Wenn man bedenkt, dass es sich bei dem gesamten Gewässer der Erde um $ \ pu {1.3859 \ times 10 ^ {21} L} $ span> ( handelt) $ \ pu {2.5511 \ mal 10 ^ 6 Meile ^ 3} $ span> Laut USGS) kann Ihnen das Wasser ausgehen, bevor Sie die richtige Konzentration erreichen. :-)

Wenn Sie eine Probe von wesentlich weniger als einem Liter (z. B. 1 µl) entnehmen, kann die Konzentration proportional höher sein, und Sie können statistisch immer noch erwarten, dass in einigen Proben keine Moleküle des gelösten Stoffs gefunden werden.


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