Zgjidhje empirike në kimi: përkufizimi, llojet, vetitë dhe shembujt e përditshëm

Tretësirat në kimi zakonisht janë binare, që do të thotë se ato përbëhen nga dy përbërës, i tretur dhe tretës, ku njëra është substanca që do të tretet dhe tjetra faktori tretës.

Bazuar në këtë, këto mund të ndahen në dy lloje, të cilat janë zgjidhje me vlerë dhe zgjidhje empirikeKëto të fundit janë ato në të cilat sasia e substancës së tretur dhe tretësit që mund të përmbajnë nuk merret parasysh në mënyrë sasiore dhe të saktë.

Në tretësirat empirike, substancat e tretura dhe tretësit janë zakonisht relativë, pasi ato mund të ndryshojnë thjesht me sasitë; nëse kemi një tretësirë me të njëjtat sasi të të dy elementëve, secilit mund t'i caktohet cilido emër, megjithëse sipas konventës substanca që është në proporcion më i madh.

Cila është zgjidhja?

Për ta kuptuar plotësisht termin zgjidhje empirike Është e nevojshme të dihet se çfarë është një tretësirë. Në kimi, një tretësirë përkufizohet si një përzierje homogjenee cila normalisht përbëhet nga grimca më të vogla se 10 atome ose molekula relativisht të vogla. Këto tretësira zakonisht përbëhen nga dy substanca kryesore: tretësira dhe tretës.

Një përzierje homogjene është ajo në të cilën përbërësit e saj janë shpërndarë në mënyrë uniforme në një nivel mikroskopik, kështu që fazat nuk dallohen me sy të lirë. Shembuj tipikë janë uji i kripur, një pije e gazuar ose ajri që thithim (një përzierje e disa gazrave).

Solutes

L tretësira Këto janë substancat që treten në një përzierje, sepse ato gjenden kryesisht në sasia më e vogël Lidhur me tretësin, lënda e tretur mund të jetë e ngurtë, e lëngshme ose e gaztë, për sa kohë që mund të shpërndahet në mënyrë uniforme në tretës. Një shembull shumë i zakonshëm është sheqeri që tretet në ujë.

Tretës

L tretës Këto janë substancat që tretin substancën e tretur; këto gjenden në përmasa më të mëdha sesa ai që u përmend më parë. Tretësi siguron mjedisin në të cilin shpërndahen grimcat e tretësirës. Uji është tretësi më i zakonshëm në jetën e përditshme dhe njihet si tretës universal për shkak të aftësisë së saj të madhe për të tretur një gamë të gjerë substancash.

Zgjidhjet ndahen në dy lloje kryesore: ato në të cilat Shuma e saktë të substancës së tretur dhe tretësit në një përzierje, të cilat quhen zgjidhje me vlerë ose zgjidhje standarde; dhe ekzistojnë edhe zgjidhje empiriketë cilat janë ato që nuk lejojnë përcaktimin e saktë të sasisë së këtyre përbërësve sepse nuk ndiqen metodat formale të matjes.

Çfarë është një zgjidhje empirike?

L zgjidhje empirike Këto janë përzierje në të cilat Shuma e saktë të tretësit dhe substancës së tretur përmes llogaritjeve sasiore ose instrumenteve laboratorike. Në këto, marrëdhënia midis të dyjave vendoset në një cilësore dhe bazuar në përvojë ose gjykim personal, pa iu drejtuar njësive të përqendrimit si molariteti, normaliteti ose përqindja.

Në një zgjidhje empirike, mund të përfshihen gjendje të ndryshme të grumbullimit: ato mund të ndahen ose të kombinohen. lëndë të ngurta në lëngje, lëngje në lëngje, gazrat në lëngje y gazra në gazraSubstanca me vëllimin më të madh në përgjithësi vepron si tretës dhe e tret substancën e pranishme në një përpjesëtim më të vogël.

Fjala "empirike" i referohet faktit se këto zgjidhje janë produkt i praktikë dhe përvojë të personit që i përgatit ato. Ato njihen edhe si zgjidhje cilësoresepse përshkrimi bëhet me terma të tillë si "një sasi e vogël", "shumë", "një majë maje" ose "një lugë", pa shprehur masa, mole ose vëllime të sakta.

Ndryshimet e kohës së shpërbërjes do të varen nga faktorë të tillë si temperaturë, presion dhe natyra e tretësirësNë rastin e tretësirave të gazta, këta faktorë përcaktojnë kryesisht aftësinë e gazit për t'u tretur në tretës, duke shkaktuar potencialisht që ai të fitojë viskozitet ose trashësi më të madhe kur sasia e tretësirës së gaztë është e konsiderueshme.

Është e rëndësishme të theksohet se zgjidhjet empirike janë të zakonshme në kontekstet e përditshme, si p.sh. shtëpi, restorante, bare dhe kuzhinaKushdo mund t’i përgatisë ato pa trajnim të specializuar në kimi ose pa përdorimin e pajisjeve matëse. Për shembull, përgatitja e lëngut, një kokteji ose një lateje janë zakonisht procese empirike: shtohet më shumë ose më pak sipas shijes personale.

Ekzistojnë pesë lloje të zgjidhjeve empirike që ndahen në varësi të cilësive të tretësit dhe të tretësirës, ndër të cilat janë i holluar, i përqendruar, i ngopur, i pangopur dhe i mbingopurKy klasifikim bazohet në tretshmëria dhe në sasinë e substancës së tretur që i është shtuar tretësit, megjithëse në kontekstin empirik nuk përdoren shifra të sakta.

Nëse një përzierje i ka të dy substancat si përbërës të lëngshëm, ato humbasin identitetin e tyre si materiale origjinale dhe njëra mund të identifikohet vetëm nga substanca që ka të njëjtat karakteristika. më shumë sasi në përzierje. Kjo është shumë e zakonshme në përgatitjen e koktejleve, përzierjeve të vajrave ose salcave të lëngshme.

Karakteristikat e zgjidhjeve empirike

Ndër karakteristikat më të rëndësishme të zgjidhjeve empirike, mund të përmenden sa vijon:

Ato zakonisht përgatiten në mjedise informale siç janë shtëpitë, baret, kafenetë, dhomat e ngrënies ose kuzhinat industriale, në vend që të vendosen në laboratorë kërkimorë.
Ato mund të bëhen nga Çdokush, pa pasur nevojë për trajnim specifik në kimi ose përvojë në përdorimin e materialeve ose balancave vëllimore.
Ato janë krijuar për të përmbushur nevojat praktike, siç janë ushqim, shije, strukturë ose pamje të ushqimit dhe pijeve, në vend që të përdoren për qëllime të sakta analitike ose industriale.
Mbizotëruese shije personale, gjykim dhe përvojë personale: shtohet më shumë ose më pak substancë e tretur në varësi të shijes, ngjyrës, aromës ose konsistencës së dëshiruar.
Nuk ndiqen dhe as nuk kryhen metoda peshimi. llogaritjet stokiometrikeAs pajisje instrumentale si pH-matësit ose buretat nuk përdoren për përgatitjen e tij.
Ato nuk përdoren përgjithësisht materiale vëllimore të kalibruar; në vend të kësaj, përdoren lugë, gota, kana, filxhanë, "mashtrime" me gishta ose çdo enë e përditshme.
Në laboratorët rutinë dhe kërkimorë, përdorimi i tij është i rrallësepse atje, kërkohen tretësira të standardizuara me përqendrime të njohura për të marrë rezultate të riprodhueshme.
Zgjidhjet empirike më të zakonshme janë zakonisht substanca të ngurta të tretura në lëngje (si sheqeri në ujë) ose përzierje lëng-lëng (për shembull, pije të ndryshme alkoolike në një koktej).

Llojet e zgjidhjeve empirike

Këto lloje ndahen sipas rezistenca ndaj substancave për të shpërbërë dhe, mbi të gjitha, të sasia e tretësirës që ekzistojnë në përzierje, gjithmonë nga një perspektivë cilësore. Ndër kategoritë kryesore, mund të përmenden këto që vijojnë.

Solucionet e holluara

Këto janë ato në të cilat sasitë e tretësit i errët me ato të tretësirës, kështu që përqindja e tretësirës është relativisht e vogël. Ato njihen edhe si zgjidhje të dobëtaKjo për shkak të sasisë së vogël të substancës së tretur. Një shembull i kësaj do të ishte kur shtoni një lugë sheqer në kafe që është në një temperaturë të lartë ose të nxehtë; ajo do të tretet jashtëzakonisht shpejt falë sasisë së tretësit.

Në qasjen empirike, një tretësirë e holluar njihet nga karakteristika të tilla si Aromë e butë, ngjyrë e zbehtë o dendësi e ulët e dukshmePër shembull, një lëng i përgatitur me shumë pak koncentrat frutash dhe shumë ujë perceptohet si i lehtë dhe jo shumë i ëmbël.

Zgjidhje të përqendruara

Këto janë ato që posedojnë një sasi të caktuar të tretësirës i madh krahasuar me sasinë e tretësit të pranishëm në përzierje, ose mund të interpretohet edhe si shuma maksimale e substancës që tretet në sasinë e tretësit që personi që e përgatit atë e konsideron të përshtatshme. Një shembull i kësaj do të ishte kur 10 gramë kripë vendosen në ½ litër ujë, ose kur një sasi e madhe sheqeri i shtohet limonatës derisa të bëhet shumë e ëmbël.

Duhet theksuar se nuk ka limiti i saktë Në një kontekst empirik, dallimi midis tretësirave të holluara dhe të koncentruara bëhet sipas kritereve cilësore, siç janë shija, ngjyra, viskoziteti ose dendësia e perceptuar. Një person mund ta konsiderojë një pije të koncentruar që një tjetër e percepton si të pranueshme të ëmbël.

Zgjidhje të pangopura

Këto karakterizohen nga të paturit e një sasi më e ulët e tretësirës në sasinë maksimale që tretësi mund të tretet në kushte të caktuara temperature dhe presioni. Me fjalë të tjera, është ende e mundur të tretet më i tretur pa formuar precipitat. Empirikisht, këto janë tretësira në të cilat, nëse shtohet më shumë substancë e tretur, ajo vazhdon të tretet pa problem. Një shembull do të ishte 30 gramë kripë në 2 litra ujë.

Zgjidhje të ngopura

Ato janë krejtësisht të kundërta me yndyrnat e pangopura, sepse kanë... sasia maksimale e tretësirës që tretësira mund të mbajë nën kushte të caktuara presioni dhe temperature. Kur një tretësirë ngopet, substanca e tretur Nuk tretet mëduke krijuar një ekuilibër dinamik midis substancës së tretur të tretur dhe substancës së patretur të tretur. Në praktikën empirike, vërehet se pavarësisht se sa shumë përzihet përzierja, një pjesë e substancës së tretur mbetet në fund të enës.

Zgjidhje të mbingopura

Këto madje përmbajnë sasi më e madhe e tretësirës sesa tretësirat e ngopura në të njëjtat kushte. Ato arrihen përgjithësisht duke rritur temperaturë Tretësi rritet për të tretur më shumë substancë të tretur se zakonisht, dhe më pas përzierja ftohet pa e shqetësuar atë. E vetmja mënyrë për ta mbajtur të tretur tepricën e substancës së tretur është ruajtja e këtyre kushteve; nëse përzierja ftohet ose i nënshtrohet ndryshimeve, shumica e substancës së tretur mund të kthehet në gjendjen e saj origjinale dhe të kristalizohet.

Tretësirat e mbingopura janë i paqëndrueshëm Dhe, me të marrë goditjen më të vogël ose lëvizjen e papritur, ose me futjen e një kristali të tretësirës, ato shpejt shndërrohen në tretësira të ngopura, me tretësirën e tepërt që precipiton jashtë. Ky fenomen është shumë ilustrues në eksperimentet laboratorike dhe në prodhimin e karameleve dhe ëmbëlsirave të kristalizuara.

Karakteristikat e zgjidhjes

Zgjidhjet kanë shumë veti, por një nga më të rëndësishmet është tretshmëriaTretshmëria është sasia e substancës së tretur që, në një temperaturë të caktuar, mund të tretet në një tretës derisa të arrihet ekuilibri. Çdo përbërës ka nivelin e vet të tretshmërisë, i cili varet nga faktorë të tillë si natyra e tij kimike dhe ajo e tretësit.

Në kontekstin e tretësirave, ekzistojnë edhe veti të tjera që lidhen si me tretësin ashtu edhe me tretësin. Ndër vetitë e tretësirës, mund të përmendim sa vijon: përçueshmëri elektrike (në rastin e elektroliteve), presioni i avullit dhe efekti në pikën e ngrirjes ose të vlimit të tretësirës. Për tretësin, veti të tilla si Pikë vlimi, pika e shkrirjes dhe konstanta e saj dielektrike.

Në terma mikroskopikë, që të formohet një tretësirë homogjene, duhet të ketë njëfarë tërheqje midis molekulave të tretësit dhe të tretësit, gjë që kapërcen forcat tërheqëse midis molekulave të tretësit vetëm. Kjo bën që grimcat e tretësit të shpërndahen dhe, nga ana tjetër, të lidhen me grimcat e tretësit, duke krijuar një sistem uniform.

Një shembull klasik është ai i ujit dhe sheqerit. Kur vendosni një lugë sheqer në një gotë me ujë, ai do të tretet sepse molekulat e ujit janë mjaft të forta për të... bashkëvepron me molekulat e sheqeritduke zbërthyer strukturën kristalore të sheqerit dhe duke rrethuar çdo grimcë të tretur. Rezultati është një lëng uniform në të cilin kristalet e sheqerit nuk janë më të dukshme me sy të lirë.

Mënyra se si përgatiten shumë tretësira empirike (përzierja, ngrohja, bluarja e substancës së tretur) ndikon gjithashtu në shkalla e tretjesBluarja e një lënde të tretësirë të ngurtë në grimca të imëta ose rritja e temperaturës së tretësit zakonisht e përshpejton procesin, edhe kur nuk mbahet asnjë evidencë sasiore e sasive.

Si përgatiten zgjidhjet empirike?

Në përgatitjen e zgjidhjeve empirike, mbizotërojnë sa vijon: shijet personale dhe kërkesat praktikeSasia e substancës së tretur dhe sasia e tretësit varen nga gjykimi i personit që përgatit përzierjen, pa përdorur peshime të sakta ose matje të sakta volumetrike.

Në këtë lloj zgjidhjeje, njësitë formale të matjes janë inekzistenteNë vend të gramëve ose mililitrave, përdoren shprehje të tilla si "një lugë çaji kripë", "një spërkatje qumështi", "një majë sheqeri" ose "dy gishta pije alkoolike", të cilat janë qartësisht empirike sepse nuk e shprehin përqendrimin në terma të masës ose numrit të saktë të moleve të pranishme.

Materialet e përdorura për të përgatitur zgjidhje empirike janë po aq informale: lugë, gota, kana, grushte ose feta çaji Këto maten me gishta. Këtyre enëve u mungon një tregues i kalibruar i vëllimit, kështu që dy persona mund të përgatisin përzierje të ndryshme edhe duke përdorur të njëjtën "masë" të dukshme.

Pavarësisht kësaj mungese saktësie, shumë njerëz arrijnë një rezultat të jashtëzakonshëm. riprodhueshmëria empirike Falë praktikës: ata mund të përgatisin, për shembull, të njëjtin lloj kafeje ose të njëjtin koktej me një shije shumë të ngjashme në shumë raste, bazuar vetëm në përvojën shqisore.

Shembuj të përditshëm të zgjidhjeve empirike

Zgjidhjet empirike janë një prani e vazhdueshme në jetën e përditshme. Disa shembuj shtesë, përveç atyre të paraqitura më vonë, janë:

Përgatitja e koktejitEdhe pse tregohen sasitë e pijeve alkoolike dhe përbërësve të tjerë, në praktikë ato zakonisht ndryshojnë sipas shijes së personit që përgatit pijen ose të klientit që e ofron darkën.
Përgatitja e ëmbëlsirave dhe ëmbëlsiravepërzieni vezët, miellin, qumështin, sheqerin dhe vajin në sasi që shpesh rregullohen menjëherë për të arritur teksturën e dëshiruar.
Salca dhe gjellëSasia e kripës, erëzave, lëngut të mishit ose ujit rregullohet sipas shijes së dëshiruar, pa peshim ose matje të sakta.
Lëngje dhe smoothiePërqindja e tulit të frutave, ujit, qumështit ose akullit modifikohet për t'i bërë ato më të trasha, më të lehta, më të ëmbla ose më acidike.
Infuzione dhe çajrashtoni “një lugë” ose “një grusht” bimësh në ujë të nxehtë, por kjo sasi ndryshon nga personi në person.

8 Shembuj që ndihmojnë në përcaktimin e zgjidhjeve empirike

Kur përgatitet një kafe me qumeshtKafeja, duke qenë në gjendje të ngurtë (ose kokërr e tërë ose e bluar, e cila më pas nxirret), shihet si tretësirë, ndërsa qumështi si tretës, duke qenë i lëngshëm. Në varësi të sasisë së qumështit ose kafesë që shtohet, përzierja do të jetë më e çelët ose më e errët, pa u matur raporti i saktë.
Çokollatë dhe ujëÇokollata (e pluhurosur ose e shkrirë) është tretësi dhe uji është tretësi. Intensiteti i shijes do të varet nga sasia e çokollatës që tretet, një shembull i qartë i një zgjidhjeje empirike.
Kur i nënshtrohet një tretësire ujë dhe ajërFormohet mjegull ose mjegull: pika të vogla uji të shpërndara në ajër formojnë një sistem ku gazi vepron si një medium shpërndarës.
Bojë dhe holluesPër ta bërë bojën e vajit më të lehtë për t’u përdorur, ajo duhet të hollohet me hollues, tretësi i përdorur për këtë qëllim. Sasia e holluesit të shtuar varet nga konsistenca e dëshiruar; nuk ka matje të sakta.
ujë me sapunNë këtë tretësirë, uji është tretësi dhe sapuni është një substancë e tretur. Kjo mund të shërbejë gjithashtu si shembull i një tretësire të pangopur ose të përqendruar, varësisht nga sasia e sapunit që shtohet.
Kafe me ujëKur përgatitet kafe e filtruar ose e menjëhershme me ujë, gjenerohet një zgjidhje tjetër empirike, në të cilën uji vepron si tretës dhe sasia e kafesë rregullohet sipas shijes.
Ujë me sheqerSheqeri është substanca që duhet të tretet dhe uji është tretësi. Ëmbëlsia e përzierjes varet nga sasia e shtuar empirikisht.
Ujë me lëngje artificialeKëto pije janë produkte të dehidratuara që funksionojnë si një lloj sheqeri me aromë. Ato funksionojnë në të njëjtën mënyrë si shembulli i mëparshëm, duke rregulluar sasinë e pluhurit "me sy" për të arritur shijen e dëshiruar.

I gjithë ky grup shembujsh tregon se si, në jetën e përditshme, përgatiten vazhdimisht zgjidhje empirike në të cilat nuk trajtohen shifra ose përqendrime të sakta, por vetitë e tretshmërisë, shijes, ngjyrës dhe konsistencës shfrytëzohen në mënyrë intuitive.