Sulla base della tua domanda presumo che la precisione sia molto importante nel tuo laboratorio. Se è così, allora sì, il tuo collega ha ragione. Almeno in una certa misura.
Esistono tre possibilità principali per cui ciò può accadere. Dalla tua descrizione il motivo è puramente fisico, quindi l'opzione 1 nella mia lista e la spiegherò in modo più dettagliato. Gli altri due vengono aggiunti solo per completezza della risposta.
Perché l'aggiunta di pesi non produce la somma dei pesi?
Considera queste opzioni.
- Se le sostanze si mescolano (cioè un risultato è una soluzione delle due sostanze) il volume della soluzione risultante è inferiore ai volumi degli ingredienti. Le masse però rimangono le stesse. Spiegherò un po 'questo fenomeno. Il motivo è puramente fisico.
- Se le sostanze reagiscono e alcune delle sostanze risultanti lasciano la soluzione (di solito sarà un gas che evapora) la massa si ridurrà della massa della sostanza rimossa. Di solito anche il volume sarà più piccolo poiché da un lato parte della sostanza viene rimossa e la soluzione risultante con ciò che rimane dovrebbe seguire lo stesso principio di 1. Ma le particelle appena formate potrebbero in teoria impedirlo e far sì che il volume aumenti effettivamente . Non riesco a pensare a nessun esempio (o anche se ce ne sono alcuni). Il motivo è misto chimico e fisico.
- Se le sostanze reagiscono e di conseguenza ottieni una sostanza solubile, ti ritroverai con una soluzione di una nuova sostanza. Nella maggior parte dei casi (se non in tutti) hai meno particelle da imballare, quindi il tuo volume diminuirà con la massa che rimane la stessa.Se inoltre i solventi si mescolano, si ottiene un effetto aggiuntivo come in uno, quindi la differenza può essere ancora maggiore. Questo è un mix di ragioni chimiche e fisiche.
Allora cosa succede?
Il tuo collega fa riferimento specificamente al punto 1 del mio elenco, quindi mi concentrerò solo su questo.
In generale il motivo principale è che le particelle nelle soluzioni potrebbero avere dimensioni diverse (e talvolta in una certa misura anche la forma, ma di solito è un fattore meno importante) e di conseguenza possono "impacchettarsi" più densamente nello stesso volume puoi inserire più particelle e, di conseguenza, più massa. Il caso più estremo è che le sostanze che sono solventi stesse si mescolano bene con una significativa riduzione del volume e la sostanza risolta ha solo un minimo impatto sulla densità complessiva.
Di conseguenza si finisce con una massa che è la somma delle masse, ma il volume è notevolmente inferiore alla somma dei volumi. E qui entra in scena l'assetto. La differenza di volume causa una differenza di peso. Non è grande ma se hai bisogno di una precisione enorme potrebbe farti fallire nel soddisfarla.
Allora, quanto può essere grande un impatto?
In generale, maggiore è la differenza nella dimensione delle particelle, maggiore sarà l'effetto che noterai.
Non so nulla delle sostanze a cui ti riferisci, ma usiamo qualcosa di ben noto alla maggior parte delle persone. E qualcosa che puoi facilmente testare da solo (e poi consumare i sottoprodotti per rinfrescarti un po 'la testa dopo averci pensato su tutto ;-)). Ci sono due buoni solventi popolari che si mescolano abbastanza facilmente: acqua ed etanolo. Farò uno scenario perfetto in cui mescoliamo acqua pura con etanolo puro. Se vuoi fare un esperimento, utilizzerai effettivamente un qualche tipo di soluzione in cui si tratta di solventi, ma i risultati saranno sicuramente evidenti.
Per prima cosa calcoliamo quanto volume perderemo. Sulla base di questa densità di miscele di acqua ed etanolo calcoleremo la differenza per la soluzione alcolica al 40% (comunemente nota come vodka).
L'acqua pura ha una densità di $ 0.998202 \ text {g} / \ text {cm} ^ 3 $
L'etanolo puro ha una densità di $ 0,79074 \ text {g} / \ text {cm} ^ 3 $
Il 40% di etanolo in una soluzione acquosa (calcolato in peso) ha una densità di $ 0.93684 \ text {g} / \ text {cm} ^ 3 $
Queste densità sono basate sull'atmosfera normalizzata e quindi sul peso.
Quindi prendiamo (per peso ) $ 60 \ text {g} $ acqua e $ 40 \ text {g} $ etanolo.
I volumi sono rispettivamente $ 60 / 0.998202 = 60.108074 \ text {cm} ^ 3 $ di acqua e $ 40 / 0.79074 = 50.585527 \ testo {cm} ^ 3 $ etanolo.
Un buon senso suggerirebbe che avremo $ 100 \ text {g} $ di soluzione con un volume di $ 60,108074 + 50,585527 = 110,693601 \ text {cm} ^ 3 $ . Poi ci rendiamo conto che la densità sarà diversa, quindi $ 100 \ text {g} $ di soluzione che misura $ 100 / 0,93684 = 106,741813 \ text {cm} ^ 3 $ . Ma nessuna di queste è corretta.
Per ottenere risultati accurati, dobbiamo passare attraverso masse .
La densità dell'aria è $ 0,001204 \ text {g} / \ text {cm} ^ 3 $
La perdita di peso riscontrata per l'acqua è $ 60,108074 \ cdot 0,001204 = 0,07237 \ text {g} $ e la massa d'acqua è $ 60,07237 \ text {g} $
La perdita di peso riscontrata per l'etanolo è $ 50,585527 \ cdot 0,001204 = 0,060905 \ text {g} $ e la massa di etanolo è $ 40,060905 \ text {g} $
La massa della soluzione risultante è $ 60.07237 + 40.060905 = 100.137275 \ text {g} $
Per calcolare con precisione il peso usiamo la proporzione.
Se avessimo $ 100 \ text {g} $ di $ 40% $ etanolo il suo volume sarebbe $ 106,741813 \ text {cm} ^ 3 $ calcolato in precedenza.
La perdita di peso dovuta al galleggiamento sarebbe $ 106,741813 \ cdot 0,001204 = 0,128517 \ text {g} $
La massa sarebbe $ 100.128517 \ text {g} $
Quindi il peso della soluzione, la cui massa è $ 100.137275 \ text {g} $ sarà
$ 100 / 100.128517 \ cdot100.137275 = 100.008747 \ text {g} $
ad es. maggiore di $ 0,008747 $ (o $ 0,008747% $ ) rispetto al previsto.
Se applicassimo questo risultato al tuo caso, per $ 5 \ text {g} $ ti ritroveresti con $ 5.000437 \ text {g} $ .
La differenza sembra essere inferiore alla tua precisione. Se è accettabile o meno, devi decidere tu stesso. Anche il tuo caso potrebbe diventare più estremo.
Oh, solo per riferimento: il volume della nostra soluzione sarebbe $ 106.741813 / 100.128517 \ cdot100.137275 = 106.751149 \ text {cm} ^ 3 $
È ancora significativamente inferiore alla somma dei volumi, che come abbiamo calcolato era $ 110,693601 \ text {cm} ^ 3 $ .
Cosa puoi fare per evitarlo
Supponendo che la differenza sia abbastanza significativa da infastidirti, hai due opzioni.
- Mescola prima la soluzione e poi misura la quantità richiesta
- Verifica sperimentalmente l'effettiva variazione di peso e calcola gli importi da utilizzare. Nota però che rischi di arrotondare gli errori in questo modo.
Verifica tu stesso la perdita di volume!
Se vuoi controllare tu stesso, prendi spirito neutro e acqua (penso che il succo di mela andrà bene e aggiungerà colore per vedere meglio la differenza).Versare l'acqua nel tubo di vetro.Quindi versare con cautela lo spirito in modo che non si mescoli con l'acqua (inclinare il tubo di vetro e versarlo lentamente sul lato del tubo).Contrassegna il volume corrente.Ora mescola o agita fino a quando entrambi i liquidi si mescolano bene e attendi che si depositi.
La miscela risultante è sicura da consumare ;-)
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