Управляемое растворение вещества

[cyrussmeat]

Доброго дня!

Мои познания в искомом больше из биологии, поэтому хотел заручиться более специализированными знаниями, понимая, что вопрос скорее наивный.

Меня интересует возможность запаковки сухого хорошо растворимого в воде вещества (соли или хелата) в форме, которая при помещении в определённый объём воды может поддерживать заданную концентрацию вещества при относительно стабильной температуре.

Чтобы исключить пограничные моменты и уточнить суть желаемого предполагается, что количества вещества заведомо хватает, чтобы поддержать данную концентрацию в течение десятков дней.


Подскажите, пожалуйста, куда стоит копать, если вообще стоит.

[avor]

Вот у меня есть раствор 5М NaCl в воде и его концентрация поддерживается в герметичной таре уже n-лет и никаких проблем вся упаковка заключается в хорошей бутылочке. С таким же успехом будет сохраняться концентрация раствора и при других значениях 0,1М 0,02М. Вы никак не можете купить герметичную бутылочку Simax? В чем ваши проблемы? Из вашего опуса совершенно непонятно чего вы хотите добиться и что вам мешает этого добиться.

[amik]

Как понял, имеется в виду упаковка нужного вещества в медленно растворимую или полупроницаемую оболочку, как это делается для лекарств с пролонгированным всасыванием в ЖКТ.

[avor]

Да, но в этом случае ни о какой заданной и поддерживаемой концентрации речи быть не может.
А речь идет тупо о замедлении растворения.

[cyrussmeat]

Да, amik, вы правильно меня поняли, спасибо.

Я исходил из предположения, что мембрана живой клетки имеет функции поддержания заданной концентрации веществ внутри и даже против осмотического градиента. Конечно, это происходит за счёт внутренней энергии, активирующей ионные "насосы".

Но тут задача работать не против градиента, а по нему до определённого уровня. Просто пористая мембрана даст "тупое замедление растворения" - это понятно, avor. Так же это будет, если использовать просто растворяющуюся с определённой скоростью оболочку, в которую замотано вещество.

Если задача звучит слишком фантастично, могу упростить вопрос - существует ли вариант растворяющейся оболочки, способной растворяться с заданной скоростью и при этом достигать десятков дней?

[avor]

--Я исходил из предположения, что мембрана живой клетки имеет функции поддержания заданной концентрации веществ внутри и даже против осмотического градиента. Конечно, это происходит за счёт внутренней энергии, активирующей ионные "насосы".

Мембрана сама по себе тут не при чем. Насосы это один из исполнительных механизмов, есть еще каналы(эти как раз осуществляют контролируемый пассивный транспорт). Но работает это только благодаря системам управления и регуляции, то есть системам передачи и обработки информации. Без них никакая мембрана сама по себе даже снабженная хоть ионными насосами(работают против возрастающей концентрации), хоть каналами(работают по возрастающей концентрации) ничего поддерживать не будет.

--Так же это будет, если использовать просто растворяющуюся с определённой скоростью оболочку, в которую замотано вещество.
Нет, это будет по другому.

--Если задача звучит слишком фантастично.
Дело не в фантастике. А в том что задача поставлена некорректно. Вы сами не можете сформулировать чего хотите.

--существует ли вариант растворяющейся оболочки, способной растворяться с заданной скоростью и при этом достигать десятков дней?
Да, существует много чего. Вы просто не понимаете о чем просите. Немцы вроде использовали запалы с временной задержкой, которые использовали растворение металлической пружины, а может пластины или проволоки, в кислоте. Именно так будет работать ваша оболочка. Пока она не растворится концентрация вещества будет низкой или нулевой, а растворится концентрация резко возрастет, а потом начнет падать. Возможно вы этого и хотите, но формулируете вы это мягко говоря криво.

[cyrussmeat]

> Возможно вы этого и хотите, но формулируете вы это мягко говоря криво.
Возможно. Но весьма надеялся на диалоговую, а не обличительную форму коммуникации. Человек с более низкой компетенцией в глазах обладающего более высокой будет выглядеть дураком, но о его умственных способностях это ровным счётом ничего не говорит. Поэтому, прошу проявить терпение.

Я сформулировал со своей стороны то, что я хочу получить: постоянную концентрацию вещества в объёме воды в течение длительного времени "бросив таблетку, пакет, контейнер и т.п." - форма концентрата меня не сильно интересует. Меня интересует возможность длительного процесса обеспечения более-менее стабильной и определённой концентрации вещества за счёт химического процесса.

Давайте попробую сформулировать конкретно для вас в предметно решённой задаче с помощью программно-аппаратной части:
Есть два объёма.
Первый - объём с концентратом вещества (высококонцентрированный раствор солей).
Второй - объём чистой воды. Полученной, скажем, обратным осмосом.
Есть достаточно точный датчик, измеряющий проводимость в объёме воды. (Здесь не стоит цепляться за распределения, неточности и прочую шелуху - предположим, что вопрос решён умнее, чем мы с вами можем предположить)
Есть точный насос, который управляется логикой с датчика. При недостаточной концентрации он включается и тихонько подмешивает по нужному алгоритму концентрат в объём воды до достижения нужной проводимости. Можно добавить свежей воды и аппаратно-логическая схема снова подмешает какое-то кол-во концентрата.

И простой вопрос - можно ли такое повторить с помощью текущих/перспективных наработок химпрома или проще остаться в программно-аппартной части.

[amik]

Как вариант - нерастворимая оболочка с микроотверстиями (типа капилляров). В таком случае скорость поступления вещества в окружающую среду будет связана практически только с протеканием раствора по капиллярам и, в первом приближении, будет постоянной, пока не закончится вещество в капсуле.

[cyrussmeat]

amik, тут, получается, если я хочу достичь гарантированной концентрации и сохранении её какое-то время - нужно решать параметрическую задачу скорости истечения вещества на конкретный объём.

Боюсь, только, момент сохранения концентрации либо будет очень незначительным, либо достижение нужной концентрации будет происходить очень долго. Для удержание приемлемой концентрации в течение десятка дней придётся ждать примерно столько же, навскид.

Поры, капилляры, каналы - это всё мне знакомо. И я как собака, которая всё понимает, но затрудняется сказать - я понимаю, что ионно-управляемые каналы, работающие вопреки осмотическому градиенту вполне себе осуществимая вещь даже без центральной сигнальной системы клетки, как говорил avor (к слову, она там довольно примитивная и большей частью обеспечивается локальными конструкциями, вшитыми в мембрану).

[avor]

Давайте попробую сформулировать конкретно для вас в предметно решённой задаче с помощью программно-аппаратной части:
....

В вашей формулировке проблема вообще решается без какой либо аппаратной и программной части и химических извратов. Просто вы растворяете нужную вам навеску вещества растворяете ее во второй емкости и герметично закрываете. Все! Или у выдумаете, что концентрация спирта в водке сильно меняется при хранении не вскрытой бутылки.

[cyrussmeat]

Давайте попробую сформулировать конкретно для вас в предметно решённой задаче с помощью программно-аппаратной части:
....

В вашей формулировке проблема вообще решается без какой либо аппаратной и программной части и химических извратов. Просто вы растворяете нужную вам навеску вещества растворяете ее во второй емкости и герметично закрываете. Все!

Это хорошо, но я упомянул "можно добавить чистой воды" - это часть формулировки, которую вы пропустили.

Т.е., перефразируя, концентрация по какой-то внешней причине может падать - добавляется вода или соли выводятся каким-то X-способом.

[avor]

--то хорошо, но я упомянул "можно добавить чистой воды" - это часть формулировки, которую вы пропустили.
Зачем добавлять чистую воду? в тарираванный реагент из вредительских побуждений предполагаемый диверсант предполагаемого врага проколол канистру и разбавил водой, что бы было незаметно, а потом запаял канистру.

--Т.е., перефразируя, концентрация по какой-то внешней причине может падать - добавляется вода или соли выводятся каким-то X-способом.
ЭЭЭ, батенька, эту уже другая история от слова совсем. В этом случае как раз дьявол в деталях. Потому что с точки зрения химической технологии, описываемая система представляет собой проточный химический реактор.
А для его описания и оценки возможностей той или иной регулирующей и управляющей процессом системы нужно знать параметры всей системы. Начиная от объема реактора скорости технологических потоков и скорости и величины возмущающих воздействий. А также величин поддерживаемых параметров. Но уже сразу можно сказать, что пассивная система дозировки одного из компонентов обладает массой недостатков перед другими системами управления процессом.

[cyrussmeat]

> Зачем добавлять чистую воду? в тарираванный реагент из вредительских побуждений предполагаемый диверсант предполагаемого врага проколол канистру и разбавил водой, что бы было незаметно, а потом запаял канистру.
Не, я не говорил, что объём замкнутый.

> А для его описания и оценки возможностей той или иной регулирующей и управляющей процессом системы нужно знать параметры всей системы.
Боюсь использовать некорректную терминологию, но можно ли выделить некую область параметризации, при которой процесс гарантированно "сходится", т.е. гомеостаз/баланс поддерживается только за счёт реактивного решения?
Из того, что могу описать:
1. Объём может меняться, но в определённых наперёд заданных пределах. (момент, когда объёма больше, чем вещества в концентрате для поддержания заданной концентрации, можно считать вырожденным - типа "читайте инструкцию, сколько надо было добавлять").
2. Концентрация может падать как плавно (соли удаляются), так и скачкообразно (добавили воды)
3. Температура поддерживается в определённом диапазоне и изменяется не очень сильно (предположим 25 градусов цельсия для простоты)

[Гесс]

Я читаю задачу следующим образом:
Есть бак с водой в который временами поступает свежая вода, временами сливается некий обьем старой. В баке есть источник вещества А. Цель - каждый раз отбирая пробу из бака иметь постоянную концентрацию вещества А в растовре.

[cyrussmeat]

Я читаю задачу следующим образом:
Есть бак с водой в который временами поступает свежая вода, временами сливается некий обьем старой. В баке есть источник вещества А. Цель - каждый раз отбирая пробу из бака иметь постоянную концентрацию вещества А в растовре.

Интерпретация вполне подходит.

[ChemNavigator]

В качестве примера: если имеется система состоящая из насыщенного раствора соли (NaCl) и кристаллов этой соли на дне стакана, то при добавлении небольшого кол-ва воды (или испарении части воды) концентрация NaCl в растворе будет оставаться постоянной.

[amik]

Интерпретация вполне подходит.

В простом виде задача ИМХО не реализуема
Необходимо некое принудительное усреднение среды, в реальной химии и хим.проме обычно достигаемое перемешиванием от внешнего источника силы. Иначе, за счёт чисто диффузионных процессов невозможно создать одинаковую концентрацию по всему объёму, даже если удастся обеспечить равномерное поступление нужного вещества(причём неважно какими ухищрениями).
Представьте, в одном конце бака источник материальных потоков, а другом конце отбираем пробу. От решения дифуров в теории может не только челюсти свести.
С газами то проще, у них "само"перемешивание достаточно быстро протекает.

[cyrussmeat]

Интерпретация вполне подходит.

В простом виде задача ИМХО не реализуема
Необходимо некое принудительное усреднение среды, в реальной химии и хим.проме обычно достигаемое перемешиванием от внешнего источника силы. Иначе, за счёт чисто диффузионных процессов невозможно создать одинаковую концентрацию по всему объёму, даже если удастся обеспечить равномерное поступление нужного вещества(причём неважно какими ухищрениями).
Представьте, в одном конце бака источник материальных потоков, а другом конце отбираем пробу. От решения дифуров в теории может не только челюсти свести.
С газами то проще, у них "само"перемешивание достаточно быстро протекает.

Этот момент упустил, т.к. в уме считал вопросом решаемым.

Считайте, подсистема перемешивания в формулировке есть. К примеру, аэратор или помпа )

[cyrussmeat]

В качестве примера: если имеется система состоящая из насыщенного раствора соли (NaCl) и кристаллов этой соли на дне стакана, то при добавлении небольшого кол-ва воды (или испарении части воды) концентрация NaCl в растворе будет оставаться постоянной.

Это, я полагаю, "переконцентрированная" форма - кристаллическая + насыщенная. Добавляя воду мы растворим остатки кристаллов. В целом, конечно, хак моей первоначальной формулировки, но в расширенном виде, как видите, речь немного о другом.

[amik]

Считайте, подсистема перемешивания в формулировке есть. К примеру, аэратор или помпа )

Т.е. идеальное решение подразумевает равномерное, в течение длительного времени, поступления нужного вещества без задействования каких-либо механических устройств дозирования?