নীল বটল পৰীক্ষা: ৰসায়ন, পদ্ধতি আৰু পৰ্যবেক্ষণ

বেঞ্চৰ ওপৰত এটা স্বচ্ছ বটল আছে। দেখাত পানীৰ দৰে। কোনোবাই বটলটো জোকাৰে, আৰু তৰলখিনি উজ্জ্বল নীলা হৈ পৰে। থৈ দিলে এক বা দুই মিনিটৰ ভিতৰত নীলা ৰংটো নোহোৱা হয়। আকৌ জোকাৰিলে নীলা ৰং ঘূৰি আহে। এবাৰ ভৰোৱা বটলে এই চক্ৰ বিশবাৰ বা তাতকৈও অধিক পুনৰাবৃত্তি কৰিব পাৰে।

শিক্ষাৰ্থীসকলে সাধাৰণতে অনুমান কৰে যে বটলটোৰ ভিতৰত কিবা লুকাই আছিল, অথবা জোকাৰিলে দুটা স্তৰ মিহলি হৈছিল। দুয়োটা অনুমানেই শিক্ষণীয়ভাৱে ভুল। ৰংটো আহে একেটা dye, methylene blue-ৰ পৰা, যি সমগ্ৰ তৰলত উপস্থিত থাকে। সলনি হয় dye-টোৱে কিমান electron বহন কৰিছে। এই প্ৰদৰ্শন হৈছে দৃশ্যমান কৰা এটা redox চক্ৰ, আৰু শ্ৰেণীয়ে দেখা প্ৰতিটো চলক—জোকাৰণিৰ সময়, উষ্ণতা, concentration—ৰসায়নৰ এটা পদৰ সৈতে সম্পৰ্কিত।

একেটা dye-ৰ দুটা ৰূপ

Oxidised methylene blue হৈছে সমতল, ধনাত্মক আধানযুক্ত এটা ring system। ই 600 ৰ পৰা 700 nanometres-ৰ আশে-পাশে শক্তিশালীভাৱে শোষণ কৰে, যিটো চকুৱে গাঢ় নীলা হিচাপে দেখে। এই দুটা ৰূপ আৰু সিহঁতৰ spectra methylene blue-ৰ গঠন আৰু গুণাগুণৰ নিৰ্দেশিকা-ত আলোচনা কৰা হৈছে।

Reduction-এ দুটা electron আৰু এটা proton যোগ কৰে, ফলত leucomethylene blue সৃষ্টি হয়: আধানহীন, non-planar, কাৰ্যত ৰংহীন। ক্ষাৰীয় দ্ৰৱত half-reaction হৈছে MB+ + H2O + 2 e- ⇌ LMB + OH-. এই ধাপ সম্পূৰ্ণভাৱে reversible। নীলা মানে oxidised, ৰংহীন মানে reduced, আৰু অনুসৰণ কৰিবলগীয়া তৃতীয় কোনো অৱস্থা নাই—সেইবাবেই redox chemistry-ৰ সৈতে প্ৰথম পৰিচয়ৰ বাবে ই ইমান পৰিষ্কাৰ উদাহৰণ।

চক্ৰটো: glucose-এ reduce কৰে, oxygen-এ পুনৰ oxidise কৰে

বটলটোত তিনিটা কাৰ্যকৰী উপাদান থাকে: methylene blue, glucose, আৰু শক্তিশালী alkali—potassium অথবা sodium hydroxide। Alkali-এ glucose-ক electron দান কৰিব পৰা সক্ৰিয় deprotonated ৰূপলৈ আগবঢ়ায়:

reducing sugar + MB (blue, oxidised) -> oxidised sugar products + LMB (colourless)

বটলটো থিয় কৰি ৰাখিলে এই ধীৰ ধাপটোৱে ৰং নোহোৱা কৰে। Glucose হৈছে sacrificial donor আৰু সেয়া খৰচ হয়। Dye-টোৱে কেৱল electron বহন কৰে, সেয়ে কেইটোপালমানে এটা সম্পূৰ্ণ বটলৰ বাবে যথেষ্ট। পুৰণি শ্ৰেণীকক্ষৰ বৰ্ণনাত glucose gluconic acid-লৈ পৰিণত হয় বুলি কোৱা হয়। এই সংক্ষিপ্ত ব্যাখ্যাই পৰ্যবেক্ষণসমূহ অনুমান কৰিব পাৰে, কিন্তু শিক্ষকসকলে জনা উচিত যে ই অসম্পূৰ্ণ: Royal Society Open Science-ত প্ৰকাশিত mechanistic analysis-এ oxidation-টো এটা reactive enediolate-ৰ মাজেৰে এটা dicarbonyl-লৈ যোৱা আৰু তাৰ পাছত সৰু acid-লৈ ভাঙি যোৱা বুলি অনুসৰণ কৰে।

জোকাৰিলে দৃশ্যমান ফলটো ওলোটা হয়। Agitation-এ আবদ্ধ headspace-ৰ বায়ুৰ পৰা oxygen দ্ৰৱীভূত কৰে, আৰু oxygen-এ reduced dye-ক পুনৰ oxidise কৰে:

LMB (colourless) + O2 -> MB (blue) + reduced oxygen products

থৈ দিলে dissolved oxygen শেষ হয়, glucose-এ dye-ক পুনৰ reduce কৰে, আৰু ৰং ম্লান হয়। বহু চক্ৰৰ মাজেৰে সামগ্ৰিক ৰসায়ন হৈছে বায়ুৰ দ্বাৰা sugar-ৰ oxidation, য'ত dye-টোৱে redox mediator হিচাপে অপৰিবৰ্তিতভাৱে চক্ৰাকাৰে চলি থাকে। ই strict catalyst নহয়, mediator; কাৰণ ইয়াৰ অনুপস্থিতিতো sugar oxidation আগবাঢ়ে। আৰু ৰং ম্লান হোৱাটো decomposition নহয়: dye ধ্বংস হৈ গ'লে জোকাৰি তাক পুনৰ নীলা কৰিব নোৱাৰিলেহেঁতেন। প্ৰদৰ্শনৰ মাজৰ সময়ত dye stock স্থিৰ ৰাখিবলৈ methylene blue দ্ৰৱৰ handling আৰু storage-ৰ টোকা চাওক।

তত্ত্বাৱধানত কৰা প্ৰদৰ্শনৰ পদ্ধতি

এইটো তত্ত্বাৱধানত কৰা প্ৰদৰ্শন, ঘৰুৱা কাৰ্যকলাপ নহয়। Alkali ব্যৱহাৰত চকুৰ সুৰক্ষা, gloves আৰু প্ৰস্তুতিৰ পৰা cleanup-লৈ দায়িত্ব লোৱা এজন instructor প্ৰয়োজন। নথিভুক্ত দুটা formulation-ৰ গঠন একে, কেৱল scale বেলেগ।

Indiana University chemistry department-এ প্ৰকাশ কৰা প্ৰদৰ্শনৰ instruction sheet-ত প্ৰায় 5 percent potassium hydroxide, 4 percent glucose, আৰু 1 percent aqueous methylene blue ব্যৱহাৰ কৰা হয়। এটা স্বচ্ছ 250 অথবা 500 millilitre বটল আধালৈ ভৰোৱাকৈ alkali আৰু glucose দ্ৰৱৰ সমান volume ঢালক, বাকী অংশ বায়ুৰ headspace হিচাপে খালী ৰাখক। কেইটোপালমান dye যোগ কৰক, ঢাকনি লগাওক, seam seal কৰক, আৰু নীলা ৰং নোহোৱা হোৱালৈ থৈ দিয়ক। Royal Society of Chemistry-ৰ পদ্ধতি-ত একে ধাৰণাক 1 litre stoppered flask-লৈ scale কৰা হৈছে: 300 millilitres পানী, 10 grams glucose, 8 grams potassium hydroxide (অথবা 6 grams sodium hydroxide), লগতে কেই millilitres dilute dye stock।

প্ৰদৰ্শন কৰিবলৈ জোৰেৰে জোকাৰক। কেইছেকেণ্ডৰ ভিতৰত সম্পূৰ্ণ নীলা ৰং গঢ় লয়। Flask-টো থৈ দিয়ক আৰু ৰং ম্লান হ'বলৈ লোৱা সময় মাপক। Royal Society of Chemistry-এ প্ৰতিবাৰ ভৰোৱাত বিশটাতকৈ অধিক চক্ৰৰ কথা উল্লেখ কৰিছে। বটলটো কেতিয়াও মুখলৈকে ভৰাব নালাগে: আবদ্ধ বায়ু নাথাকিলে দ্ৰৱীভূত হ'বলৈ oxygen-ৰ কোনো reserve নাথাকে।

কি পৰ্যবেক্ষণ কৰিব, আৰু কিহে সময় সলনি কৰে

তিনিটা বস্তুৰ সময় মাপক: সম্পূৰ্ণ নীলা হোৱালৈ জোকাৰণি (seconds), ৰংহীন হোৱালৈ থৈ দিয়া সময় (কেইমিনিটমানলৈ), আৰু নীলা ৰং দুৰ্বল হোৱাৰ আগৰ চক্ৰৰ সংখ্যা। প্ৰতিটো fade-ৰ শেষৰফালে পৃষ্ঠভাগ লক্ষ্য কৰক। বায়ু-তৰল interface-ত প্ৰায়ে এটা পাতল নীলা স্তৰ কিছু সময় থাকে, কাৰণ তাত oxygen diffusing হৈ থাকে। সেই ৰেখাই diffusion-ক দৃশ্যমান কৰে।

Royal Society of Chemistry-ৰ পদ্ধতিৰ সৈতে প্ৰকাশিত empirical rate law অনুসৰি blue bottle reaction চলে: rate = k[MB oxidised][glucose]OH-. প্ৰতিটো পদেই এটা শ্ৰেণীকক্ষৰ পৰীক্ষা। অধিক glucose, alkali অথবা dye-এ নীলা অৱধি কমায়। উষ্ণতাই fade ত্বৰান্বিত কৰে; ঠাণ্ডা flask-ত বিক্ৰিয়া ধীৰ হয়। অধিক জোৰেৰে জোকাৰিলে অধিক oxygen দ্ৰৱীভূত হয়, সেয়ে নীলা ৰং বেছি সময় থাকে। ডাঙৰ headspace-এ run দীঘল কৰে। শেষত চক্ৰসমূহ দুৰ্বল হৈ তৰল হালধীয়া হ'লে sugar শেষ হৈছে আৰু side products জমা হৈছে। সেই endpoint নিজেই লিখি ৰখাৰ যোগ্য ফলাফল।

পৰ্যবেক্ষণ কাৰ্যপত্ৰ

এই table-টো notebook-ত নকল কৰক, প্ৰতিটো trial-ৰ বাবে এটা row। এই worksheet আৰু ওপৰৰ reaction diagram-টোৱেই এই article-ৰ printable assets।

প্ৰতিটো trial-ৰ আগতে উত্তৰ দিবলগীয়া prediction questions:

• জোকাৰণিৰ ঠিক পাছত বটলটো নীলা। কোনটো dye form প্ৰধান, আৰু কিহে তাক সেই অৱস্থালৈ নিলে?
• বটলটো থৈ দিলে ৰং ম্লান হয়। কোনটো reaction প্ৰধান হৈ আছে, আৰু কোনটো ingredient খৰচ হৈছে?
• বহু চক্ৰৰ পাছত নীলা ৰং পাতল আৰু হালধীয়াভ হয়। Dye, alkali, নে glucose যোগ কৰি পুনৰুজ্জীৱিত কৰিব, আৰু কিয়?
• এটা চক্ৰৰ বাবে সময়ৰ বিপৰীতে colour আঁকক। Oxygen ক'ত solution-ত প্ৰৱেশ কৰে সেই স্থান চিহ্নিত কৰক। Instructor answers: (1) oxidised methylene blue, dissolved headspace oxygen-এ পুনৰ oxidise কৰা; (2) glucose-ৰ দ্বাৰা reduction, glucose খৰচ হয়; (3) glucose, limiting donor, কাৰণ dye-টো অপৰিবৰ্তিতভাৱে চক্ৰাকাৰে চলে; (4) জোকাৰণিত তীব্ৰ rise, থৈ দিলে ধীৰ fall, oxygen entry কেৱল rise-ৰ সময়ত।

উল্লেখযোগ্য ঘনিষ্ঠ সম্পৰ্কিত প্ৰদৰ্শন

Traffic light demonstration-ত indigo carmine ব্যৱহাৰ কৰা হয় আৰু oxygenation-ৰ সৈতে yellow, red আৰু green ধাপৰ মাজেৰে যায়। Green bottle নামটো ঢিলেঢালাভাৱে ব্যৱহাৰ কৰা হয়: কেতিয়াবা সেই variant-ৰ বাবে, কেতিয়াবা ascorbic acid system-ৰ দৰে অধিক green formulation অথবা American Chemical Society-এ বৰ্ণনা কৰা enzymatic cycling system-ৰ বাবে। বেঞ্চত যিটো variant আছে তাৰ নাম স্পষ্টকৈ কওক, যাতে শিক্ষাৰ্থীসকলে বেলেগ chemistry-ৰ পৰ্যবেক্ষণ একেলগ নকৰে।

সুৰক্ষা আৰু handling

সমগ্ৰ সময়ত তত্ত্বাৱধান। Alkaline solution handle কৰা অথবা stoppered vessel জোকাৰোঁতে chemical splash eye protection আৰু gloves ব্যৱহাৰ কৰক। Alkali-এ burn কৰিব পাৰে, dye-এ ছাল আৰু কাপোৰত দাগ পেলায়, আৰু ethanol-ত প্ৰস্তুত dye stock-এ বেঞ্চত flammable solvent যোগ কৰে। জোকাৰোঁতে vessel-টো stoppered ৰাখক। তাৰ পাছত খৰচ হোৱা solution-সমূহ আপোনাৰ প্ৰতিষ্ঠানৰ নিজস্ব laboratory rules অনুসৰি handling-ৰ বাবে সংৰক্ষণ কৰক। Alkaline, dye-containing waste-ৰ প্ৰয়োজনীয়তা প্ৰতিষ্ঠান আৰু jurisdiction অনুসৰি বেলেগ হয়, সেয়ে অন্য উৎসৰ procedure আমদানি কৰাৰ সলনি আপোনাৰ laboratory-ৰ নিজস্ব procedure অনুসৰণ কৰক।

যদি colour change-ৰ সলনি সংখ্যা বিচাৰে, methylene blue-ৰ quantitative assay-সমূহে এই demonstration শেষ হোৱা স্থানৰ পৰা আগবাঢ়ে।

শিক্ষকসকলে কিয় এই বটলটো ৰাখে

এটা flask-এ চাৰিটা ধাৰণা একেলগে দেখুৱায়। Redox এটা সংজ্ঞা নহৈ এটা ৰং হৈ পৰে। Mediator-এ দেখুৱায় যে অতি সামান্য পৰিমাণৰ এটা পদাৰ্থে কেনেকৈ অন্য এটা বৃহৎ পৰিমাণৰ পদাৰ্থৰ অৱস্থা জানিবলৈ সহায় কৰে। Kinetics আৰু thermodynamics দৃশ্যমানভাৱে পৃথক হয়: জোকাৰণিয়ে oxygen যোগান ধৰি থাকোঁতে oxygen প্ৰধান হয়, যোগান বন্ধ হ'লে glucose প্ৰধান হয়। আৰু chemistry-ৰ আটাইতকৈ নীৰৱ প্ৰক্ৰিয়া diffusion-এ সমগ্ৰ প্ৰদৰ্শনটো সম্ভৱ কৰে, কাৰণ প্ৰতিটো নীলা flash-ৰ আৰম্ভণি হয় বায়ুৰ পৰা পানীলৈ oxygen পাৰ হৈ অহাৰ মাধ্যমেৰে। Stopwatch আৰু table ব্যৱহাৰ কৰি শিক্ষাৰ্থীসকলে এই সকলো কথা অনুমান, সময়-মাপ আৰু ব্যাখ্যা কৰিব পৰা এটা demonstration-এ বেঞ্চত নিজৰ ঠাই যথাৰ্থভাৱে লাভ কৰে।