Idirleathadh gorm meitiléine agus sármhanganáite: cad a léiríonn an turgnamh agar

Gearrann múinteoir dhá thobar i bpláta agar, líonann sé ceann acu le ruaim ghorm agus an ceann eile le tuaslagán corcra, agus iarrann sé ar an rang féachaint orthu. Uair an chloig ina dhiaidh sin, tá an fáinne corcra níos leithne. Scríobhann an rang síos go n-idirleathann sármhanganáit photaisiam níos tapúla ná gorm meitiléine toisc go bhfuil sí níos éadroime.

Tá an abairt sin leathcheart agus leathmhíthreorach, agus is í an leath mhíthreorach an chuid spéisiúil. Is ceacht caighdeánach ar idirleathadh é an léiriú, a ndéantar cur síos air, mar shampla, sa chleachtadh saotharlainne seo ar idirleathadh in agar, ach ní hé éifeacht an mheáchain mhóilínigh atá le feiceáil ag na daltaí. Is é gluaiseacht imeall datha infheicthe trí ghlóthach atá ann, faoi thionchar mhéid na n-ian, hiodráitiú, ceangal na ruaime, tiúchan, teocht agus an tslí a dtomhaistear an t-imeall.

Ní hé an t-imeall daite an chomhéifeacht idirleata

Is éard is idirleathadh ann ná leathadh cáithníní tuaslagtha ó thiúchan ard go tiúchan íseal. Déanann an chomhéifeacht idirleata, a scríobhtar mar D de ghnáth, cur síos ar chomh tapa agus a tharlaíonn an leathadh sin do thuaslagáit ar leith i meán ar leith ag teocht ar leith.

Ní thaispeánann pláta sa seomra ranga D go díreach. Taispeánann sé teorainn ina n-éiríonn an dath rófhann le feiceáil. Braitheann an teorainn sin ar ionsúiteacht na ruaime, soilsiú, nochtadh an cheamara, an tiúchan a chuirtear sa tobar, agus breithiúnas an duine a bhfuil an rialóir ina láimh aige, chomh maith leis an idirleathadh féin.

Tabhair ainm cruinn ar an léamh sa seomra ranga: gluaiseacht fronta idirleata infheicthe. I gcóireálacha foirmiúla, ceanglaítear an meándíláithriú cearnaithe le D trí choibhneasa den chineál atá le fáil in anailís ar idirleathadh Fick, ach chun D a mheas trí fheistiú, teastaíonn próifílí tiúchana thar am, seachas trastomhas amháin ag deireadh an ranga. I staidéar foilsithe amháin ar an seomra ranga, fuarthas idirleatacht gorm meitiléine i nglóthach gar do 4.5 uair 10^-10 m^2/s trí fhad cearnaithe a bhreacadh in aghaidh ama, seachas méideanna deiridh na spotaí a chur i gcomparáid. Ní féidir le híomhá aonair an obair sin a dhéanamh.

Sin é an coincheap atá taobh thiar den léiriú, agus baineann gach rud eile le cé chomh dílis agus a léiríonn an pláta é.

Dhá ian dhaite, ní dhá mhóilín

Ní thaistealaíonn ceachtar tuaslagáit tríd an agar san fhoirm a léiríonn an fhoirmle atá clóite ar an mbuidéal. Is leictrilítí láidre iad araon a dhíthiomsaíonn in uisce.

Scarann sármhanganáit photaisiam (KMnO4, mais fhoirmle thart ar 158.03 g/mol) ina hiain photaisiam agus ina hiain sármhanganáite. Is é an t-ian sármhanganáite MnO4^-, mais thart ar 118.94 g/mol, an cáithnín corcra atá ag taisteal, agus blaosc uisce timpeall air. Scarann clóiríd gorm meitiléine (salann ainhidriúil C16H18ClN3S, thart ar 319.85 g/mol) ina clóiríd agus sa chaitian orgánach gorm MB^+, mais thart ar 284.41 g/mol, atá hiodráitithe freisin. Déanann taifead NIST ar ghorm meitiléine agus iontráil ChEBI ar ghorm meitiléine na foirmeacha sin a dhoiciméadú, agus míníonn an tagairt ar cheimic agus struchtúr cén fáth a dteastaíonn ainmneacha ar leith don chaitian, don salann ainhidriúil agus do na hiodráití.

Tá trí iarmhairt ag baint leis sin.

Ar an gcéad dul síos, má chuirtear 158 i gcomparáid le 320, déantar beag is fiú den fhíorbhearna méide idir na hiain dhaite, ós rud é go bhfuil an speiceas corcra ag thart ar 119 g/mol i bhfad níos lú ná an caitian gorm ag thart ar 284 g/mol, agus go bhfuil blaoscanna hiodráitithe timpeall ar an dá cheann a mhéadaíonn a méid éifeachtach.

Ar an dara dul síos, greamaíonn caitiain gorm meitiléine de rudaí. Cruthaíonn siad déméirí agus comhiomláin níos mó de réir mar a ardaíonn an tiúchan, agus asúitear ar agar iad; tuairiscítear ceangal monaiméirí agus déméirí araon i staidéir ar asú in agar. Fanann ruaim asúite ina stad. Cuireann sí dath ar an nglóthach gan an fronta a chur chun cinn.

Ar an tríú dul síos, is hiodráit é an gnáthphúdar imoibrí, mar sin tá uisce sa chriostal i ngach gram a mheáitear. Léiríonn an chomparáid idir an tríhiodráit agus an fhoirm ainhidriúil conas a athraíonn sé sin an mhólaracht. Chun comparáid chothrom a dhéanamh sa seomra ranga, ullmhaigh tuaslagáin ina bhfuil tiúchana mólaracha comhionanna de na salainn agus taifead cén fhoirm sholadach a úsáideadh.

Cén fáth nach ionann níos éadroime agus níos tapúla anseo

I leachtanna caola, is fearr samhail Stokes-Einstein mar chéad chur chuige ná mais: sa tsamhail sin, tá an idirleatacht i gcomhréir leis an teocht roinnte ar an slaodacht agus ar an nga hidridinimiciúil. Is é an méid hiodráitithe is lú a bhíonn chun tosaigh. Is minic a bhíonn mais níos ísle comhghaolmhar le méid níos lú laistigh d'aon teaghlach ceimiceach amháin, agus mar sin is féidir cuma mínithe a bheith ar an bhfocal níos éadroime. Comhghaol atá ann, ní an mheicníocht.

Ní rialaíonn dlí Graham an pláta seo. Deir an dlí sin go bhfuil rátaí eisilte gás i gcomhréir le fréamh chearnach inbhéartach na maise mólaí. Baineann a dhíorthú le teoiric chinéiteach na ngás, a ndéantar achoimre uirthi sa chuntas seo ó OpenStax ar eisileadh agus idirleathadh gás. Cuireann leachtanna tarraingt shlaodach, hiodráitiú, éifeachtaí crutha agus plódú leis an scéal. Cuireann glóthacha struchtúr na bpór, castaíocht na gcosán, asú agus idirghníomhaíochtaí luchta leis an bpolaiméir leis.

Léiríonn na huimhreacha an bhearna. Má chuirtear dlí Graham i bhfeidhm ar 158 i gcomparáid le 320, tuartar cóimheas rátaí de thart ar 1.42. Insíonn idirleatachtaí tomhaiste i dtuaslagáin chaola uiscí scéal eile: sármhanganáit gar do 1.6 go 1.8 uair 10^-9 m^2/s i gcomparáid le gorm meitiléine gar do 4.5 go 5 uair 10^-10 m^2/s, cóimheas atá níos gaire do 3 nó 4. Ní féidir leis an mais amháin an cóimheas sin a chruthú. Is é an méid hiodráitithe, an comhiomlánú agus an ceangal leis an nglóthach a mhíníonn an chuid eile.

Caith leis an smaoineamh níos éadroime–níos tapúla mar shamhail a bhfuil toimhdí aici: cáithníní sféarúla, gan cheangal, gan chomhiomlánú, dálaí comhionanna. Ní chomhlíonann an pláta dhá cheann díobh ar a laghad.

Conas comparáid chothrom a dhéanamh

Teipeann ar an léiriú ar an gcaoi chéanna a dteipeann ar bhogearraí: tá an bunsmaoineamh fónta, ach tá gaistí go leor sa bhealach ón smaoineamh go dtí an tomhas. Athraíonn gach ceann díobh seo an toradh gan aon airí móilíneach a athrú.

Úsáid baisc amháin agar a dhoirtear go doimhneacht aonfhoirmeach, gearrthóir amháin do na toibreacha, toirteanna comhionanna leachta, tiúchana mólaracha comhionanna, agus tiúchana atá íseal go leor chun comhiomlánú gorm meitiléine a theorannú agus chun an dath a choinneáil neamhsháithithe. Gearr trí thobar macasamhlacha ar a laghad do gach tuaslagáit, agus iad spásáilte ionas nach mbuaileann na frontaí le chéile riamh. Clúdaigh na miasa, coinnigh cothrom iad, agus coinnigh an teocht seasmhach, ós rud é go léiríonn obair le ruaimeanna in agar spleáchas láidir ar theocht agus ar thiúchan. Sainmhínigh am nialais mar an nóiméad líonta, agus sainmhínigh an t-imeall sula dtomhaiseann tú é: is fearr tairseach sheasta ghrianghrafach ná teorainn a mheas de réir na súl, mar tá teorainneacha braite amhairc éagsúla ag gorm agus corcra. Taifead dhá thrastomhas atá ingearach lena chéile do gach spota agus tiontaigh iad go meángha, mar má mheasctar ga agus trastomhas, cuirtear aon ghraf d'fhad cearnaithe as riocht faoi fhachtóir a ceathair.

Lipéid: taispeánann an painéal ar chlé an ga do gach fronta á thomhas ón mbarr, ó imeall an tobair go dtí imeall an datha; taispeánann an painéal ar dheis trasghearradh an agar, le doimhneacht an tobair agus fáinní grádáin ag síneadh amach; liostaíonn an eochair na hathróga rialaithe (céatadán agar, tiús, mólaracht na ruaime, toirt, méid an tobair, teocht, am nialais, soilsiú).

Bí ag faire ar éifeachtaí bréagacha. Breathnaíonn leacht a dhoirteann thar dhromchla an agar cosúil le hidirleathadh tapa, agus is déantán turgnamhach doiciméadaithe é i gcás toibreacha beaga agar. Is ocsaídeoir láidir í sármhanganáit agus féadfaidh rianta d'ábhar orgánach í a ídiú, rud a chuireann stop lena fronta nó a thuarann é. Tá gorm meitiléine gníomhach in imoibrithe ocsaídiúcháin agus dí-ocsaídiúcháin agus féadfaidh a dath dul i léig faoi sholas nó faoi dhálaí dí-ocsaídiúcháin; míníonn ceimic ocsaídiúcháin agus dí-ocsaídiúcháin gorm meitiléine agus a fhoirm dhí-ocsaídithe gan dath an t-iompar sin.

Nóta gairid faoin tuaslagóir: tá tuaslagáin uiscí sa dá thobar sa ghnáthléiriú. Má athraíonn prótacal an tuaslagóir riamh, féach ar an treoir maidir le tuaslagthacht agus ullmhú tuaslagán ar dtús, mar athraíonn tuaslagthacht agus comhiomlánú de réir an mheáin.

Bileog bhreathnóireachta don seomra ranga

Cóipeáil an tábla seo isteach sna leabhair nótaí nó priontáil ró amháin do gach tobar. Cuidíonn tábla amháin do gach mias leis na macasamhlacha a thaifeadadh go cruinn.

Le haghaidh anailíse, breac an meángha cearnaithe in aghaidh an ama chaite do gach tobar agus cuir na fánaí i gcomparáid, agus luaigh sainmhíniú an imeall in aice leis an ngraf. Má thaispeántar na sé chuar ar fad agus a scaipeadh, feiceann an rang an éagsúlacht mar shonraí seachas mar ábhar náire.

Is cuid den phrótacal í an tsábháilteacht: caith lámhainní agus cosaint súl, mar fágann gorm meitiléine ruaim ar chraiceann agus ar éadaí, agus is ocsaídeoir í sármhanganáit a fhágann ruaim agus a dhéanann greannú. Ná cuir na tuaslagáin sa bhéal, oibrigh os cionn tráidire, agus diúscair na plátaí agus na leachtanna trí chóras dramhaíola ceimicí na scoile seachas síos an doirteal.

An abairt is fiú a scríobh síos

Faoi na dálaí agar, tiúchana agus teochta seo, leathann an fronta sármhanganáite infheicthe níos tapúla ná an fronta gorm meitiléine de ghnáth. Tá sé sin ag teacht le hidirleatacht éifeachtach níos mó a bheith ag sármhanganáit, den chuid is mó toisc go bhfuil a hian hiodráitithe i bhfad níos lú agus nach gcomhiomlánaíonn sí ná nach gceanglaíonn sí le hagar mar a dhéanann gorm meitiléine. Tá mais mhóilíneach comhghaolmhar leis an difríocht méide sin anseo, ach ní shocraíonn mais amháin rátaí idirleata i leachtanna ná i nglóthacha.

Tá dhá rud foghlamtha ag rang a scríobhann an abairt sin: fíric faoi dhá ian dhaite, agus nós ceistiúcháin faoi cad a thomhaiseann léiriú sula gcuirtear muinín sa mhéid a dhealraíonn sé a rá.