Alt
Turgnamh an bhuidéil ghoirm: ceimic, nós imeachta, agus breathnuithe
Tá buidéal glan ina shuí ar an mbinse. Tá cuma uisce air. Croith duine é, agus éiríonn an leacht gorm geal. Nuair a chuirtear síos é, imíonn an gorm laistigh de nóiméad nó dhó. Croith arís é agus filleann an gorm. Is féidir leis an líonadh céanna é seo a dhéanamh fiche uair nó níos mó.
De ghnáth, ceapann daltaí go raibh rud éigin i bhfolach sa bhuidéal, nó gur mheasc an croitheadh dhá shraith. Léiríonn an dá thuairim, nuair a theipeann orthu, rud úsáideach. Tagann an dath ó ruaim amháin, gorm meitiléine, atá i láthair ar fud an leachta. Is é an rud a athraíonn ná líon na leictreon a iompraíonn an ruaim. Timthriall redox atá sa taispeántas agus é curtha os comhair na súl, agus freagraíonn gach athróg is féidir leis an rang a fheiceáil, am croite, teocht, tiúchan, do théarma sa cheimic.
Dhá fhoirm den ruaim chéanna
Is córas fáinní cothrom, luchtaithe go deimhneach é gorm meitiléine ocsaídithe. Ionsúnn sé go láidir timpeall 600 go 700 nanaiméadar, rud a fheiceann an tsúil mar ghorm domhain. Pléitear an dá fhoirm agus a speictrim in an treoir maidir le struchtúr agus airíonna ghoirm mheitiléine.
Cuireann dí-ocsaídiú dhá leictreon agus prótón leis, rud a thugann gorm leicimeitiléine: gan lucht, neamhphlánach, agus go héifeachtach gan dath. I dtuaslagán alcaileach, scríobhtar an leath-imoibriú mar MB+ + H2O + 2 e- ⇌ LMB + OH-. Tá an chéim inchúlaithe go hiomlán. Ciallaíonn gorm ocsaídithe, ciallaíonn gan dath dí-ocsaídithe, agus níl aon tríú staid le rianú, agus sin é a fhágann gur réamhrá soiléir é seo ar cheimic redox.
An timthriall: dí-ocsaídíonn glúcós, athocsaídíonn ocsaigin
Tá trí chomhábhar oibre sa bhuidéal: gorm meitiléine, glúcós, agus alcaile láidir, hiodrocsaíd photaisiam nó sóidiam. Cuireann an t-alcaile an glúcós chun cinn ina fhoirmeacha imoibríocha díphrótónaithe a dheonaíonn leictreoin don ruaim:
siúcra dí-ocsaídiúcháin + MB (gorm, ocsaídithe) -> táirgí siúcra ocsaídithe + LMB (gan dath)
Glanann an chéim mhall seo an dath nuair a fhágtar an buidéal ina sheasamh. Is é an glúcós an deontóir íobartach agus ídítear é. Ní dhéanann an ruaim ach leictreoin a iompar, mar sin is leor cúpla braon do bhuidéal iomlán. Deir cur síos níos sine don seomra ranga go n-éiríonn glúcós ina aigéad glúcónach. Tuarann an giorrú sin na breathnuithe, ach ba cheart go mbeadh a fhios ag teagascóirí nach bhfuil sé iomlán: rianaíonn anailís mheicníoch a foilsíodh in Royal Society Open Science an t-ocsaídiú trí enediolate imoibríoch go décharbóinil a bhriseann ina aigéid níos lú.
Aisiompaíonn croitheadh an toradh infheicthe. Tuaslagann corraíl ocsaigin ón aer atá gafa sa spás aeir, agus athocsaídíonn an ocsaigin an ruaim dhí-ocsaídithe:
LMB (gan dath) + O2 -> MB (gorm) + táirgí ocsaigine dí-ocsaídithe
Nuair a fhágtar ina sheasamh é, ídítear an ocsaigin thuaslagtha, dí-ocsaídíonn an glúcós an ruaim arís, agus céimníonn an dath. Thar go leor timthriallta, is é glan-cheimic an phróisis ocsaídiú siúcra ag aer, agus an ruaim ag timthriall gan athrú mar idirghabhálaí redox. Is idirghabhálaí é seachas catalaíoch docht, ós rud é go dtarlaíonn ocsaídiú an tsiúcra gan é, agus ní díghrádú é an céimniú: ní fhéadfaí ruaim scriosta a athbheochan trí chroitheadh. Chun stoic ruaime a choinneáil cobhsaí idir taispeántais, féach na nótaí maidir le láimhseáil agus stóráil tuaslagán ghoirm mheitiléine.
Nós imeachta le haghaidh taispeántais faoi mhaoirseacht
Is taispeántas faoi mhaoirseacht é seo, ní gníomhaíocht tí. Éilíonn alcaile cosaint súl, lámhainní, agus teagascóir atá freagrach as ullmhúchán agus glantachán. Aontaíonn dhá fhoirmliú doiciméadaithe ó thaobh struchtúir de agus tá siad éagsúil ó thaobh scála de.
Úsáideann an bhileog threoracha taobh thiar de an taispeántas mar a d'fhoilsigh roinn ceimice Ollscoil Indiana é thart ar 5 percent hiodrocsaíd photaisiam, 4 percent glúcós, agus 1 percent gorm meitiléine uiscí. Doirt toirteanna comhionanna de thuaslagáin alcaile agus glúcóis isteach i mbuidéal trédhearcach 250 nó 500 millilitre go dtí go mbeidh sé leathlán, agus fág an chuid eile mar spás aeir. Cuir cúpla braon ruaime leis, cuir an caipín air, séalaigh an t-alt, agus fág ina sheasamh é go dtí go nglanfaidh an gorm. Déanann nós imeachta an Royal Society of Chemistry an smaoineamh céanna a mhéadú go fleascán stopallaithe 1 litre: 300 millilitres uisce, 10 grams glúcóis, 8 grams hiodrocsaíd photaisiam (nó 6 grams hiodrocsaíd sóidiam), chomh maith le cúpla millilitres de stoc ruaime caolaithe.
Le déanamh, croith go bríomhar é. Forbraíonn an gorm iomlán laistigh de shoicindí. Cuir an fleascán síos agus tomhais am an chéimnithe. Tuairiscíonn an Royal Society of Chemistry níos mó ná fiche timthriall in aghaidh an líonadh. Ná líon an buidéal go béal riamh: gan aer gafa níl aon chúlchiste ocsaigine le tuaslagadh.
Cad ba cheart a bhreathnú, agus cad a athraíonn an t-am
Tomhais trí rud: croitheadh go dtí gorm iomlán (soicindí), seasamh go dtí gan dath (suas le cúpla nóiméad), agus líon na dtimthriallta sula lagaíonn an gorm. Gar do dheireadh gach céimnithe, féach ar an dromchla. Is minic a fhanann sraith tanaí ghorm ag an gcomhéadan leis an aer, áit a leanann ocsaigin de bheith ag idirleathadh isteach. Is í an líne sin idirleathadh curtha os comhair na súl.
Leanann imoibriú an bhuidéil ghoirm an dlí eimpíreach ráta a thuairiscítear le nós imeachta an Royal Society of Chemistry: rate = k[MB oxidised][glucose]OH-. Is turgnamh seomra ranga é gach téarma. Giorraíonn níos mó glúcóis, alcaile, nó ruaime an tréimhse ghorm. Luathaíonn teas an céimniú; éiríonn fleascán fuar mall. Tuaslagann croitheadh níos láidre níos mó ocsaigine, mar sin maireann an gorm níos faide. Síneann spás aeir níos mó an rith. Nuair a lagaíonn na timthriallta faoi dheireadh agus a éiríonn an leacht buí, tá an siúcra ídithe agus tá seachtháirgí carntha. Is toradh é an críochphointe sin féin ar fiú é a thaifeadadh.
Bileog oibre breathnóireachta
Cóipeáil an tábla seo isteach i leabhair nótaí, sraith amháin in aghaidh gach trialach. Is iad an bhileog oibre seo agus an léaráid imoibrithe thuas na hacmhainní inphriontáilte don alt seo.
| Triail | Coinníoll athraithe | Am croite (s) | Am go gorm iomlán (s) | Am go dtí gan dath | Nótaí (doimhneacht datha, teocht) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | bunlíne | ||||
| 2 | |||||
| 3 |
Ceisteanna tuartha, le freagairt roimh gach triail:
- Tá an buidéal gorm díreach tar éis é a chroitheadh. Cén fhoirm den ruaim atá i réim, agus cad a chuir sa staid sin í?
- Seasann an buidéal agus céimníonn sé. Cén t-imoibriú atá chun tosaigh, agus cén comhábhar atá á ídiú?
- Tar éis go leor timthriallta, éiríonn an gorm lag agus buíghlas. An ndéanfaí é a athbheochan le ruaim, alcaile, nó glúcós, agus cén fáth?
- Sceitseáil dath in aghaidh ama do thimthriall amháin. Marcáil cá dtéann ocsaigin isteach sa tuaslagán.
Freagraí don teagascóir: (1) gorm meitiléine ocsaídithe, athocsaídithe ag ocsaigin thuaslagtha ón spás aeir; (2) dí-ocsaídiú ag glúcós, agus glúcós á ídiú; (3) glúcós, an deontóir teorannaitheach, ós rud é go dtimthriallaíonn an ruaim gan athrú; (4) ardú géar le linn croite, titim de réir a chéile agus é ina sheasamh, iontráil ocsaigine le linn an ardaithe amháin.
Gaolta dlútha ar fiú iad a ainmniú
Cuireann taispeántas na soilse tráchta indigo carmine in ionad na ruaime agus téann sé trí bhuí, dearg, agus glas de réir ocsaiginithe. Úsáidtear an t-ainm buidéal glas go scaoilte: uaireanta don leagan sin, uaireanta d'fhoirmliúcháin níos glaise amhail córais aigéid ascorbaigh nó córas timthriallaithe einsímeach a ndearna an American Chemical Society cur síos air. Ainmnigh cibé leagan atá ar an mbinse ionas nach gcumascfaidh daltaí breathnuithe ó cheimicí éagsúla.
Sábháilteacht agus láimhseáil
Maoirseacht i rith an ama ar fad. Cosaint súl ar splancscáileán ceimiceach agus lámhainní le haghaidh an tuaslagáin alcaileach a láimhseáil nó an soitheach stopallaithe a chroitheadh. Dónn alcaile, déanann an ruaim smáil ar chraiceann agus ar fhabraic, agus cuireann stoic ruaime a ullmhaítear in eatánól tuaslagóir inadhainte leis an mbinse. Coinnigh an soitheach stopallaithe agus é á chroitheadh. Ina dhiaidh sin, coinnigh na tuaslagáin ídithe lena láimhseáil faoi rialacha saotharlainne d'institiúide féin. Athraíonn ceanglais maidir le dramhaíl alcaileach ina bhfuil ruaim idir institiúidí agus dlínsí, mar sin lean an nós imeachta atá i bhfeidhm i do shaotharlann féin seachas ceann a thabhairt isteach ó fhoinse eile.
Más mian leat uimhreacha seachas athruithe datha, leanann measúnuithe cainníochtúla ar ghorm meitiléine ar aghaidh ón áit a gcríochnaíonn an taispeántas seo.
Cén fáth a gcoinníonn múinteoirí an buidéal seo
Comhbhrúitear ceithre smaoineamh in aon fhleascán amháin. Éiríonn redox ina dhath seachas ina shainmhíniú. Léiríonn idirghabhálaí conas a thugann rian d'aon substaint amháin eolas faoi mhéid mór substainte eile. Scarann cinéitic ón teirmidinimic ar bhealach infheicthe: bíonn an lámh in uachtar ag ocsaigin fad a sholáthraíonn croitheadh í, agus bíonn an lámh in uachtar ag glúcós nuair a stopann an soláthar. Agus faigheann idirleathadh, an próiseas is ciúine sa cheimic, an taibhiú iomlán, mar go dtosaíonn gach splanc ghorm le hocsaigin ag trasnú ón aer isteach san uisce. Tá áit tuillte ag taispeántas ar an mbinse nuair a ligeann sé do dhaltaí é sin ar fad a thuar, a thomhas ó thaobh ama de, agus a mhíniú le stopuaireadóir agus tábla.