Eksperyans boutèy ble a: chimi, pwosedi, ak obsèvasyon

Yon boutèy klè chita sou ban laboratwa a. Li sanble ak dlo. Yon moun souke li, epi likid la vin yon ble vivan. Lè yo depoze li, koulè ble a disparèt nan yon minit oswa de. Souke li ankò epi ble a retounen. Yon sèl preparasyon ka repete sa ven fwa oswa plis.

Anjeneral, elèv yo panse gen yon bagay ki te kache nan boutèy la, oswa ke souke a melanje de kouch. Toude ipotèz sa yo bay yon bon leson lè yo echwe. Koulè a soti nan yon sèl koloran, metilèn ble, ki prezan toupatou nan likid la. Sa ki chanje se kantite elektwon koloran an pote. Demonstrasyon an se yon sik redoks ki vin vizib, epi chak varyab klas la ka wè, tan souke, tanperati, konsantrasyon, koresponn ak yon tèm nan chimi a.

De fòm menm koloran an

Metilèn ble okside a se yon sistèm bag plat ki gen chaj pozitif. Li absòbe anpil alantou 600 to 700 nanometres, sa je a wè kòm yon ble fonse. Yo prezante de fòm yo ak espèk yo nan gid sou estrikti ak pwopriyete metilèn ble a.

Rediksyon ajoute de elektwon ak yon pwoton, sa ki bay lekometilèn ble: san chaj, ki pa plan, epi pratikman san koulè. Nan yon solisyon alkalin, demi-reyaksyon an ekri MB+ + H2O + 2 e- ⇌ LMB + OH-. Etap la totalman revèsib. Ble vle di okside, san koulè vle di redui, epi pa gen yon twazyèm eta pou swiv, se sa ki fè sa yon bon premye kontak senp ak chimi redoks.

Sik la: glikoz redui, oksijèn re-oksidize

Boutèy la gen twa engredyan aktif: metilèn ble, glikoz, ak yon alkali fò, idroksid potasyòm oswa idroksid sodyòm. Alkali a favorize transfòmasyon glikoz la an fòm reyaktif ki deprotone epi ki bay koloran an elektwon:

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

Etap sa a ki pran tan fè koulè a disparèt pandan boutèy la rete poze. Glikoz se donatè sakrifisyèl la epi li konsome. Koloran an sèlman transpòte elektwon, kidonk kèk gout sifi pou tout yon boutèy. Ansyen eksplikasyon pou salklas di glikoz vin asid glikonik. Rezime sa a predi obsèvasyon yo, men enstriktè yo dwe konnen li pa konplè: yon analiz mekanistik ki pibliye nan Royal Society Open Science swiv oksidasyon an atravè yon enedyolat reyaktif rive nan yon dikabonil ki fragmante pou fòme asid ki pi piti.

Souke boutèy la ranvèse rezilta vizib la. Ajitasyon an fonn oksijèn ki soti nan lè ki bloke nan espas anlè likid la, epi oksijèn nan re-oksidize koloran ki redui a:

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

Lè boutèy la rete poze, oksijèn ki fonn lan fini, glikoz redui koloran an ankò, epi koulè a disparèt. Apre anpil sik, chimi nèt la se oksidasyon sik pa lè, pandan koloran an kontinye sikile san chanje kòm yon medyatè redoks. Li se yon medyatè olye de yon katalis strik, paske oksidasyon sik la fèt menm san li, epi disparisyon koulè a se pa dekonpozisyon: yon koloran ki detwi pa t ap kapab retounen lè yo souke li. Pou kenbe solisyon rezèv koloran yo estab ant demonstrasyon yo, gade nòt sou manyen ak estokaj solisyon metilèn ble.

Pwosedi pou yon demonstrasyon anba sipèvizyon

Sa a se yon demonstrasyon anba sipèvizyon, se pa yon aktivite pou lakay. Alkali a mande pwoteksyon pou je, gan, ak yon enstriktè ki responsab preparasyon ak netwayaj. De fòmilasyon ki dokimante yo gen menm estrikti epi yo diferan nan echèl.

Fich enstriksyon ki dèyè demonstrasyon jan depatman chimi Indiana University pibliye li itilize apeprè 5 percent idroksid potasyòm, 4 percent glikoz, ak 1 percent metilèn ble nan dlo. Vide menm volim solisyon alkali ak glikoz nan yon boutèy transparan 250 or 500 millilitre jouk li mwatye plen, epi kite rès la kòm yon espas lè. Ajoute kèk gout koloran, fèmen bouchon an, sele jwenti a, epi kite li poze jouk ble a disparèt. Pwosedi Royal Society of Chemistry a adapte menm lide a pou yon flakon 1 litre ak bouchon: 300 millilitres dlo, 10 grams glikoz, 8 grams idroksid potasyòm (oswa 6 grams idroksid sodyòm), plis kèk millilitres solisyon rezèv koloran ki dilye.

Pou fè demonstrasyon an, souke fò. Koulè ble konplè a devlope nan kèk segonn. Depoze flakon an epi mezire tan koulè a pran pou disparèt. Royal Society of Chemistry rapòte plis pase ven sik pou chak preparasyon. Pa janm ranpli boutèy la jouk nan bouch: san lè ki bloke anndan an, pa gen rezèv oksijèn pou fonn.

Sa pou obsève, ak sa ki chanje tan an

Mezire twa bagay: souke jouk li vin ble nèt (segonn), rete poze jouk li vin san koulè (jiska kèk minit), ak kantite sik anvan koulè ble a febli. Toupre fen chak disparisyon, gade sifas la. Yon kouch ble mens souvan rete nan entèfas ak lè a, kote oksijèn kontinye difize antre. Liy sa a se difizyon ki vin vizib.

Reyaksyon boutèy ble a suiv lwa vitès anpirik yo rapòte ansanm ak pwosedi Royal Society of Chemistry a: rate = k[MB oxidised][glucose]OH-. Chak tèm se yon eksperyans pou salklas. Plis glikoz, alkali, oswa koloran diminye dire peryòd ble a. Chalè akselere disparisyon koulè a; yon flakon frèt reyaji pi dousman. Lè yo souke pi fò, plis oksijèn fonn, kidonk koulè ble a dire pi lontan. Yon espas lè ki pi gwo pwolonje eksperyans lan. Lè sik yo finalman febli epi likid la vin jòn, sik la fin konsome epi pwodui segondè yo akimile. Pwen final sa a se yon rezilta ki merite anrejistre tou.

Fich obsèvasyon

Kopye tablo sa a nan kaye yo, yon liy pou chak esè. Fich sa a ansanm ak dyagram reyaksyon ki anlè a se materyèl enprimab pou atik sa a.

Kesyon prediksyon, pou reponn anvan chak esè:

• Boutèy la ble touswit apre yo souke li. Ki fòm koloran an ki domine, epi kisa ki mete li nan eta sa a?
• Boutèy la rete poze epi koulè a disparèt. Ki reyaksyon ki domine, epi ki engredyan k ap konsome?
• Apre anpil sik, ble a vin pal epi yon ti jan jòn. Pou fè li retounen, èske pou ajoute koloran, alkali, oswa glikoz, epi poukisa?
• Fè yon desen koulè an fonksyon de tan pou yon sik. Make kote oksijèn antre nan solisyon an.

Repons pou enstriktè: (1) metilèn ble okside, re-oksidize pa oksijèn ki soti nan espas lè a epi ki fonn; (2) rediksyon pa glikoz, glikoz konsome; (3) glikoz, donatè limitan an, paske koloran an sikile san chanje; (4) monte rapid lè yo souke, desann gradyèl lè li rete poze, oksijèn antre sèlman pandan monte a.

Fanmi pwòch ki merite nonmen

Demonstrasyon limyè trafik la ranplase metilèn ble ak endigo karmin epi li pase pa jòn, wouj, ak vèt pandan oksijenasyon. Yo itilize non boutèy vèt la san anpil presizyon: pafwa pou varyant sa a, pafwa pou fòmilasyon ki pi vèt tankou sistèm asid askòbik oswa yon sistèm sik enzymatik American Chemical Society dekri. Bay varyant ki sou ban an non li pou elèv yo pa melanje obsèvasyon ki soti nan chimi diferan.

Sekirite ak manyen

Sipèvizyon pandan tout eksperyans lan. Pwoteksyon pou je kont pwojeksyon chimik ak gan pou manyen solisyon alkalin nan oswa pou souke veso ki gen bouchon an. Alkali boule, koloran an tache po ak twal, epi solisyon rezèv koloran ki prepare nan etanòl ajoute yon sòlvan ki ka pran dife sou ban laboratwa a. Kenbe veso a fèmen ak bouchon pandan w ap souke li. Apre sa, konsève solisyon ki fin itilize yo pou yo trete dapre règ laboratwa pwòp enstitisyon ou an. Egzijans pou dechè alkalin ki gen koloran ladan yo diferan selon enstitisyon ak jiridiksyon, kidonk suiv pwosedi laboratwa pa w la olye pou w pran youn nan yon lòt sous.

Si ou vle done nimerik olye de chanjman koulè, analiz kantitatif pou metilèn ble pran relè kote demonstrasyon sa a fini.

Poukisa pwofesè yo kontinye sèvi ak boutèy sa a

Yon sèl flakon rasanble kat lide. Redoks vin yon koulè olye de yon definisyon. Yon medyatè montre kijan yon tras yon sibstans ka bay enfòmasyon sou yon gwo kantite yon lòt. Kinetik la separe vizibman ak tèmodinamik la: oksijèn domine pandan souke a ap founi li, glikoz domine lè rezèv la sispann. Epi difizyon, youn nan pwosesis ki pi trankil nan chimi, se sa ki rann tout demonstrasyon an posib, paske chak eklat ble kòmanse lè oksijèn travèse soti nan lè pou antre nan dlo. Yon demonstrasyon ki pèmèt elèv yo predi, mezire tan, epi eksplike tout sa ak yon kwonomèt ak yon tablo merite plas li sou ban laboratwa a.