ការពិសោធន៍ដបពណ៌ខៀវ៖ គីមីវិទ្យា នីតិវិធី និងការសង្កេត

ដបថ្លាមួយត្រូវបានដាក់លើតុពិសោធន៍។ វាមើលទៅដូចជាទឹក។ មាននរណាម្នាក់ក្រឡុកវា ហើយអង្គធាតុរាវនៅខាងក្នុងប្រែជាពណ៌ខៀវច្បាស់ខ្លាំង។ ពេលដាក់ចុះ ពណ៌ខៀវនោះនឹងបាត់ទៅវិញក្នុងរយៈពេលមួយឬពីរនាទី។ ក្រឡុកម្តងទៀត ពណ៌ខៀវក៏ត្រឡប់មកវិញ។ ការរៀបចំមួយដបអាចធ្វើវដ្តនេះឡើងវិញបានម្ភៃដង ឬច្រើនជាងនេះ។

ជាទូទៅ សិស្សសន្និដ្ឋានថាមានអ្វីមួយលាក់នៅក្នុងដប ឬការក្រឡុកបានលាយស្រទាប់ពីរចូលគ្នា។ ការសន្និដ្ឋានទាំងពីរនេះមិនត្រឹមត្រូវ ប៉ុន្តែផ្តល់មេរៀនបានល្អ។ ពណ៌កើតចេញពីសារធាតុពណ៌តែមួយគត់គឺ methylene blue ដែលមាននៅទូទាំងអង្គធាតុរាវ។ អ្វីដែលផ្លាស់ប្តូរគឺចំនួនអេឡិចត្រុងដែលសារធាតុពណ៌នោះកាន់ទុក។ ការបង្ហាញនេះធ្វើឱ្យវដ្តរេដុកមើលឃើញដោយភ្នែក ហើយអថេរទាំងអស់ដែលសិស្សអាចសង្កេតបាន ដូចជា រយៈពេលក្រឡុក សីតុណ្ហភាព និងកំហាប់ សុទ្ធតែទាក់ទងនឹងធាតុមួយក្នុងគីមីវិទ្យានៃប្រតិកម្មនេះ។

ទម្រង់ពីររបស់សារធាតុពណ៌តែមួយ

methylene blue ដែលត្រូវបានអុកស៊ីតកម្ម គឺជាប្រព័ន្ធរង្វង់រាបស្មើដែលមានបន្ទុកវិជ្ជមាន។ វាស្រូបពន្លឺខ្លាំងនៅប្រហែល 600 ទៅ 700 nanometres ដែលភ្នែកមនុស្សមើលឃើញជាពណ៌ខៀវចាស់។ ទម្រង់ទាំងពីរ និងស្ប៉ិចត្រារបស់វាត្រូវបានពិពណ៌នានៅក្នុង សេចក្តីណែនាំអំពីរចនាសម្ព័ន្ធ និងលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់ methylene blue។

ការកាត់បន្ថយបន្ថែមអេឡិចត្រុងពីរ និងប្រូតុងមួយ បង្កើតជា leucomethylene blue៖ គ្មានបន្ទុក មិនរាបស្មើ និងស្ទើរតែគ្មានពណ៌។ ក្នុងសូលុយស្យុងអាល់កាឡាំង អឌ្ឍប្រតិកម្មសរសេរជា MB+ + H2O + 2 e- ⇌ LMB + OH-។ ជំហាននេះអាចត្រឡប់វិញបានទាំងស្រុង។ ពណ៌ខៀវមានន័យថាត្រូវបានអុកស៊ីតកម្ម ខណៈគ្មានពណ៌មានន័យថាត្រូវបានកាត់បន្ថយ ហើយមិនមានស្ថានភាពទីបីដែលត្រូវតាមដានទេ។ នេះហើយជាមូលហេតុដែលវាសមស្របសម្រាប់ការណែនាំដំបូងអំពីគីមីវិទ្យារេដុក។

វដ្ត៖ glucose កាត់បន្ថយ ហើយ oxygen អុកស៊ីតកម្មឡើងវិញ

ក្នុងដបមានសមាសធាតុសកម្មបីយ៉ាង៖ methylene blue, glucose និងអាល់កាឡាំងខ្លាំង potassium ឬ sodium hydroxide។ អាល់កាឡាំងជំរុញឱ្យ glucose បង្កើតទម្រង់ដែលបាត់ប្រូតុង និងមានប្រតិកម្មខ្ពស់ ដែលអាចផ្តល់អេឡិចត្រុងទៅសារធាតុពណ៌៖

ស្ករដែលអាចកាត់បន្ថយ + MB (ខៀវ, ត្រូវបានអុកស៊ីតកម្ម) -> ផលិតផលស្ករដែលត្រូវបានអុកស៊ីតកម្ម + LMB (គ្មានពណ៌)

ជំហានយឺតនេះធ្វើឱ្យពណ៌បាត់នៅពេលដបទុកនៅស្ងៀម។ Glucose ជាអ្នកផ្តល់អេឡិចត្រុងដែលត្រូវបានប្រើអស់ក្នុងប្រតិកម្ម។ សារធាតុពណ៌គ្រាន់តែដឹកជញ្ជូនអេឡិចត្រុង ដូច្នេះត្រឹមប៉ុន្មានតំណក់ក៏គ្រប់គ្រាន់សម្រាប់ដបទាំងមូល។ ការពន្យល់ចាស់ៗក្នុងថ្នាក់រៀនតែងនិយាយថា glucose ប្រែទៅជា gluconic acid។ ការសង្ខេបបែបនេះអាចទស្សន៍ទាយការសង្កេតបាន ប៉ុន្តែអ្នកបង្រៀនគួរដឹងថាវាមិនពេញលេញទេ៖ ការវិភាគយន្តការដែលបានបោះពុម្ពផ្សាយក្នុង Royal Society Open Science តាមដានអុកស៊ីតកម្មតាមរយៈ enediolate ដែលមានប្រតិកម្មខ្ពស់ ទៅជា dicarbonyl ដែលបំបែកជាអាស៊ីតតូចៗ។

ការក្រឡុកធ្វើឱ្យលទ្ធផលដែលមើលឃើញត្រឡប់ទៅវិញ។ ការរំញោចធ្វើឱ្យ oxygen ពីខ្យល់ដែលជាប់នៅផ្នែកខាងលើនៃដបរលាយចូលក្នុងអង្គធាតុរាវ ហើយ oxygen អុកស៊ីតកម្មសារធាតុពណ៌ដែលបានកាត់បន្ថយឡើងវិញ៖

LMB (គ្មានពណ៌) + O2 -> MB (ខៀវ) + ផលិតផល oxygen ដែលត្រូវបានកាត់បន្ថយ

ពេលទុកឱ្យនៅស្ងៀម oxygen ដែលរលាយនឹងអស់ ហើយ glucose នឹងកាត់បន្ថយសារធាតុពណ៌ម្តងទៀត ដូច្នេះពណ៌ក៏រលាយបាត់។ បន្ទាប់ពីវដ្តជាច្រើន គីមីវិទ្យាសរុបគឺការអុកស៊ីតកម្មស្ករដោយខ្យល់ ខណៈសារធាតុពណ៌បន្តធ្វើវដ្តដោយមិនផ្លាស់ប្តូរ ក្នុងតួនាទីជាមេឌីយ៉ាទ័ររេដុក។ វាជាមេឌីយ៉ាទ័រ មិនមែនជាកាតាលីករដ៏តឹងរឹងទេ ពីព្រោះអុកស៊ីតកម្មស្ករអាចកើតឡើងដោយគ្មានវា។ ការបាត់ពណ៌ក៏មិនមែនជាការបំបែកសារធាតុពណ៌ដែរ ព្រោះសារធាតុពណ៌ដែលត្រូវបានបំផ្លាញមិនអាចត្រឡប់មកវិញដោយការក្រឡុកបានទេ។ សម្រាប់ការរក្សាទុកសូលុយស្យុងស្តុករបស់សារធាតុពណ៌ឱ្យមានស្ថិរភាពរវាងការបង្ហាញ សូមមើល កំណត់សម្គាល់អំពីការប្រើប្រាស់ និងការរក្សាទុកសូលុយស្យុង methylene blue។

នីតិវិធីសម្រាប់ការបង្ហាញក្រោមការត្រួតពិនិត្យ

នេះគឺជាការបង្ហាញដែលត្រូវធ្វើក្រោមការត្រួតពិនិត្យ មិនមែនជាសកម្មភាពសម្រាប់ធ្វើនៅផ្ទះទេ។ ការប្រើអាល់កាឡាំងតម្រូវឱ្យពាក់ឧបករណ៍ការពារភ្នែក ស្រោមដៃ និងមានអ្នកបង្រៀនទទួលខុសត្រូវលើការរៀបចំ និងសម្អាត។ រូបមន្តដែលមានឯកសារយោងពីរមានរចនាសម្ព័ន្ធដូចគ្នា ប៉ុន្តែខុសគ្នាតាមទំហំ។

សន្លឹកណែនាំសម្រាប់ ការបង្ហាញដែលបានបោះពុម្ពផ្សាយដោយផ្នែកគីមីវិទ្យានៃ Indiana University ប្រើប្រហែល 5 percent potassium hydroxide, 4 percent glucose និង 1 percent methylene blue ក្នុងទឹក។ ចាក់បរិមាណស្មើគ្នានៃសូលុយស្យុងអាល់កាឡាំង និង glucose ចូលក្នុងដបថ្លា 250 or 500 millilitre រហូតដល់ពាក់កណ្តាល ដោយទុកផ្នែកដែលនៅសល់ជាចន្លោះខ្យល់។ បន្ថែមសារធាតុពណ៌ពីរបីតំណក់ បិទគម្រប បិទជិតចំណុចភ្ជាប់ ហើយទុករហូតដល់ពណ៌ខៀវបាត់។ នីតិវិធីរបស់ Royal Society of Chemistry ពង្រីកគោលការណ៍ដូចគ្នាទៅកាន់ flask មានគម្របទំហំ 1 litre៖ 300 millilitres នៃទឹក, 10 grams នៃ glucose, 8 grams នៃ potassium hydroxide (ឬ 6 grams នៃ sodium hydroxide) បូកនឹងប៉ុន្មាន millilitres នៃសូលុយស្យុងស្តុកសារធាតុពណ៌ដែលបានពនឺ។

ដើម្បីអនុវត្ត សូមក្រឡុកឱ្យខ្លាំង។ ពណ៌ខៀវពេញលេញកើតឡើងក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានវិនាទី។ ដាក់ flask ចុះ ហើយកត់ពេលដែលពណ៌បាត់។ Royal Society of Chemistry រាយការណ៍ថា អាចធ្វើបានច្រើនជាងម្ភៃវដ្តក្នុងការរៀបចំមួយដង។ មិនត្រូវបំពេញដបដល់មាត់ទេ៖ បើគ្មានខ្យល់ជាប់នៅខាងក្នុង នឹងគ្មានស្តុក oxygen សម្រាប់រលាយចូលក្នុងសូលុយស្យុងឡើយ។

អ្វីដែលត្រូវសង្កេត និងអ្វីដែលប្តូររយៈពេល

វាស់ពេលវេលាបីយ៉ាង៖ ពេលក្រឡុករហូតដល់ពណ៌ខៀវពេញលេញ (seconds), ពេលទុកស្ងៀមរហូតដល់គ្មានពណ៌ (រហូតដល់ពីរបីនាទី) និងចំនួនវដ្តមុនពណ៌ខៀវចាប់ផ្តើមខ្សោយ។ ជិតចុងនៃការបាត់ពណ៌នីមួយៗ សូមសង្កេតផ្ទៃអង្គធាតុរាវ។ ជាញឹកញាប់មានស្រទាប់ពណ៌ខៀវស្តើងនៅតែសល់ជិតផ្ទៃប៉ះខ្យល់ ដែល oxygen បន្តសាយភាយចូល។ ខ្សែពណ៌នោះគឺជាការធ្វើឱ្យបាតុភូតសាយភាយអាចមើលឃើញដោយភ្នែក។

ប្រតិកម្មដបពណ៌ខៀវអនុវត្តតាមច្បាប់អត្រាបែបពិសោធន៍ដែលរាយការណ៍ជាមួយនីតិវិធីរបស់ Royal Society of Chemistry៖ rate = k[MB oxidised][glucose]OH-។ ធាតុនីមួយៗអាចក្លាយជាការពិសោធន៍ក្នុងថ្នាក់រៀន។ ការបន្ថែម glucose, អាល់កាឡាំង ឬសារធាតុពណ៌ ធ្វើឱ្យរយៈពេលពណ៌ខៀវខ្លីជាងមុន។ កម្ដៅធ្វើឱ្យពណ៌បាត់លឿនឡើង ខណៈ flask ត្រជាក់ធ្វើឱ្យប្រតិកម្មយឺត។ ការក្រឡុកខ្លាំងជាងមុនធ្វើឱ្យ oxygen រលាយច្រើន ដូច្នេះពណ៌ខៀវនៅបានយូរ។ ចន្លោះខ្យល់ធំជាងមុនធ្វើឱ្យការពិសោធន៍បន្តបានយូរ។ នៅពេលវដ្តចុងក្រោយខ្សោយ ហើយអង្គធាតុរាវប្រែជាលឿង ស្ករត្រូវបានប្រើអស់ និងផលិតផលបន្ទាប់បន្សំបានកើនឡើង។ ចំណុចបញ្ចប់នេះផ្ទាល់ក៏ជាលទ្ធផលដែលគួរកត់ត្រាផងដែរ។

សន្លឹកកត់ត្រាការសង្កេត

ចម្លងតារាងនេះចូលក្នុងសៀវភៅកត់ត្រា ដោយប្រើមួយជួរសម្រាប់ការសាកល្បងនីមួយៗ។ សន្លឹកកិច្ចការនេះ រួមជាមួយដ្យាក្រាមប្រតិកម្មខាងលើ គឺជាឯកសារដែលអាចបោះពុម្ពបានសម្រាប់អត្ថបទនេះ។

សំណួរទស្សន៍ទាយ ដែលត្រូវឆ្លើយមុនការសាកល្បងនីមួយៗ៖

• ដបមានពណ៌ខៀវភ្លាមៗបន្ទាប់ពីក្រឡុក។ តើទម្រង់ណារបស់សារធាតុពណ៌មានច្រើនជាងគេ ហើយអ្វីធ្វើឱ្យវាទៅដល់ស្ថានភាពនោះ?
• ដបត្រូវបានទុកឱ្យស្ងៀម ហើយពណ៌ចាប់ផ្តើមបាត់។ តើប្រតិកម្មណាកំពុងមានឥទ្ធិពលខ្លាំងជាង ហើយសមាសធាតុណាមួយត្រូវបានប្រើអស់?
• បន្ទាប់ពីវដ្តជាច្រើន ពណ៌ខៀវប្រែជាស្រាល និងលឿងបន្តិច។ តើគួរធ្វើឱ្យវាត្រឡប់មកវិញដោយបន្ថែមសារធាតុពណ៌ អាល់កាឡាំង ឬ glucose ហើយហេតុអ្វី?
• គូរក្រាបពណ៌ធៀបនឹងពេលវេលាសម្រាប់វដ្តមួយ។ សម្គាល់កន្លែងដែល oxygen ចូលក្នុងសូលុយស្យុង។

ចម្លើយសម្រាប់អ្នកបង្រៀន៖ (1) methylene blue ដែលត្រូវបានអុកស៊ីតកម្ម ដោយត្រូវបានអុកស៊ីតកម្មឡើងវិញដោយ oxygen ដែលរលាយមកពីចន្លោះខ្យល់ខាងលើ; (2) ការកាត់បន្ថយដោយ glucose ហើយ glucose ត្រូវបានប្រើអស់; (3) glucose ដែលជាអ្នកផ្តល់មានកម្រិត ខណៈសារធាតុពណ៌ធ្វើវដ្តដោយមិនផ្លាស់ប្តូរ; (4) កើនឡើងយ៉ាងចោតពេលក្រឡុក បន្ទាប់មកថយចុះបន្តិចម្តងៗពេលទុកស្ងៀម ហើយ oxygen ចូលក្នុងពេលកើនឡើងប៉ុណ្ណោះ។

ប្រតិកម្មស្រដៀងគ្នាដែលគួរស្គាល់ឈ្មោះ

ការបង្ហាញ traffic light ប្រើ indigo carmine ជំនួស ហើយប្តូរតាមលំដាប់ពីលឿង ក្រហម និងបៃតងនៅពេលបន្ថែម oxygen។ ឈ្មោះ green bottle ត្រូវបានប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយ៖ ពេលខ្លះសំដៅលើវ៉ារ្យ៉ង់នោះ ហើយពេលខ្លះសំដៅលើរូបមន្តដែលមានលក្ខណៈបៃតងជាង ដូចជាប្រព័ន្ធ ascorbic acid ឬ ប្រព័ន្ធវដ្តអង់ស៊ីមដែលបានពិពណ៌នាដោយ American Chemical Society។ ត្រូវហៅឈ្មោះវ៉ារ្យ៉ង់ដែលពិតជាកំពុងប្រើនៅលើតុពិសោធន៍ ដើម្បីកុំឱ្យសិស្សលាយបញ្ចូលការសង្កេតពីប្រព័ន្ធគីមីផ្សេងៗគ្នា។

សុវត្ថិភាព និងការប្រើប្រាស់

ត្រូវមានការត្រួតពិនិត្យគ្រប់ពេល។ ត្រូវពាក់ឧបករណ៍ការពារភ្នែកពីសារធាតុគីមីខ្ទាត និងស្រោមដៃ នៅពេលដោះស្រាយសូលុយស្យុងអាល់កាឡាំង ឬក្រឡុកធុងដែលបានបិទគម្រប។ អាល់កាឡាំងអាចបង្ករបួសរលាក សារធាតុពណ៌អាចប្រឡាក់ស្បែក និងក្រណាត់ ហើយសូលុយស្យុងស្តុកសារធាតុពណ៌ដែលរៀបចំក្នុង ethanol បន្ថែមសារធាតុរំលាយងាយឆេះមួយទៀតនៅលើតុពិសោធន៍។ រក្សាធុងឱ្យបិទគម្របពេលក្រឡុក។ បន្ទាប់ពីបញ្ចប់ ត្រូវរក្សាទុកសូលុយស្យុងដែលបានប្រើរួច ដើម្បីចាត់ចែងតាមវិធានមន្ទីរពិសោធន៍របស់ស្ថាប័នអ្នក។ តម្រូវការសម្រាប់កាកសំណល់អាល់កាឡាំងដែលមានសារធាតុពណ៌ ខុសគ្នាតាមស្ថាប័ន និងយុត្តាធិការ ដូច្នេះត្រូវអនុវត្តតាមនីតិវិធីដែលមន្ទីរពិសោធន៍របស់អ្នកបានកំណត់ ជំនួសឱ្យយកនីតិវិធីពីប្រភពផ្សេងមកប្រើដោយផ្ទាល់។

ប្រសិនបើអ្នកចង់បានទិន្នន័យជាលេខ ជំនួសឱ្យគ្រាន់តែការផ្លាស់ប្តូរពណ៌ វិធីវិភាគបរិមាណសម្រាប់ methylene blue អាចបន្តការសិក្សាពីកន្លែងដែលការបង្ហាញនេះបញ្ចប់។

ហេតុអ្វីគ្រូបង្រៀននៅតែប្រើដបនេះ

flask តែមួយបង្រួមគំនិតសំខាន់បួនចូលគ្នា។ រេដុកក្លាយជាពណ៌ដែលអាចមើលឃើញ ជំនួសឱ្យគ្រាន់តែជានិយមន័យ។ មេឌីយ៉ាទ័របង្ហាញពីរបៀបដែលបរិមាណតិចតួចនៃសារធាតុមួយអាចបញ្ជាក់អំពីបរិមាណច្រើននៃសារធាតុមួយទៀត។ គីនេទិចត្រូវបានបំបែកចេញពីទែម៉ូឌីណាមិចយ៉ាងច្បាស់៖ oxygen មានឥទ្ធិពលខ្លាំងជាងនៅពេលការក្រឡុកបន្តផ្គត់ផ្គង់វា ខណៈ glucose មានឥទ្ធិពលខ្លាំងជាងនៅពេលការផ្គត់ផ្គង់ឈប់។ ហើយការសាយភាយ ដែលជាដំណើរការស្ងប់បំផុតមួយក្នុងគីមីវិទ្យា ជាអ្នកធ្វើឱ្យការបង្ហាញទាំងមូលអាចកើតឡើង ពីព្រោះការលេចឡើងនៃពណ៌ខៀវរាល់ដងចាប់ផ្តើមពី oxygen ឆ្លងពីខ្យល់ចូលក្នុងទឹក។ ការបង្ហាញដែលអនុញ្ញាតឱ្យសិស្សទស្សន៍ទាយ វាស់ពេល និងពន្យល់អ្វីៗទាំងអស់នេះដោយប្រើត្រឹមនាឡិកាវាស់ពេល និងតារាង គឺសមនឹងមានកន្លែងរបស់វានៅលើតុពិសោធន៍។