Gotar
Ceribandina şûşeya şîn: kîmya, prosedur û çavdêrî
Şûşeyeke zelal li ser maseya laboratuvarê radiweste. Wek avê xuya dike. Kesek wê dihejîne, û şilek dibe şîneke zindî. Dema tê danîn, şîn di nav deqîqeyek an du deqîqeyan de winda dibe. Dîsa wê bihejînin û şîn vedigere. Yek tijîkirin dikare vê yekê bîst caran an zêdetir dubare bike.
Xwendekar bi gelemperî texmîn dikin ku tiştek di şûşeyê de veşartî bû, an ku hejandinê du qat tevlihev kirin. Her du texmîn bi awayekî fêrker şaş in. Reng ji yek boyaxê, methylene blue, tê ku li hemû şilekê belav e. Tişta ku diguhere ew e ku boyax çend elektron hilgirtiye. Pêşandan çerxeke redoksê ye ku tê dîtin, û her guhêrbarê ku pol dikare bibîne—dema hejandinê, germahî, konsantrasyon—bi termekî di kîmyayê de têkildar e.
Du formên heman boyaxê
Methylene blue ya oksîdekirî pergaleke zengilî ya rast û bi barê erênî ye. Ew bi hêz li dora 600 to 700 nanometres vedixwe, ku çav wê wek şîneke kûr dibîne. Du form û spektrumên wan di rêberê avahî û taybetmendiyên methylene blue de hatine vegirtin.
Kêmkirin du elektron û protonek zêde dike û leucomethylene blue çêdike: bêbar, ne-planar, û di pratîkê de bêrenk. Di çareseriya alkalîn de nîv-reaksiyon wiha ye: MB+ + H2O + 2 e- ⇌ LMB + OH-. Ev gav bi tevahî vegerbar e. Şîn tê wateya oksîdekirî, bêrenk tê wateya kêmkirî, û rewşeke sêyemîn tune ye ku were şopandin; ev jî sedema wê ye ku ev ceribandin destpêkeke zelal ji bo kîmyaya redoksê ye.
Çerx: glukoz kêm dike, oksîjen dîsa oksîde dike
Şûşe sê malzemeyên xebatê dihewîne: methylene blue, glukoz, û alkaliyeke bihêz, potassium an sodium hydroxide. Alkali glukozê dixe formên deprotonated yên reaktîf ku elektronan didin boyaxê:
reducing sugar + MB (blue, oxidised) -> oxidised sugar products + LMB (colourless)
Ev gava hêdî dema ku şûşe bêhejîn dimîne rengê radike. Glukoz donorê fedakar e û tê xerckirin. Boyax tenê elektronan vediguhezîne, ji ber vê yekê çend dilop dikarin ji bo şûşeyeke tevahî bes bin. Ravekirinên kevn ên polê dibêjin ku glukoz dibe gluconic acid. Ew kurtkirin çavdêriyan pêşbînî dike, lê mamoste divê bizanin ku ew ne temam e: analîzek mekanîstîk ku di Royal Society Open Science de hatiye weşandin oksîdekirinê bi riya enediolate-yeke reaktîf heta dicarbonyl-ekê dişopîne ku dabeş dibe û asîdên biçûktir çêdike.
Hejandin encama xuyangê berevajî dike. Tevger oksîjenê ji hewaya di valahiya jorîn de girtî dişewitîne nav şilekê, û oksîjen boyaxa kêmkirî dîsa oksîde dike:
LMB (colourless) + O2 -> MB (blue) + reduced oxygen products
Dema bêhejîn tê hiştin, oksîjena helbûyî xilas dibe, glukoz dîsa boyaxê kêm dike, û reng sist dibe. Di gelek çerxan de, kîmyaya neto oksîdekirina şekir bi hewayê ye, û boyax wek navbeynkarekî redoksê bêguhêrbar diçe û tê. Ew navbeynkarek e, ne katalîzatorekî bi maneya hişk, ji ber ku oksîdekirina şekir bêyî wê jî dimeşe; û sistbûna rengê ne parçebûn e: boyaxek ku hatibe hilweşandin bi hejandinê nikare vegere. Ji bo stabîl hiştina stokên boyaxê di navbera pêşandanan de, binêre notên li ser bikaranîn û depokirina çareseriyên methylene blue.
Prosedur ji bo pêşandaneke bi çavdêrî
Ev pêşandanek bi çavdêrî ye, ne çalakiyeke malê. Alkali parastina çavan, destik û mamosteyek dixwaze ku amadekirin û paqijkirinê birêve bibe. Du formulasyonên belgekirî di avahiyê de li hev dikin û di pîvanê de cûda ne.
Pelê rêwerzan a li pişt pêşandana ku ji hêla beşa kîmyayê ya Indiana University ve hatiye weşandin bi qasî 5 percent potassium hydroxide, 4 percent glucose, û 1 percent methylene blue ya avî bikar tîne. Hecmên wekhev ên çareseriyên alkali û glukozê bavêjin şûşeyeke zelal a 250 or 500 millilitre heta ku nîv tije bibe, û nîvê mayî wek valahiya hewayê bihêlin. Çend dilop boyax zêde bikin, devê wê bigirin, cihê girêdanê mohr bikin, û bihêlin heta şîn winda bibe. Prosedura Royal Society of Chemistry heman fikrê ji bo flaskeke bi stopper a 1 litre mezin dike: 300 millilitres av, 10 grams glukoz, 8 grams potassium hydroxide (an 6 grams sodium hydroxide), û çend millilitres ji stoka boyaxa lawazkirî.
Ji bo pêkanînê, bi hêz bihejînin. Şîna tam di nav çend saniyeyan de pêş dikeve. Flaskê deynin û dema sistbûna rengê bipîvin. Royal Society of Chemistry zêdetirî bîst çerx ji bo her tijîkirinê rapor dike. Qet şûşeyê heta ser devê wê tijî nekin: bê hewaya girtî rezervê oksîjenê tune ye ku were helandin.
Çi were çavdêrîkirin, û çi demê diguherîne
Sê tiştan bipîvin: hejandin heta şîna tam (seconds), bêhejîn mayîn heta bêrenk (heta çend deqîqeyan), û hejmara çerxan berî ku şîn lawaz bibe. Nêzî dawiya her sistbûnê, li rûyê şilekê binêrin. Qatek tenik a şîn gelek caran li sînorê hewa dimîne, li wir oksîjen berdewam difuze dibe nav şilekê. Ew xet diffusion e ku tê dîtin.
Reaksiyona şûşeya şîn li gorî qanûna empirîk a leza ku bi prosedura Royal Society of Chemistry re hatiye raporkirin dixebite: rate = k[MB oxidised][glucose]OH-. Her term dikare bibe ceribandineke polê. Zêdetir glukoz, alkali, an boyax dema şîn kurt dike. Germî sistbûna rengê bileztir dike; flaskeke sar hêdî dibe. Hejandina bihêztir oksîjena zêdetir dişewitîne nav şilekê, ji ber vê yekê şîn dirêjtir dimîne. Valahiya hewayê ya mezintir dema xebatê dirêj dike. Dema ku di dawiyê de çerx lawaz dibin û şilek zer dibe, şekir xilas bûye û berhemên alî kom bûne. Ew xala dawiyê bi xwe encamek e ku hêjayî tomarkirinê ye.
Pela xebatê ya çavdêriyê
Vê tabloyê kopî bikin nav defteran, ji bo her ceribandinê rêzek. Ev pela xebatê bi diyagrama reaksiyonê ya li jor re, malzemeyên çapbar ên vê gotarê ne.
| Ceribandin | Şertê hatî guhertin | Dema hejandinê (s) | Dema heta şîna tam (s) | Dema heta bêrenk | Not (kûrahiya rengê, germahî) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | bingehîn | ||||
| 2 | |||||
| 3 |
Pirsên pêşbîniyê, ku berî her ceribandinê têne bersivandin:
- Şûşe rasterast piştî hejandinê şîn e. Kîjan forma boyaxê serdest e, û çi wê anî wê rewşê?
- Şûşe bêhejîn dimîne û reng sist dibe. Kîjan reaksiyon serdest dibe, û kîjan malzeme tê xerckirin?
- Piştî gelek çerxan şîn lawaz û zerik dibe. Wê bi boyax, alkali, an glukozê vejînin, û çima?
- Ji bo yek çerxê reng li hember demê xêz bikin. Nîşan bidin oksîjen li ku derê dikeve çareseriyê.
Bersivên mamoste: (1) methylene blue ya oksîdekirî, ku ji hêla oksîjena helbûyî ya valahiya hewayê ve dîsa hatiye oksîdekirin; (2) kêmkirin ji hêla glukozê ve, glukoz tê xerckirin; (3) glukoz, donorê sînordar, ji ber ku boyax bêguhêrbar di çerxê de digere; (4) bilindbûneke tûj dema hejandinê, daketineke hêdî dema bêhejîn mayînê, ketina oksîjenê tenê di dema bilindbûnê de.
Xizmên nêzîk ku hêjayî navandinê ne
Pêşandana traffic light li şûna wê indigo carmine bikar tîne û bi oksîjenkirinê ji zer ber bi sor û kesk ve derbas dibe. Navê green bottle bi awayekî fireh tê bikaranîn: carinan ji bo wê guhertoyê, carinan jî ji bo formulasyonên kesktir wek pergalên ascorbic acid an pergaleke çerxa enzîmatîk ku ji hêla American Chemical Society ve hatiye ravekirin. Kîjan guherto li ser maseyê be, navê wê bibêjin da ku xwendekar çavdêriyên ji kîmyayên cûda bi hev re nekelînin.
Ewlehî û bikaranîn
Di tevahiya demê de çavdêrî. Parastina çavan a li dijî pijiqîna kîmyewî û destik ji bo destdanîna çareseriya alkalîn an hejandina qabê bi stopper. Alkali dibe sedema şewitandinê, boyax çerm û qumaşê rengîn dike, û stokên boyaxê yên di ethanol de hatine amadekirin solventekî agirpêketbar zêde dikin ser maseya laboratuvarê. Dema hejandinê qab bi stopper girtî bihêlin. Paşê, çareseriyên xilasbûyî ragirin da ku li gorî rêzikên laboratuvara saziya we werin birêvebirin. Pêdiviyên ji bo avêtinên alkalîn ên boyaxdar di navbera sazî û herêmên dadrêsî de cûda ne, ji ber vê yekê prosedura laboratuvara xwe bişopînin, ne ku yekê ji çavkaniyeke din werbigirin.
Heke hûn li şûna guhertinên rengê hejmar dixwazin, testên kantîtatîf ên methylene blue ji cihê ku ev pêşandan bi dawî dibe berdewam dikin.
Çima mamoste vê şûşeyê diparêzin
Yek flask çar fikir di xwe de kom dike. Redoks li şûna danasînekê dibe reng. Navbeynkarek nîşan dide ka mîqdareke pir hindik ji yek maddeyê çawa li ser mîqdareke mezin a maddeyeke din agahdarî dide. Kînetîk bi awayekî xuyang ji termodînamîkê veqetîne: heta ku hejandin oksîjen peyda dike, oksîjen serdest e; dema peydakirin raweste, glukoz serdest dibe. Û diffusion, pêvajoya herî bêdeng a kîmyayê, hemû pêşandanê pêk tîne, ji ber ku her bûyera şîn bi derbasbûna oksîjenê ji hewayê ber bi avê ve dest pê dike. Pêşandanek ku dihêle xwendekar hemû van tiştan bi kronometreyek û tabloyek pêşbînî bikin, bipîvin û rave bikin, cihê xwe li ser maseya laboratuvarê bi dest xistiye.