Çima hilgirtina ronahiyê ya şîna metîlenê bi konsantrasyonê diguhezê

Şûşeyek ji çareseriya stokê ya şîna metîlenê bigirin û du qedehan jê tijî bikin. Ya yekem bi çareseriya stokê û ya duyem bi çareseriyeke deh qat tenikkirî tijî bikin. Qedeha duyem, wek ku tê hêvîkirin, rengvekirîtir e. Bi baldarî binêrin û hûn ê bibînin ku tiştek din jî guheriye. Tona rengê guheriye. Yek ji çareseriyan ber bi şîna zelal a ezmanê ve diçe û ya din ber bi şîneke bi tîna binefşî ve. Tenikkirinê ji kêmkirina tundiyê zêdetir tişt kir. Wê guherand ka kîjan cureyê kîmyewî piraniya ronahiyê hildigire.

Têgeha li pişt vê guherînê sade ye. Şîna metîlenê ya helbûyî ne tenê yek cure ye. Kationa tenê ya rengkerê, ku jê re monomer tê gotin, dikare rû bi rû bi kationeke duyem re li ser hev bikeve û dîmerê çêbike; dîmer jî dikarin bibin agregatên mezintir. Her form spektruma xwe ya hilgirtina ronahiyê heye. Ya ku spektrofotometreyek rapor dike, kombûna hilgirtina hemû cureyên di wê kûvetê de, di bin wan şertan de ye. Tevliheviyê biguhezînin û spektrum jî diguhezê, heta dema ku mîqdara giştî ya rengkerê li gorî rêjeyeke rasterast a tenikkirinê diguhere.

Monomer û dîmer hilgirên cuda yên ronahiyê ne

Monomerê wek karteke rûpehn bihizirin ku barek erênî li ser pergala xelekên wê belav bûye. Du kartên bi vî rengî dikarin rû bi rû li ser hev bikevin. Barên erênî hev dûr dixin, lê rûyên aromatîk ên rûpehn bi danûstandinên li-ser-hev-ketinê hev dikişînin, û ava derdorê û iyonên dijber bandora vê dûrxistinê kêm dikin. Encam coteke girêdayî ye ku rewşên elektronîk ên hevpar hene. Derbasbûnên destûrdayî yên wê li enerjiyeke bilindtir ji derbasbûna monomerê ne, ji ber vê yekê banda dîmerê li dirêjahiya pêlekê ya kurttir ji banda monomerê xuya dibe; agregatên mezintir jî ber bi aliyê şîn ve wek milê bandê beşdar dibin.

Di konsantrasyona pir kêm de, di ava paqij de, monomer serdest in û banda dirêjahiya pêla dirêj serdest e. Her ku konsantrasyona giştî bilind dibe, para forma cotbûyî zêde dibe û banda dirêjahiya pêla kurt li gorî banda yekem mezin dibe. Ji ber vê yekê rêjeya van du bandan pêkhateya tevliheviyê nîşan dide, ne rasterast konsantrasyona giştî. Pîvanek li tenê yek dirêjahiya pêlê nikare wan ji hev veqetîne, bêyî ku texmînek li ser forma heyî were kirin.

Ji ber vê yekê divê spektrumên referansê her tim bi şertên xwe re bên dayîn. Referansa spektral a şîna metîlenê cihên bandan bi helîner, paşxaneya xwê, pH, germahî û qada konsantrasyonê ya ku ew çêkirine re di tabloyan de dide. Lûtkeyekê bêyî wan şertan veguhezînin û hejmar dê bi têra xwe nehatibe diyarkirin. Du laboratuwar dikarin her du jî li ser spektrumên cuda yên heman rengkerê rast bin, ji ber ku wan tevliheviyên cuda pîvane.

Çi hevsengiyê diguhezîne

Konsantrasyon amûra sereke ya guhertinê ye. Ji bo çêbûna dîmerê pêdivî ye ku du monomer rastî hev bên, ji ber vê yekê para wê bi zêdebûna rengkerê giştî ji rêjeyeke xêzî zûtir bilind dibe. Sabîtên dîmerbûnê yên di avê de ku hatine raporkirin, li nêzî germahiya odeyê bi hezaran ji bo her molar in, ji ber vê yekê para dîmerê di nav qada micromolar de bi lez bilind dibe. Lihevhatineke giştî ya berfireh a daneyan, ku rengkerê ji micromolar heta millimolar digirt, tevkariyeke tetramerê ya ji sifirê cuda jixwe li jêr 34 micromolar dît. Ev hişyar dike ku li dehan micromolar divê meriv lihevhatineke ku bi hişkî tenê du cureyan dihewîne bawer neke. Parên tam bi navînê ve girêdayî ne; ji ber vê yekê ev gotar şûna tabloyeke veguherînê ya gerdûnî, arasteyên guhertinê dide.

Xwê amûra duyem e. Iyonên helbûyî dûrxistina navbera du kationan kêm dikin, ji ber vê yekê sodyum klorîda lêzêdekirî û elektrolîtên mîna wê, di heman konsantrasyona rengkerê de, tevliheviyê ber bi dîmer û agregatan ve dibin. Ev bandor di lêkolînên agregasyona şîna metîlenê di navînên xwêdar û avî de tê dîtin. Di wan de rengker ji nêzî 1 micromolar heta 3.4 millimolar li ser qada 0 heta 0.15 molar sodyum klorîdê hat pîvan. Di wê lihevhatinê de para tetramerê li aliyê rengkera pir û xwêya pir gihîşt nêzî 0.93. Ji ber vê yekê spektrumeke di avê de tomarkirî û yekeke di çareseriya xwê ya fîzyolojîk de tomarkirî ne standardên ku dikarin şûna hev bigirin.

Germahî ber bi aliyê din ve dikişîne. Li-ser-hev-ketin ava girêdayî azad dike û tevgera germî li dijî wê ye, ji ber vê yekê germkirina çareseriyekê bi gelemperî hin dîmeran dîsa dişikîne û dike monomer, lê sarkirin yekbûnê pêş dixe. Entalpiya veqetînê ya ji lihevhatina daneyan hatiye derxistin neyînî ye, nêzî minus 30 kilojoules per mole di navbera 282 û 333 kelvin de, ku yekbûna germahîberder piştrast dike. Nimûneyeke sar ku yekser piştî derxistina ji sarincê tê pîvan, dikare ji heman nimûneya piştî gihîştina hevsengiyê li germahiya odeyê agregatîtir xuya bike.

Helîner bingeha rewşê diyar dike. Av, bi bandora xwe ya hîdrofobîk a xurt, kationên rûpehn ên rengkerê teşwîq dike ku li ser hev bikevin. Alkolên wek etanol û metanol xelekan baştir bi molekulên helînerê dorpêç dikin û agregatan ji hev vedikin, ji ber vê yekê heman konsantrasyona rengkerê di etanolê de ji ya di avê de monomerîtir xuya dike. Hevhelînerên aprotîk jî heman tiştî dikin: di tevliheviyên av û DMSO de li 293 kelvin, DMSO ya lêzêdekirî dîmerbûn kêm kir. Ev nîşan dide ku avahiya avê hêzeke ajokar a li-ser-hev-ketinê ye. Di bikaranîna surfaktantan de ji her du aliyan ve baldarî pêwîst e. Li ser konsantrasyona wan a krîtîk a mîselê, mîsel dikarin monomeran yek bi yek helînin û spektrumeke mîna ya monomerê vegerînin. Li jêr wê astê, surfaktantek bi barekî dijber dikare li şûna vê yekê li-ser-hev-ketinê pêş bixe: li 100 micromolar rengker, polîmerbûna bi SDS hatiye ajotin li nêzî 4 millimolar SDS, ango bi qasî nîvê asta mîselbûnê, gihîşt lûtkeyê, berî ku li astên bilindtir ên surfaktantê ji nû ve belav bibe. Xebatên li ser bandorên rengker-helîner û navînên rêxistî li ser spektrumên şîna metîlenê nîşan didin ka cîrantiya molekulî ya rasterast, ne tenê konsantrasyona giştî, çiqas bi hêz bandên dîtî diyar dike.

pH bi taybetî li astên dawiyê girîng e. Di qada nêzî bêalî ya ku di piraniya xebatên laboratuwarê de tê bikaranîn de, şîna metîlenê di forma xwe ya şîn a kationîk a naskirî de dimîne û agregasyon li ser tevgera spektral serdest e. Asîd an bazeke xurt, kîmyaya redoksê ya ku forma leuko ya bêreng çêdike, an girêdana bi proteîn û perçikan re, her yek rewşên din li cotê monomer-dîmer zêde dike. Dema spektrum piştî zêdekirina tamponekê diguhezê, berî ku hûn her tiştî tenê bi pH ve girê bidin, pêkhateya tamponê ji bo xwê û pêkhateyên girêdanê kontrol bikin. Referansa kîmyayê û protonbûnê van pirsên nasnameyê ji pirsa agregasyonê ya li vir tê nirxandin cuda digire.

Çima xeta rast a Beer-Lambert diçe xwar

Têkiliya Beer-Lambert dibêje ku absorbans wekheviya koefîsiyenta hilgirtinê carî konsantrasyon carî dirêjahiya rêya ronahiyê ye. Ev qanûneke jimartinê ye. Ew texmîn dike ku tiştên tên jimartin, dema hejmara wan diguhere, heman dimînin: yek cureyê hilgir, spektrumeke sabît, tu guhertina kîmyewî bi konsantrasyonê re, ronahiya pîvanê ya yekreng, tu belavbûn an ji nû ve derdana ronahiyê, û ronahiyek ku bi rastî ji rêya diyarkirî derbas dibe.

Agregasyon texmîna yekem dişikîne. Bi awayekî formel, absorbansa giştî her diçe wek kombûna beşdariya cureyan dimîne: dirêjahiya rêyê carî koefîsiyenta hilgirtinê ya her cureyê carî konsantrasyona wê cureyê. Her cure li qanûnê digire. Tevlihevî nagire, ji ber ku konsantrasyonên cureyan fonksiyonên nexêzî yên rengkerê giştî ne. Ji ber vê yekê kêrveya kalîbrasyonê ya absorbansê li banda monomerê li hember rengkerê giştî, di sînorê tenikkirî de rast dest pê dike û bi bilindbûna konsantrasyonê ber bi jêr ve diçe xwar, ji ber ku her zêdekirin bi rêjeyî kêmtir monomer tîne. Kêrveyeke ku li banda dîmerê tê xwendin ber bi aliyê din ve diçe xwar. Xebatên agregasyonê tam ev mekanîzma wek çavkaniya dûrketinên Lambert-Beer yên dîtî destnîşan dikin. Derxistina xeteke rast di nav qada xwar de û dirêjkirina wê derveyî daneyan xeletiya asayî ye. Xet tenê di nav qada pîvanê û matrîksa ku tê de hatiye çêkirin de derbasdar e.

Tenikkirin xefikeke pêwendîdar çêdike. Tenikkirina stokeke konsantre ji bo gihîştina qada amûrê, rêjeya cureyan diparêze. Di kûveta tenikkirî de hevsengî ber bi monomerê ve ji nû ve saz dibe, ji ber vê yekê spektruma wê nimûneya tenikkirî bi rastî diyar dike, lê stokê bi xeletî diyar dike. Hesabkirina spektruma stokê ji pîvanên tenikkirî, bi zêdekirina absorbansan li gorî rêjeyê, tenê wê demê texmîna mîqdara giştî dîsa peyda dike ku kalîbrasyon jixwe vê guhertinê li ber çavan girtibe. Ew qet şiklê orîjînal ê bandê venagerîne. Her kesê ku spektruma çareseriyeke konsantre bi referanseke tenikkirî re dide ber hev, du tevliheviyên cuda dide ber hev.

Dirêjahiya rêya ronahiyê beşek ji encamê ye

Absorbans li gorî dûrahiya ku ronahî di nimûneyê re derbas dibe zêde dibe. Kûveteke 10 mm absorbansa deh qat ya kûveteke 1 mm dide, dema her du heman çareseriyê dihewînin. Ev rêjeya zêdebûnê tenê ji bo heman çareseriyê tam e, û agregasyon vê şertê dike xaleke bingehîn.

Di pratîkê de, dirêjahiya rêyê amûrek e ji bo mayîna di nav qada derbasdar de. Rêyeke dirêj hestiyariyê ji bo çareseriyên tenikkirî yên ku piraniya wan monomer e dide. Rêyeke kurt nimûneyeke konsantre di nav qada pîvanê de dihêle, bêyî gaveke mezin a tenikkirinê ku dê hevsengiyê ji nû ve saz bike. Bernameya agregasyonê ya ku hejmarên li jor ji wê tên tam ev kir: şaneyên 1 centimeter ji bo 1.1 heta 34 micromolar rengker, û şaneyên 0.01 centimeter ji bo 94 micromolar heta 3.4 millimolar. Platformên mîkrohecmê û xwînerên plakan geometriya xwe jî lê zêde dikin, bi rêyên kurt û carinan guhêrbar, û bi rûyan ku rengkera kationîk dikare li wan adsorbe bibe. Dirêjahiya rêyê bi hejmarê re rapor bikin, bi heman awayê ku referansa spektral helîner û xwê rapor dike. Absorbansa bê dirêjahiya rêyê ne encamek e. Ew gotegotek e.

Disîplîna pîvanê ji mekanîzmayê derdikeve. Berî xwendinê, nimûneyan li heman germahiyê bigihînin hevsengiyê. Heman cure û arasteya kûvetê, nimûneyên vala yên hevaheng ku heman paşxaneya xwê û tamponê dihewînin, û amûrên camê yên paqij bi kar bînin. Ji ber ku şîna metîlenê li cam û plastîkê adsorbe dibe û kûveteke renggirtî şopa nimûneya konsantre ya dawîn dihewîne. Dema kînetîka agregasyonê girîng e, piştî amadekirinê bi lez bixwînin, û her kêrveya kalîbrasyonê di heman matrîksê û bi heman dirêjahiya rêyê ya nimûneyên nenaskirî de ava bikin. Ji bo kontrolên bi çavan, bînin bîra xwe ku çav spektrometreyeke nebaş e. Ka rengê çareseriyê dikare paqijiya wê piştrast bike, pirseke cuda ye ku bersiva wê neyînî ye, û guhertinên tona rengê ji ber agregasyonê yek ji sedeman in.

Diyagramek ji bo li kêleka amûrê bihêlin

Wêneya li jêr gotarê di yek referansa maseya laboratuwarê de kom dike. Sê çareserî heman rengkerê dihewînin, lê di konsantrasyona giştî û paşxaneya xwê de cuda ne. Spektrumên wan ên şematîk nîşan didin ku bi zêdebûna li-ser-hev-ketinê, banda monomerê ya dirêjahiya pêla dirêj para xwe ji banda dîmerê ya dirêjahiya pêla kurttir re dihêle. Şert li ser wêneyê hatine nivîsandin, ji ber ku bêyî wan kêrve nikarin dîsa bên bikaranîn. Ji bo cihên bandan ên pîvayî di bin şertên diyarkirî de, referansa spektral bi kar bînin. Ji bo ka rengker dema di çareseriyê de ye çawa dikeve şaneyan, li ketina şaneyê bi rêya kêmkirinê û dabeşbûnê binêrin. Ji bo ka doza ronahiyê û geometrî çawa encamên pîvanên fotokîmyewî bêtir dişêwînin, li rûbirûbûna bi ronahiyê û geometriya pîvanê binêrin.

Rêgeza ku divê bi we re bimîne du beş hene. Spektrum tevliheviya di kûvetê de di bin şertên diyarkirî de nas dike. Tenê kalîbrasyonek ku di bin heman şertan de hatiye ava kirin, absorbansê vediguhezîne konsantrasyona giştî.