Difûzyona şîna metîlenê û permanganatê: ceribandina agarê çi nîşan dide

Mamosteyek di plakaya agarê de du çalan çêdike, yekê bi rengdana şîn û ya din bi mehlûleke binefşî tijî dike, û ji polê re dibêje ku temaşe bikin. Saetek şûnda xeleka binefşî firehtir e. Pol dinivîse ku permanganata potasyûmê ji şîna metîlenê zûtir difûz dibe, ji ber ku siviktir e.

Ev hevok nîv rast e û nîv jî xapînok e, û beşa xapînok beşa balkêş e. Ev nîşandan derseke standard a difûzyonê ye, ku mînak di vê xebata laboratûwarê ya difûzyonê di agarê de hatiye vegotin, lê ya ku xwendekar dibînin ne giraniya molekulî ya di çalakiyê de ye. Ew tevgera qiraxa rengê ya dîtbar di nav jelekê de ye, ku ji hêla mezinahiya îyonê, hîdrasyon, girêdana rengdanê, konsantrasyon, germahî û awayê pîvandina qiraxê ve tê şekilkirin.

Qiraxa rengîn ne koefîsyenta difûzyonê ye

Difûzyon belavbûna pirtikên helbûyî ji konsantrasyona bilind ber bi konsantrasyona nizm ve ye. Koefîsyenta difûzyonê, ku bi gelemperî bi D tê nivîsandin, diyar dike ku ev belavbûn ji bo maddeyeke helbûyî ya diyarkirî, di navîneke diyarkirî de û di germahiyeke diyarkirî de çiqas bi lez pêk tê.

Plakayeke dersxaneyê D rasterast nîşan nade. Ew sînorekê nîşan dide ku reng li wir ewqas kêm dibe ku êdî nayê dîtin. Ev sînor, ji bilî difûzyonê bi xwe, bi şiyana rengdanê ya vegirtina ronahiyê, ronahî, ekspozîsyona kamerayê, konsantrasyona ku di çalê de hatiye danîn û nirxandina kesê ku rastkê digire ve girêdayî ye.

Ji pîvana dersxaneyê re navê wê yê rast bidin: tevgera eniya difûzyonê ya dîtbar. Şiroveyên fermî, navînîya çargoşeya dûrketinê bi D ve bi têkiliyên ji cureya ku di analîza difûzyona Fickî de tên dîtin ve girêdidin, lê derxistina D ji daneyan profîlên konsantrasyonê di derbasbûna demê de dixwaze, ne tenê diametreke di dawiya dersê de. Lêkolîneke dersxaneyê ya weşandî, bi xêzkirina çargoşeya dûrahiyê li hember demê, ne bi berawirdkirina mezinahiyên dawî yên lekeyan, difûzîvîteyeke şîna metîlenê ya nêzî 4.5 carî 10^-10 m^2/s di jelê de derxist. Wêneyeke tenê ya yek kêliyê nikare vê karê bike.

Ev têgeha li pişt nîşandanê ye, û her tiştê din hûrguliyeke wê ye ku plaka çiqas bi dilsozî vê têgehê temsîl dike.

Du îyonên rengîn, ne du molekul

Tu ji van her du maddeyên helbûyî di agarê de bi awayê formula ku li ser şûşeyê hatiye çapkirin naçe. Her du elektrolîtên bihêz in ku di avê de ji hev vediqetin.

Permanganata potasyûmê (KMnO4, girseya formulayê nêzî 158.03 g/mol) di îyonên potasyûmê û îyonên permanganatê de ji hev vediqete. Ya binefşî ku diçe îyona permanganatê MnO4^- ye, bi girseya nêzî 118.94 g/mol, ku bi qalikeke avê dorpêçkirî ye. Klorîda şîna metîlenê (xwêya bêav C16H18ClN3S, nêzî 319.85 g/mol) di klorîdê û katyona organîk a şîn MB^+ de ji hev vediqete; girseya vê katyonê nêzî 284.41 g/mol e û ew jî hîdrate ye. Tomara NIST ya şîna metîlenê û qeyda ChEBI ya şîna metîlenê van forman belge dikin, û çavkaniya kîmya û avahiyê şirove dike ku çima katyon, xwêya bêav û hîdrat navên cuda dixwazin.

Sê encam ji vê derdikevin.

Yekem, berawirdkirina 158 bi 320 re cûdahiya rastîn a mezinahiya îyonên rengîn ji ya rast biçûktir nîşan dide, ji ber ku cureya binefşî ya nêzî 119 g/mol ji katyona şîn a nêzî 284 g/mol pir biçûktir e, û her du qalikên hîdrasyonê hildigirin ku mezinahiya bandorker zêde dikin.

Duyem, katyonên şîna metîlenê bi tiştan ve dizeliqin. Bi bilindbûna konsantrasyonê dîmer û komên mezintir çêdikin, û li ser agarê adsorbe dibin; girêdana hem monomerê hem jî dîmerê di lêkolînên adsorpsiyonê li ser agarê de hatiye ragihandin. Rengdana adsorbekirî li cihê xwe disekine. Ew jelê rengîn dike bêyî ku eniyê pêş ve bibe.

Sêyem, toza reaktîfê ya gelemperî hîdratek e, ji ber vê yekê grameke pîvandî di kristalê de av dihewîne. Berawirdkirina trîhîdratê bi forma bêav re nîşan dide ku ev yek molarîteyê çawa diguherîne. Ji bo berawirdkirineke dadmend di dersxaneyê de, mehlûlan bi konsantrasyonên molar ên wekhev ên xwêyan amade bikin û tomar bikin ka kîjan forma hişk hatiye bikaranîn.

Çima li vir siviktir nayê wateya zûtir

Di şileyên tenik de, modela destpêkê ya ji girseyê çêtir wêneya Stokes-Einstein e; di wê de difûzîvîte bi germahiyê re rasterêj û bi vîskozîte û radyûsa hîdrodînamîk re berevajî-rêj e. Mezinahiya hîdrate ya biçûktir serdest e. Girseya kêmtir gelek caran di nav malbateke kîmyewî de bi mezinahiya biçûktir re têkildar e, ji ber vê yekê siviktir dikare wek şiroveyekê xuya bike. Ev têkildariyek e, ne mekanîzma wê ye.

Qanûna Graham, ku dibêje leza derbasbûna gazê ji qulikeke biçûk bi berevajîya rehê çargoşeyî ya girseya molar re rêjeyî ye, li ser vê plakayê nayê sepandin. Derxistina wê aîdî teoriya kînetîk a gazan e, ku di vê şiroveya OpenStax ya derbasbûn û difûzyona gazan de hatiye kurtkirin. Şile berxwedana vîskoz, hîdrasyon, bandorên şeklê û qerebalixiya pirtikan zêde dikin. Jel jî avahiya poran, rêyên pêçdar, adsorpsiyon û danûstandinên barê elektrîkî bi polîmerê re zêde dikin.

Hejmar vê cûdahiyê eşkere dikin. Qanûna Graham, dema li 158 li hember 320 tê sepandin, rêjeyeke lezan a nêzî 1.42 pêşbînî dike. Difûzîvîteyên pîvandî di mehlûlên avî yên tenik de tiştekî din dibêjin: permanganat nêzî 1.6 heta 1.8 carî 10^-9 m^2/s e, li hember şîna metîlenê ya nêzî 4.5 heta 5 carî 10^-10 m^2/s; ev rêjeyek e ku ji 3 an 4 nêzîktir e. Girse bi tenê nikare wê rêjeyê çêbike. Mezinahiya hîdrate, kombûn û girêdana bi jelê ve beşa mayî diyar dikin.

Siviktir-zûtir wek modelekê bi gumanên xwe binirxînin: pirtikên gîlover, bê girêdan, bê kombûn û şertên wekhev. Plaka herî kêm du ji van gumanan binpê dike.

Çawa berawirdkirineke dadmend were kirin

Nîşandan bi heman awayê nermalavê têk diçe: ramana bingehîn rast e, lê derbasbûna ji ramanê ber bi pîvanê ve tijî xefikan e. Her yek ji van bersivê diguherîne bêyî ku tu taybetmendiyeke molekulî biguhere.

Yek kom a agarê ku bi heman kûrahiyê hatiye rijandin, yek amûra çêkirina çalan, hecmên şileyê yên wekhev, konsantrasyonên molar ên wekhev û konsantrasyonên têra xwe nizm bi kar bînin da ku kombûna şîna metîlenê were sînordarkirin û reng negihîje têrbûnê. Ji bo her maddeya helbûyî herî kêm sê çalên dubareyê çêbikin, bi dûrahiyeke ku eni tu carî negihîjin hev. Qapan binixumînin, wan rast û asoyî bigirin û germahiyê sabît bihêlin, ji ber ku xebatên rengdanan di agarê de girêdayîbûneke bihêz bi germahî û konsantrasyonê ve nîşan didin. Demê sifir wek kêliya tijîkirinê diyar bikin, û berî pîvandinê qiraxê diyar bikin: asteke sînorî ya sabît di wêneyan de ji sînorekî bi çav tê texmînkirin çêtir e, ji ber ku sînorên dîtbarbûna şîn û binefşî ji hev cuda ne. Ji bo her lekeyê du diametrên li hev amûd tomar bikin û wan veguherînin radyûsa navîn, ji ber ku tevlihevkirina radyûs û diametrê her grafîka çargoşeya dûrahiyê bi faktora çar xelet dike.

Etîket: panela çepê ji jor ve radyûsa her eniyê nîşan dide ku ji qiraxa çalê heta qiraxa rengê tê pîvandin; panela rastê birîna ngang a agarê bi kûrahiya çalê û haloyên gradyentê yên ber bi derve nîşan dide; şiroveya şemayê guhêrbarên kontrolkirî rêz dike (rêjeya ji sedî ya agarê, stûrahî, molarîteya rengdanê, hecm, mezinahiya çalê, germahî, demê sifir, ronahî).

Ji tiştên ku difûzyonê teqlîd dikin haydar bin. Şileya ku li ser rûyê agarê diherike wek difûzyona lezgîn xuya dike û bandoreke çêkirî ya belgekirî ya çalên biçûk ên agarê ye. Permanganat oksîdanteke bihêz e û dikare ji aliyê şopên maddeya organîk ve were xerckirin; ev yek eniya wê disekinîne an rengê wê ji holê radike. Şîna metîlenê di reaksiyonên redoksê de çalak e û dikare di bin ronahiyê an şertên kêmker de rengê xwe winda bike; kîmyaya redoksê ya şîna metîlenê û forma wê ya kêmkirî ya bêreng vê tevgerê şirove dike.

Têbîniyeke kurt li ser helkerê: di nîşandana standard de her du çal mehlûlên avî dihewînin. Heke protokolek helkerê biguherîne, pêşî rêbera helbûnê û amadekirina mehlûlan kontrol bikin, ji ber ku helbûn û kombûn li gorî navînê diguherin.

Pelê xebatê yê çavdêriya dersxaneyê

Vê tabloyê di defteran de binivîsin an ji bo her çalê rêzekê çap bikin. Tabloyeke ji bo her qapê tomarkirina dubareyan rast û eşkere dihêle.

Ji bo analîzê, ji bo her çalê çargoşeya radyûsa navîn li hember dema derbasbûyî li ser grafîkê xêz bikin û meylên xêzan berawird bikin; pênaseya qiraxê jî li kêleka grafîkê binivîsin. Heke her şeş xêzên çemî bi belavbûna xwe re bên nîşandan, pol cûdabûnê wek dane dibîne, ne wek tiştekî ku divê jê şerm bike.

Ewlehî beşeke protokolê ye: destkeşan û parastina çavan bi kar bînin, ji ber ku şîna metîlenê çerm û cilan leke dike û permanganat oksîdantek e ku leke û tahrişê çêdike. Mehlûlan ji devê xwe dûr bigirin, li ser sîniyekê bixebitin û plaka û şileyan li gorî rêbaza dibistanê ya bermahiyên kîmyewî ji holê rakin, ne ku wan di lavaboyê de birijînin.

Hevoka ku hêjayî nivîsandinê ye

Di van şertên agarê, konsantrasyonê û germahiyê de, eniya dîtbar a permanganatê bi gelemperî ji eniya şîna metîlenê zûtir belav dibe. Ev bi difûzîvîteya bandorker a mezintir a permanganatê re li hev tê, bi taybetî ji ber ku îyona wê ya hîdrate pir biçûktir e û ew bi awayê şîna metîlenê kom nabe an bi agarê ve nagirêde. Girseya molekulî li vir bi wê cûdahiya mezinahiyê re têkildar e, lê girse bi tenê leza difûzyonê di şileyan an jelan de diyar nake.

Pola ku vê hevokê dinivîse du tişt hîn bûne: rastiyek li ser du îyonên rengîn, û adeta pirskirina ku nîşandanek çi dipîve, berî ku baweriyê bi tiştê ku ew xuya dike dibêje bîne.