ການທົດລອງຂວດສີຟ້າ: ເຄມີ, ຂັ້ນຕອນ, ແລະການສັງເກດ

ຂວດໃສໜຶ່ງວາງຢູ່ເທິງໂຕະທົດລອງ. ເບິ່ງຄືກັບນ້ຳ. ເມື່ອມີຄົນສັ່ນມັນ, ຂອງແຫຼວຈະປ່ຽນເປັນສີຟ້າສົດ. ເມື່ອວາງລົງ, ສີຟ້າຈະຄ່ອຍໆຫາຍໄປພາຍໃນໜຶ່ງຫາສອງນາທີ. ສັ່ນອີກຄັ້ງ ແລະສີຟ້າກໍກັບຄືນມາ. ການຕື່ມພຽງຄັ້ງດຽວສາມາດເຮັດຊ້ຳໄດ້ຊາວຄັ້ງ ຫຼືຫຼາຍກວ່ານັ້ນ.

ນັກຮຽນມັກຈະເດົາວ່າມີບາງຢ່າງຊ່ອນຢູ່ໃນຂວດ ຫຼືການສັ່ນເຮັດໃຫ້ຂອງແຫຼວສອງຊັ້ນປະສົມກັນ. ທັງສອງຄຳເດົານີ້ບໍ່ຖືກ ແລະນັ້ນເປັນຈຸດທີ່ໃຫ້ບົດຮຽນທີ່ດີ. ສີເກີດຈາກສານຍ້ອມພຽງຊະນິດດຽວຄື ເມທິລີນບລູ ທີ່ກະຈາຍຢູ່ທົ່ວຂອງແຫຼວ. ສິ່ງທີ່ປ່ຽນແມ່ນຈຳນວນອິເລັກຕຣອນທີ່ສານຍ້ອມຮັບໄວ້. ການສາທິດນີ້ແມ່ນວົງຈອນຣີດອກຊ໌ທີ່ເບິ່ງເຫັນໄດ້, ແລະທຸກຕົວແປທີ່ນັກຮຽນສາມາດສັງເກດໄດ້, ເຊັ່ນ ເວລາສັ່ນ, ອຸນຫະພູມ, ແລະຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນ, ລ້ວນສອດຄ່ອງກັບປັດໄຈໜຶ່ງໃນເຄມີຂອງປະຕິກິລິຍາ.

ສອງຮູບແບບຂອງສານຍ້ອມຊະນິດດຽວກັນ

ເມທິລີນບລູທີ່ຖືກອອກຊິໄດຊ໌ເປັນລະບົບວົງແຫວນແບນທີ່ມີປະຈຸບວກ. ມັນດູດກືນແສງຢ່າງແຮງໃນຊ່ວງປະມານ 600 ຫາ 700 ນາໂນແມັດ, ເຮັດໃຫ້ຕາເຫັນເປັນສີຟ້າເຂັ້ມ. ຮູບແບບທັງສອງ ແລະສະເປັກຕຣຳຂອງພວກມັນຖືກອະທິບາຍໄວ້ໃນ ຄູ່ມືກ່ຽວກັບໂຄງສ້າງ ແລະຄຸນສົມບັດຂອງເມທິລີນບລູ.

ການຣີດິວຊ໌ເພີ່ມອິເລັກຕຣອນສອງຕົວ ແລະໂປຣຕອນໜຶ່ງຕົວ, ເຮັດໃຫ້ເກີດລູໂຄເມທິລີນບລູ: ບໍ່ມີປະຈຸ, ບໍ່ແບນ, ແລະໂດຍປະຕິບັດແລ້ວບໍ່ມີສີ. ໃນສານລະລາຍດ່າງ ປະຕິກິລິຍາເຄິ່ງໜຶ່ງຂຽນໄດ້ວ່າ MB+ + H2O + 2 e- ⇌ LMB + OH-. ຂັ້ນຕອນນີ້ສາມາດຍ້ອນກັບໄດ້ຢ່າງສົມບູນ. ສີຟ້າໝາຍເຖິງສະພາບຖືກອອກຊິໄດຊ໌, ບໍ່ມີສີໝາຍເຖິງສະພາບຖືກຣີດິວຊ໌, ແລະບໍ່ມີສະພາບທີສາມໃຫ້ຕິດຕາມ. ນີ້ເປັນເຫດຜົນທີ່ມັນເໝາະສຳລັບການຮຽນຮູ້ເຄມີຣີດອກຊ໌ໃນຄັ້ງທຳອິດ.

ວົງຈອນ: ກລູໂຄສຣີດິວຊ໌, ອອກຊີເຈນອອກຊິໄດຊ໌ຄືນ

ໃນຂວດມີສ່ວນປະກອບທີ່ເຮັດວຽກສາມຢ່າງ: ເມທິລີນບລູ, ກລູໂຄສ, ແລະດ່າງເຂັ້ມຂຸ້ນ ຄື potassium hydroxide ຫຼື sodium hydroxide. ດ່າງຊ່ວຍໃຫ້ກລູໂຄສກາຍເປັນຮູບແບບທີ່ສູນເສຍໂປຣຕອນ ແລະມີຄວາມໄວຕໍ່ປະຕິກິລິຍາ, ເຊິ່ງສາມາດມອບອິເລັກຕຣອນໃຫ້ສານຍ້ອມ:

ນ້ຳຕານຣີດິວຊ໌ + MB (ສີຟ້າ, ຖືກອອກຊິໄດຊ໌) -> ຜະລິດຕະພັນນ້ຳຕານທີ່ຖືກອອກຊິໄດຊ໌ + LMB (ບໍ່ມີສີ)

ຂັ້ນຕອນທີ່ຊ້ານີ້ເຮັດໃຫ້ສີຫາຍໄປໃນຂະນະທີ່ຂວດຖືກວາງໄວ້. ກລູໂຄສເປັນຕົວໃຫ້ອິເລັກຕຣອນແບບສິ້ນເປືອງ ແລະຖືກໃຊ້ໝົດໄປ. ສານຍ້ອມພຽງແຕ່ຮັບ-ສົ່ງອິເລັກຕຣອນ, ດັ່ງນັ້ນພຽງສອງສາມຢອດກໍພຽງພໍສຳລັບຂວດໜຶ່ງ. ຄຳອະທິບາຍແບບເກົ່າໃນຫ້ອງຮຽນມັກລະບຸວ່າກລູໂຄສກາຍເປັນ gluconic acid. ຄຳອະທິບາຍຫຍໍ້ນັ້ນສາມາດອະທິບາຍສິ່ງທີ່ສັງເກດໄດ້, ແຕ່ຜູ້ສອນຄວນຮູ້ວ່າມັນຍັງບໍ່ຄົບຖ້ວນ: ການວິເຄາະກົນໄກທີ່ຕີພິມໃນ Royal Society Open Science ຕິດຕາມການອອກຊິເດຊັນຜ່ານ enediolate ທີ່ມີຄວາມໄວຕໍ່ປະຕິກິລິຍາໄປຫາ dicarbonyl ທີ່ແຕກຕົວເປັນກົດທີ່ມີໂມເລກຸນນ້ອຍກວ່າ.

ການສັ່ນເຮັດໃຫ້ຜົນທີ່ເບິ່ງເຫັນປ່ຽນກັບຄືນ. ການກວນຊ່ວຍໃຫ້ອອກຊີເຈນຈາກອາກາດໃນຊ່ອງວ່າງດ້ານເທິງລະລາຍເຂົ້າໃນຂອງແຫຼວ, ແລະອອກຊີເຈນຈະອອກຊິໄດຊ໌ສານຍ້ອມທີ່ຖືກຣີດິວຊ໌ໃຫ້ກັບຄືນ:

LMB (ບໍ່ມີສີ) + O2 -> MB (ສີຟ້າ) + ຜະລິດຕະພັນອອກຊີເຈນທີ່ຖືກຣີດິວຊ໌

ເມື່ອປ່ອຍໃຫ້ຢູ່ນິ່ງ, ອອກຊີເຈນທີ່ລະລາຍຢູ່ຈະຖືກໃຊ້ໝົດ, ກລູໂຄສຈະຣີດິວຊ໌ສານຍ້ອມອີກຄັ້ງ, ແລະສີຈະຈາງລົງ. ຫຼັງຈາກຫຼາຍວົງຈອນ, ເຄມີສຸດທິຄືການອອກຊິເດຊັນຂອງນ້ຳຕານໂດຍອາກາດ, ໃນຂະນະທີ່ສານຍ້ອມໝຸນວຽນໂດຍບໍ່ປ່ຽນແປງໃນຖານະຕົວກາງຣີດອກຊ໌. ມັນເປັນຕົວກາງ ບໍ່ແມ່ນຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາຢ່າງເຄັ່ງຄັດ, ເພາະການອອກຊິເດຊັນຂອງນ້ຳຕານຍັງເກີດຂຶ້ນໄດ້ໂດຍບໍ່ມີມັນ, ແລະການຈາງສີບໍ່ແມ່ນການສະລາຍຕົວ: ຖ້າສານຍ້ອມຖືກທຳລາຍແລ້ວ ການສັ່ນກໍບໍ່ສາມາດເຮັດໃຫ້ສີກັບຄືນມາໄດ້. ສຳລັບການເກັບສານລະລາຍສຳຮອງໃຫ້ຄົງຕົວລະຫວ່າງການສາທິດ, ເບິ່ງ ບັນທຶກກ່ຽວກັບການຈັດການ ແລະການເກັບຮັກສາສານລະລາຍເມທິລີນບລູ.

ຂັ້ນຕອນສຳລັບການສາທິດພາຍໃຕ້ການຄວບຄຸມ

ນີ້ແມ່ນການສາທິດພາຍໃຕ້ການຄວບຄຸມ, ບໍ່ແມ່ນກິດຈະກຳໃນຄົວເຮືອນ. ການໃຊ້ດ່າງຕ້ອງມີອຸປະກອນປ້ອງກັນຕາ, ຖົງມື, ແລະຜູ້ສອນທີ່ຮັບຜິດຊອບການກະກຽມ ແລະການເກັບກວາດ. ສູດທີ່ມີເອກະສານອ້າງອີງສອງສູດມີໂຄງສ້າງຄືກັນ ແຕ່ແຕກຕ່າງກັນໃນຂະໜາດ.

ເອກະສານຄຳແນະນຳສຳລັບ ການສາທິດທີ່ເຜີຍແຜ່ໂດຍພາກວິຊາເຄມີຂອງ Indiana University ໃຊ້ potassium hydroxide ປະມານ 5 ເປີເຊັນ, ກລູໂຄສ 4 ເປີເຊັນ, ແລະສານລະລາຍເມທິລີນບລູໃນນ້ຳ 1 ເປີເຊັນ. ເທສານລະລາຍດ່າງ ແລະສານລະລາຍກລູໂຄສໃນປະລິມານເທົ່າກັນລົງໃນຂວດໃສຂະໜາດ 250 ຫຼື 500 ມິນລິລິດ ຈົນເຕັມເຄິ່ງຂວດ, ປະໄວ້ສ່ວນທີ່ເຫຼືອເປັນຊ່ອງອາກາດ. ເພີ່ມສານຍ້ອມສອງສາມຢອດ, ປິດຝາ, ປິດຜະນຶກບ່ອນຕໍ່ຂອງຝາ, ແລະປະໄວ້ຈົນສີຟ້າຫາຍໄປ. ຂັ້ນຕອນຂອງ Royal Society of Chemistry ຂະຫຍາຍແນວຄິດດຽວກັນໄປສູ່ຂວດທົດລອງມີຈຸກຂະໜາດ 1 ລິດ: ນ້ຳ 300 ມິນລິລິດ, ກລູໂຄສ 10 ກຣາມ, potassium hydroxide 8 ກຣາມ (ຫຼື sodium hydroxide 6 ກຣາມ), ພ້ອມສານລະລາຍສຳຮອງຂອງສານຍ້ອມທີ່ເຈືອຈາງອີກສອງສາມມິນລິລິດ.

ເມື່ອເຮັດການສາທິດ, ໃຫ້ສັ່ນຢ່າງແຮງ. ສີຟ້າເຕັມທີ່ຈະປາກົດພາຍໃນບໍ່ກີ່ວິນາທີ. ວາງຂວດລົງ ແລະຈັບເວລາການຈາງສີ. Royal Society of Chemistry ລາຍງານວ່າສາມາດເຮັດໄດ້ຫຼາຍກວ່າຊາວວົງຈອນຕໍ່ການຕື່ມໜຶ່ງຄັ້ງ. ຢ່າຕື່ມຂວດຈົນເຕັມປາກ: ຖ້າບໍ່ມີອາກາດຖືກກັກໄວ້ ກໍຈະບໍ່ມີອອກຊີເຈນສຳຮອງໃຫ້ລະລາຍເຂົ້າໃນຂອງແຫຼວ.

ສິ່ງທີ່ຄວນສັງເກດ ແລະສິ່ງທີ່ປ່ຽນແປງເວລາ

ໃຫ້ຈັບເວລາສາມຢ່າງ: ເວລາສັ່ນຈົນເປັນສີຟ້າເຕັມທີ່ (ວິນາທີ), ເວລາວາງນິ່ງຈົນບໍ່ມີສີ (ເຖິງສອງສາມນາທີ), ແລະຈຳນວນວົງຈອນກ່ອນທີ່ສີຟ້າຈະອ່ອນລົງ. ໃກ້ທ້າຍຂອງການຈາງສີແຕ່ລະຄັ້ງ, ໃຫ້ສັງເກດພື້ນຜິວ. ຊັ້ນສີຟ້າບາງໆມັກຈະຄ້າງຢູ່ບໍລິເວນຮອຍຕໍ່ລະຫວ່າງອາກາດກັບຂອງແຫຼວ, ບ່ອນທີ່ອອກຊີເຈນຍັງຄົງແຜ່ເຂົ້າມາ. ເສັ້ນນັ້ນແມ່ນການແຜ່ທີ່ຖືກເຮັດໃຫ້ເບິ່ງເຫັນໄດ້.

ປະຕິກິລິຍາຂວດສີຟ້າເປັນໄປຕາມກົດອັດຕາເຊິງປະຈັກທີ່ລາຍງານໄວ້ກັບຂັ້ນຕອນຂອງ Royal Society of Chemistry: rate = k[MB oxidised][glucose]OH-. ແຕ່ລະພົດສາມາດນຳໄປເຮັດເປັນການທົດລອງໃນຫ້ອງຮຽນໄດ້. ກລູໂຄສ, ດ່າງ, ຫຼືສານຍ້ອມທີ່ຫຼາຍຂຶ້ນຈະຫຼຸດໄລຍະເວລາທີ່ຂອງແຫຼວເປັນສີຟ້າ. ຄວາມອົບອຸ່ນເລັ່ງການຈາງສີ; ຂວດທີ່ເຢັນຈະປ່ຽນແປງຊ້າ. ການສັ່ນທີ່ແຮງຂຶ້ນເຮັດໃຫ້ອອກຊີເຈນລະລາຍເຂົ້າໄປຫຼາຍຂຶ້ນ, ດັ່ງນັ້ນສີຟ້າຈະຢູ່ໄດ້ດົນຂຶ້ນ. ຊ່ອງອາກາດທີ່ໃຫຍ່ຂຶ້ນຈະຍືດເວລາການທົດລອງ. ເມື່ອວົງຈອນເລີ່ມອ່ອນລົງ ແລະຂອງແຫຼວປ່ຽນເປັນສີເຫຼືອງ, ນ້ຳຕານຖືກໃຊ້ໝົດ ແລະຜະລິດຕະພັນຂ້າງຄຽງໄດ້ສະສົມຂຶ້ນ. ຈຸດສິ້ນສຸດນັ້ນເອງກໍເປັນຜົນການທົດລອງທີ່ຄວນບັນທຶກ.

ແບບບັນທຶກການສັງເກດ

ຄັດລອກຕາຕະລາງນີ້ລົງໃນສົມຸດ, ໜຶ່ງແຖວຕໍ່ໜຶ່ງການທົດລອງ. ແບບບັນທຶກນີ້ພ້ອມກັບແຜນພາບປະຕິກິລິຍາດ້ານເທິງເປັນເອກະສານທີ່ສາມາດພິມໄດ້ສຳລັບບົດຄວາມນີ້.

ຄຳຖາມສຳລັບຄາດຄະເນ, ໃຫ້ຕອບກ່ອນແຕ່ລະການທົດລອງ:

• ຂວດເປັນສີຟ້າທັນທີຫຼັງຈາກສັ່ນ. ຮູບແບບໃດຂອງສານຍ້ອມມີຢູ່ເປັນຫຼັກ, ແລະຫຍັງເຮັດໃຫ້ມັນຢູ່ໃນຮູບແບບນັ້ນ?
• ຂວດຖືກວາງນິ່ງ ແລະສີຈາງລົງ. ປະຕິກິລິຍາໃດກຳລັງເດັ່ນກວ່າ, ແລະສ່ວນປະກອບໃດຖືກໃຊ້ໝົດ?
• ຫຼັງຈາກຫຼາຍວົງຈອນ ສີຟ້າຈະອ່ອນ ແລະອອກເຫຼືອງ. ຄວນເພີ່ມສານຍ້ອມ, ດ່າງ, ຫຼືກລູໂຄສເພື່ອໃຫ້ກັບຄືນ, ແລະເປັນຫຍັງ?
• ວາດກຣາຟສີທຽບກັບເວລາສຳລັບໜຶ່ງວົງຈອນ. ໝາຍຈຸດທີ່ອອກຊີເຈນເຂົ້າສູ່ສານລະລາຍ.

ຄຳຕອບສຳລັບຜູ້ສອນ: (1) ເມທິລີນບລູທີ່ຖືກອອກຊິໄດຊ໌, ຖືກອອກຊິໄດຊ໌ຄືນໂດຍອອກຊີເຈນຈາກຊ່ອງອາກາດທີ່ລະລາຍຢູ່; (2) ການຣີດິວຊ໌ໂດຍກລູໂຄສ, ກລູໂຄສຖືກໃຊ້ໝົດ; (3) ກລູໂຄສ, ຕົວໃຫ້ອິເລັກຕຣອນທີ່ເປັນປັດໄຈຈຳກັດ, ເພາະສານຍ້ອມໝຸນວຽນໂດຍບໍ່ປ່ຽນແປງ; (4) ເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຊັນໃນຂະນະສັ່ນ, ຄ່ອຍໆຫຼຸດລົງໃນຂະນະວາງນິ່ງ, ອອກຊີເຈນເຂົ້າສູ່ສານລະລາຍສະເພາະໃນຊ່ວງທີ່ສີເພີ່ມຂຶ້ນ.

ການສາທິດທີ່ໃກ້ຄຽງກັນທີ່ຄວນຮູ້ຊື່

ການສາທິດໄຟຈະລາຈອນໃຊ້ indigo carmine ແທນ ແລະປ່ຽນຜ່ານສີເຫຼືອງ, ສີແດງ, ແລະສີຂຽວຕາມລະດັບການໃຫ້ອອກຊີເຈນ. ຊື່ “ຂວດສີຂຽວ” ຖືກໃຊ້ຢ່າງບໍ່ເຄັ່ງຄັດ: ບາງຄັ້ງໃຊ້ສຳລັບຮູບແບບນັ້ນ, ບາງຄັ້ງໃຊ້ສຳລັບສູດທີ່ອອກສີຂຽວຫຼາຍກວ່າ ເຊັ່ນ ລະບົບ ascorbic acid ຫຼື ລະບົບໝຸນວຽນດ້ວຍເອນໄຊມ໌ທີ່ອະທິບາຍໂດຍ American Chemical Society. ໃຫ້ລະບຸຊື່ຮູບແບບທີ່ກຳລັງໃຊ້ຢູ່ເທິງໂຕະທົດລອງໃຫ້ຊັດເຈນ ເພື່ອບໍ່ໃຫ້ນັກຮຽນນຳການສັງເກດຈາກເຄມີທີ່ແຕກຕ່າງກັນມາປົນກັນ.

ຄວາມປອດໄພ ແລະການຈັດການ

ຕ້ອງມີການຄວບຄຸມຕະຫຼອດການທົດລອງ. ໃຊ້ອຸປະກອນປ້ອງກັນຕາຈາກສານເຄມີກະເດັນ ແລະຖົງມືເມື່ອຈັດການສານລະລາຍດ່າງ ຫຼືສັ່ນພາຊະນະທີ່ປິດຈຸກ. ດ່າງສາມາດເຮັດໃຫ້ໄໝ້, ສານຍ້ອມສາມາດເຮັດໃຫ້ຜິວໜັງ ແລະຜ້າເປື້ອນ, ແລະສານລະລາຍສຳຮອງຂອງສານຍ້ອມທີ່ກະກຽມດ້ວຍ ethanol ຈະເພີ່ມຕົວທຳລະລາຍທີ່ຕິດໄຟໄດ້ເຂົ້າໃນພື້ນທີ່ທົດລອງ. ຮັກສາພາຊະນະໃຫ້ປິດຈຸກໃນຂະນະສັ່ນ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ເກັບຮັກສາສານລະລາຍທີ່ໃຊ້ແລ້ວໄວ້ເພື່ອຈັດການຕາມກົດລະບຽບຫ້ອງປະຕິບັດການຂອງສະຖາບັນຂອງທ່ານ. ຂໍ້ກຳນົດສຳລັບຂອງເສຍທີ່ເປັນດ່າງ ແລະມີສານຍ້ອມແຕກຕ່າງກັນໄປຕາມສະຖາບັນ ແລະເຂດອຳນາດກົດໝາຍ, ດັ່ງນັ້ນໃຫ້ປະຕິບັດຕາມຂັ້ນຕອນຂອງຫ້ອງປະຕິບັດການຂອງທ່ານເອງ ແທນການນຳຂັ້ນຕອນຈາກແຫຼ່ງອື່ນມາໃຊ້.

ຖ້າຕ້ອງການຄ່າຕົວເລກແທນການເບິ່ງການປ່ຽນສີ, ການວິເຄາະເຊິງປະລິມານສຳລັບເມທິລີນບລູແມ່ນຂັ້ນຕໍ່ໄປຈາກບ່ອນທີ່ການສາທິດນີ້ສິ້ນສຸດ.

ເຫດຜົນທີ່ຄູຍັງຄົງໃຊ້ຂວດນີ້

ຂວດທົດລອງພຽງໜຶ່ງໃບສາມາດລວມແນວຄິດສີ່ຢ່າງໄວ້ດ້ວຍກັນ. ຣີດອກຊ໌ກາຍເປັນສີທີ່ເບິ່ງເຫັນ ແທນທີ່ຈະເປັນພຽງຄຳນິຍາມ. ຕົວກາງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າສານປະລິມານນ້ອຍສາມາດລາຍງານສະພາບຂອງສານອີກຊະນິດໜຶ່ງທີ່ມີປະລິມານຫຼາຍໄດ້ແນວໃດ. ຈະເຫັນຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງຈະນະສາດ ແລະອຸນຫະພົນສາດໄດ້ໂດຍກົງ: ອອກຊີເຈນເປັນຝ່າຍເດັ່ນໃນຂະນະທີ່ການສັ່ນສົ່ງອອກຊີເຈນເຂົ້າໄປ, ແລະກລູໂຄສເປັນຝ່າຍເດັ່ນເມື່ອການສະໜອງນັ້ນຢຸດລົງ. ແລະການແຜ່, ເຊິ່ງເປັນຂະບວນການທີ່ບໍ່ໂດດເດັ່ນທີ່ສຸດຢ່າງໜຶ່ງໃນເຄມີ, ເປັນສິ່ງທີ່ເຮັດໃຫ້ການສາທິດທັງໝົດເກີດຂຶ້ນ, ເພາະທຸກຄັ້ງທີ່ສີຟ້າປາກົດ ຈຸດເລີ່ມຕົ້ນຄືອອກຊີເຈນເຄື່ອນຈາກອາກາດເຂົ້າສູ່ນ້ຳ. ການສາທິດທີ່ໃຫ້ນັກຮຽນສາມາດຄາດຄະເນ, ຈັບເວລາ, ແລະອະທິບາຍທັງໝົດນີ້ໄດ້ດ້ວຍໂມງຈັບເວລາ ແລະຕາຕະລາງພຽງຢ່າງດຽວ ສົມຄວນມີບ່ອນຢູ່ເທິງໂຕະທົດລອງ.