Ny fanandramana tavoahangy manga: simia, fomba fanao ary fandinihana

Misy tavoahangy mangarahara eo ambony latabatra fiasana. Toy ny rano no fijery azy. Misy olona manozongozona azy, dia manjary manga mamirapiratra ilay ranoka. Rehefa apetraka, dia manjavona ao anatin'ny iray na roa minitra ny manga. Ahintsano indray izy dia miverina ny manga. Famenoana iray dia afaka mamerina izany in-droapolo na mihoatra.

Matetika ny mpianatra no mihevitra fa nisy zavatra niafina tao anaty tavoahangy, na hoe nampifangaro sosona roa ny fanahintsanana. Samy diso ireo vinavina ireo, saingy mampianatra zavatra. Loko iray ihany, dia ny manga metilena, izay miparitaka manerana ny ranoka no miteraka ilay loko. Ny miova dia ny isan'ny elektrôna entin'ilay loko. Tsingerin'ny redox natao ho hita maso ilay fampisehoana, ary ny fiovaovana rehetra azon'ny kilasy jerena, toy ny fotoana fanahintsanana, hafanana, ary fifantohana, dia mifandray amin'ny singa iray ao amin'ny simia.

Endrika roa amin'ilay loko iray ihany

Ny manga metilena voaoksida dia rafitra peratra fisaka misy fiampangana miabo. Mandray hazavana mafy manodidina ny 600 ka hatramin'ny 700 nanometres izy, ka hitan'ny maso ho manga lalina izany. Ny endrika roa sy ny spektra ananany dia hazavaina ao amin'ny torolalana momba ny firafitra sy ny toetran'ny manga metilena.

Ny réduction dia manampy elektrôna roa sy proton iray, ka mamorona leucomethylene blue: tsy misy fiampangana, tsy planar, ary saika tsy misy loko. Ao anaty vahaolana alkaline dia toy izao ny half-reaction: MB+ + H2O + 2 e- ⇌ LMB + OH-. Azo averina tanteraka ilay dingana. Ny manga dia midika hoe voaoksida, ny tsy misy loko dia midika hoe voaréduire, ary tsy misy fanjakana fahatelo tokony harahina, ka izany no mahatonga azy ho fampidirana madio sy mora arahina amin'ny simia redox.

Ny tsingerina: glucose no mampihena, oksizena no mamerina mampioksida

Misy akora miasa telo ao anaty tavoahangy: manga metilena, glucose, ary alkali mahery, potassium na sodium hydroxide. Ny alkali dia mampiditra ny glucose amin'ny endrika deprotonated mavitrika izay manome elektrôna ho an'ilay loko:

reducing sugar + MB (manga, voaoksida) -> vokatra siramamy voaoksida + LMB (tsy misy loko)

Io dingana miadana io no manala ny loko rehefa mijanona ilay tavoahangy. Ny glucose no mpanome sacrificial ary lany mandritra ny fihetsika. Ilay loko kosa dia mitatitra elektrôna fotsiny, ka mitete vitsy dia ampy ho an'ny tavoahangy iray manontolo. Ny fanazavana tranainy ampiasaina any an-dakilasy dia milaza fa lasa gluconic acid ny glucose. Mahavita maminavina ny zavatra hita io famintinana io, saingy tokony ho fantatry ny mpampianatra fa tsy feno izany: ny fanadihadiana mekanistika navoaka tao amin'ny Royal Society Open Science dia manaraka ny oxidation amin'ny alalan'ny enediolate mavitrika mankany amin'ny dicarbonyl izay misaratsaraka ho asidra madinika kokoa.

Ny fanahintsanana dia mamadika ny vokatra hita maso. Ny fikorontanana dia mampitsonika oksizena avy amin'ny rivotra voafandrika ao amin'ny headspace, ary ny oksizena dia mamerina mampioksida ilay loko voaréduire:

LMB (tsy misy loko) + O2 -> MB (manga) + vokatra oksizena voaréduire

Rehefa avela hijanona, dia lany ny oksizena mitsonika, mampihena ilay loko indray ny glucose, ary mihamalefaka ilay loko. Mandritra ny tsingerina maro, ny simia net dia oxidation an'ny siramamy amin'ny rivotra, raha mivezivezy tsy miova kosa ilay loko ho redox mediator. Mediator izy fa tsy catalyst hentitra, satria mbola mitranga ihany ny oxidation an'ny siramamy na dia tsy misy azy aza, ary tsy decomposition ny fanjavonan'ny loko: raha simba ilay loko dia tsy ho azo averina amin'ny fanahintsanana. Ho an'ny fitazonana ny tahirin-doko ho marin-toerana eo anelanelan'ny fampisehoana, jereo ny fanamarihana momba ny fikirakirana sy fitahirizana vahaolana manga metilena.

Fomba fanao ho an'ny fampisehoana eo ambany fanaraha-maso

Ity dia fampisehoana atao eo ambany fanaraha-maso, fa tsy asa atao ao an-trano. Ny alkali dia mitaky fiarovana ny maso, fonon-tanana, ary mpampianatra tompon'andraikitra amin'ny fanomanana sy fanadiovana. Misy formulation roa voarakitra an-tsoratra mitovy rafitra saingy samy hafa habe.

Ny torolalana ao ambadiky ny fampisehoana navoakan'ny departemantan'ny simia ao amin'ny Indiana University dia mampiasa potassium hydroxide eo amin'ny 5 percent, glucose 4 percent, ary manga metilena aqueous 1 percent. Araraka mitovy habetsahana ny vahaolana alkali sy glucose ao anaty tavoahangy mangarahara 250 na 500 millilitre mandra-pahafeno antsasany, ka avela ho headspace misy rivotra ny ambiny. Ampio mitete vitsy amin'ilay loko, sarony, asio tombo-kase ny sisin'ny sarony, ary avela hijanona mandra-panjavonan'ny manga. Ny fomba fanao an'ny Royal Society of Chemistry dia mampitombo io hevitra io ho amin'ny tavoahangy misy stopper 1 litre: rano 300 millilitres, glucose 10 grams, potassium hydroxide 8 grams (na sodium hydroxide 6 grams), miaraka amin'ny millilitres vitsy amin'ny tahirin-doko voalevona.

Mba hanatanterahana azy, ahintsano mafy. Miseho ao anatin'ny segondra ny manga feno. Apetraho ilay tavoahangy ary refeso ny fotoana ilàn'ny loko hanjavona. Ny Royal Society of Chemistry dia mitatitra tsingerina mihoatra ny roapolo isaky ny famenoana. Aza fenoina hatrany amin'ny vavany mihitsy ilay tavoahangy: raha tsy misy rivotra voafandrika dia tsy misy tahiry oksizena afaka mitsonika.

Izay tokony hojerena, sy izay manova ny fotoana

Refeso zavatra telo: ny fanahintsanana mandra-pahatonga ho manga feno (seconds), ny fijanonana mandra-pahatonga ho tsy misy loko (up to a few minutes), ary ny isan'ny tsingerina alohan'ny hihalemen'ny manga. Rehefa manakaiky ny faran'ny fanjavonan'ny loko tsirairay, jereo ny ambonin'ny ranoka. Matetika misy sosona manga manify mijanona eo amin'ny fifandraisan'ny rivotra sy ny ranoka, satria mbola miparitaka miditra ao ny oksizena. Diffusion natao ho hita maso io tsipika io.

Ny fihetsiky ny tavoahangy manga dia manaraka ny empirical rate law voalaza miaraka amin'ny fomba fanao an'ny Royal Society of Chemistry: rate = k[MB oxidised][glucose]OH-. Ny singa tsirairay dia azo atao fanandramana ao an-dakilasy. Glucose, alkali, na loko bebe kokoa dia mampihena ny faharetan'ny fotoana maha-manga. Ny hafanana dia manafaingana ny fanjavonana; ny tavoahangy mangatsiaka kosa lasa miadana. Ny fanahintsanana mafimafy kokoa dia mampitsonika oksizena bebe kokoa, ka maharitra kokoa ny manga. Ny headspace lehibe kokoa dia manalava ny faharetan'ny fanandramana. Rehefa mihalemy amin'ny farany ny tsingerina ary manjary mavo ilay ranoka, dia lany ny siramamy ary nitombo ny vokatra avy amin'ny fihetsika ankilany. Vokatra mendrika horaketina ihany koa io teboka farany io.

Taratasy fandraketana fandinihana

Adikao ao anaty kahie ity tabilao ity, andalana iray isaky ny trial. Ity taratasy ity miaraka amin'ny sarin'ny fihetsika etsy ambony no fitaovana azo pirinty ho an'ity lahatsoratra ity.

Fanontaniana vinavina, valiana alohan'ny trial tsirairay:

• Manga ilay tavoahangy avy hatrany aorian'ny fanahintsanana. Endrik'ilay loko iza no manjaka, ary inona no nahatonga azy ho amin'izany?
• Mijanona ilay tavoahangy ary mihamalefaka ny loko. Fihetsika iza no manjaka, ary akora iza no lany?
• Rehefa vita tsingerina maro dia manjary malefaka sy somary mavo ny manga. Avereno amin'ny loko, alkali, sa glucose izy, ary nahoana?
• Manaova sary ny loko mifanaraka amin'ny fotoana mandritra ny tsingerina iray. Mariho ny toerana idiràn'ny oksizena ao amin'ny vahaolana. Valin'ny mpampianatra: (1) manga metilena voaoksida, naverin'ny oksizena mitsonika avy amin'ny headspace no-oxidise; (2) réduction ataon'ny glucose, lany ny glucose; (3) glucose, ilay mpanome mametra, satria mihodina tsy miova ilay loko; (4) fiakarana tampoka rehefa ahintsana, fidinana miandalana rehefa mijanona, ary mandritra ny fiakarana ihany no idiràn'ny oksizena.

Havany akaiky tsara hotononina

Ny fampisehoana traffic light dia manolo azy amin'ny indigo carmine ary mandalo amin'ny mavo, mena, ary maitso rehefa ampidirana oksizena. Ny anarana green bottle dia ampiasaina amin'ny heviny malalaka: indraindray ho an'io variant io, indraindray ho an'ny formulation maitso kokoa toy ny rafitra ascorbic acid na rafitra enzymatic cycling nofaritan'ny American Chemical Society. Omeo anarana mazava izay variant eo ambony latabatra mba tsy hampifangaroan'ny mpianatra ny fandinihana avy amin'ny simia samihafa.

Fiarovana sy fikirakirana

Tokony hisy fanaraha-maso mandritra ny fotoana rehetra. Mampiasà fiarovana ny maso amin'ny fiparitahan'ny simika sy fonon-tanana rehefa mikirakira ny vahaolana alkaline na manozongozona ilay fitoeran-javatra misy stopper. Mandoro ny alkali, mandoto hoditra sy lamba ilay loko, ary ny tahirin-doko voaomana amin'ny ethanol dia manampy solvent mora mirehitra eo amin'ny latabatra fiasana. Tazomy mihidy amin'ny stopper ilay fitoeran-javatra mandritra ny fanahintsanana. Rehefa vita, tehirizo ny vahaolana efa lany mba hokarakaraina araka ny fitsipika laboratoara an'ny andrim-panjakanao. Tsy mitovy arakaraka ny andrim-panjakana sy ny fahefana ara-dalàna ny fepetra momba ny fako alkaline misy loko, ka araho ny fomba fanao an'ny laboratoaranao fa aza maka fotsiny fomba avy amin'ny loharano hafa.

Raha isa no tadiavinao fa tsy fiovan'ny loko, dia manohy avy amin'ny toerana iafaran'ity fampisehoana ity ny quantitative assays ho an'ny manga metilena.

Antony mbola itazonan'ny mpampianatra ity tavoahangy ity

Tavoahangy iray no mampitambatra hevitra efatra. Ny redox dia lasa loko fa tsy famaritana fotsiny. Ny mediator dia mampiseho ny fomba ahafahan'ny habetsahana kely amin'ny akora iray mitatitra ny toetry ny habetsahana lehibe amin'ny akora iray hafa. Hita maso ny fisarahan'ny kinetics sy thermodynamics: ny oksizena no manjaka raha mbola manome azy ny fanahintsanana, ary ny glucose no manjaka rehefa mijanona ny famatsiana. Ary ny diffusion, izay anisan'ny dingana mangina indrindra amin'ny simia, no mahatonga ny fampisehoana iray manontolo hiasa, satria ny fipoahana manga tsirairay dia manomboka amin'ny oksizena mamakivaky avy amin'ny rivotra mankany amin'ny rano. Fampisehoana iray ahafahan'ny mpianatra maminavina, mandrefy fotoana, ary manazava izany rehetra izany amin'ny stopwatch sy tabilao dia mendrika ny toerana omena azy eo ambony latabatra fiasana.