Fiparitahan'ny manga metilena sy ny permanganata: izay asehon'ny fanandramana amin'ny agar

Manao lavaka roa amin'ny takelaka agar ny mpampianatra iray, mameno ny iray amin'ny akora fandokoana manga ary ny iray amin'ny vahaolana volomparasy, dia milaza amin'ny mpianatra mba hijery. Rehefa afaka adiny iray, dia midadasika kokoa ny faribolana volomparasy. Soratan'ny mpianatra fa miparitaka haingana kokoa noho ny manga metilena ny permanganata potasioma satria maivana kokoa.

Marina ny antsasak'io fehezanteny io ary mamitaka ny antsasany, ary ilay tapany mamitaka no mahaliana. Fampianarana mahazatra momba ny fiparitahana io fampisehoana io, araka ny voalaza, ohatra, ao amin'ity fanazaran-tena anaty laboratoara momba ny fiparitahana ao anaty agar ity. Tsy ny lanjan'ny molekiola miasa anefa no hitan'ny mpianatra. Ny fivezivezen'ny sisin'ny loko hita maso mamakivaky gel no hitany, izay voataonan'ny haben'ny iôna, ny rano manodidina azy, ny firaiketan'ny akora fandokoana, ny fifantohana, ny mari-pana ary ny fomba fandrefesana ilay sisiny.

Tsy ny koefisian'ny fiparitahana ny sisin'ny loko

Ny fiparitahana dia ny fielezan'ny poti-javatra levona avy amin'ny faritra be fifantohana mankany amin'ny faritra kely fifantohana. Ny koefisian'ny fiparitahana, izay soratana matetika hoe D, dia mamaritra ny hafainganam-pandehan'izany fielezana izany ho an'ny akora levona iray, ao anaty fitaovana iray, amin'ny mari-pana iray.

Tsy mampiseho mivantana an'i D ny takelaka ampiasaina an-dakilasy. Ny asehony dia ny sisiny izay lasa manjavozavo loatra ka tsy hita maso intsony ny loko. Miankina amin'ny fahafahan'ny akora fandokoana mandray hazavana, ny jiro, ny fidiran'ny hazavana ao amin'ny fakantsary, ny fifantohana apetraka ao anaty lavaka, ary ny fanombanan'ilay olona mitazona ny fitsipika io sisiny io, ankoatra ny fiparitahana mihitsy.

Antsoy araka ny tena izy ny fandrefesana an-dakilasy: fivezivezen'ny sisiny hita maso eo amin'ny faritra iparitahan'ny akora. Ny famakafakana ara-teôria dia mampifandray ny salan'ny efamira amin'ny fifindran-toerana amin'i D, amin'ny alalan'ny fifandraisana toy izay hita ao amin'ny famakafakana ny fiparitahana araka an'i Fick. Saingy mila ny fizaran'ny fifantohana rehefa mandeha ny fotoana ny famaritana an'i D, fa tsy savaivo tokana amin'ny faran'ny lesona. Nisy fanadihadiana an-dakilasy navoaka nahazo koefisian'ny fiparitahan'ny manga metilena tao anaty gel manodidina ny 4.5 ampitomboina amin'ny 10^-10 m^2/s, tamin'ny fanaovana kisary mampitaha ny efamira amin'ny halavirana sy ny fotoana, fa tsy tamin'ny fampitahana ny haben'ny pentina farany. Tsy afaka manao izany ny sary tokana nalaina tamin'ny fotoana iray.

Izany no foto-kevitra ao ambadik'ilay fampisehoana, ary ny ambiny rehetra dia antsipiriany momba ny fahamarinan'ny fomba anehoan'ilay takelaka izany.

Iôna miloko roa, fa tsy molekiola roa

Samy tsy mamakivaky ny agar amin'ny endrika asehon'ny raikipohy voasoratra eo amin'ny tavoahangy ireo akora levona ireo. Samy elektrôlita matanjaka izay misaraka ho iôna ao anaty rano izy ireo.

Ny permanganata potasioma (KMnO4, lanja araka ny raikipohy manodidina ny 158.03 g/mol) dia misaraka ho iôna potasioma sy iôna permanganata. Ilay singa volomparasy mandeha dia ny iôna permanganata MnO4^-, izay manana lanja manodidina ny 118.94 g/mol ary voahodidina sosona rano. Ny klôriran'ny manga metilena (sira tsy misy rano C16H18ClN3S, manodidina ny 319.85 g/mol) dia misaraka ho klôrira sy ny katiôna organika manga MB^+, izay manana lanja manodidina ny 284.41 g/mol ary voahodidina rano ihany koa. Ny firaketana NIST momba ny manga metilena sy ny fidirana ChEBI momba ny manga metilena dia mirakitra ireo endrika ireo, ary ny loharano momba ny simia sy ny firafitra dia manazava ny antony ilana anarana misaraka ho an'ny katiôna, ny sira tsy misy rano ary ny hidrata.

Misy vokany telo izany.

Voalohany, ny fampitahana ny 158 sy ny 320 dia manamaivana ny tena elanelan'ny haben'ireo iôna miloko. Kely lavitra mantsy ilay singa volomparasy manana lanja manodidina ny 119 g/mol noho ilay katiôna manga manana lanja manodidina ny 284 g/mol, ary samy mitondra sosona rano izay mampitombo ny habeny mahomby izy roa.

Faharoa, miraikitra amin'ny zavatra ny katiônan'ny manga metilena. Miforona ho dimera sy fitambarana lehibe kokoa izy ireo rehefa mitombo ny fifantohana, ary miraikitra amin'ny agar. Samy voalaza ao amin'ny fanadihadiana momba ny firaiketana amin'ny agar ny firaiketan'ny monomera sy ny dimera. Tsy mihetsika ny akora fandokoana miraikitra. Mandoko ny gel izy fa tsy mampandroso ny sisiny.

Fahatelo, hidrata ilay vovoka reaktifa fampiasa mahazatra, ka misy rano ao anatin'ny kristaly ny grama iray lanjaina. Ny fampitahana ny trihidrata sy ny endrika tsy misy rano dia mampiseho ny fiovan'ny fifantohana molara aterak'izany. Mba hanaovana fampitahana ara-drariny an-dakilasy, manomàna vahaolana mitovy fifantohana molara amin'ireo sira, ary raketo izay endrika mafy nampiasaina.

Nahoana ny maivana kokoa no tsy voatery ho haingana kokoa eto

Ao anaty ranoka misy akora levona amin'ny fifantohana ambany, ny modely Stokes-Einstein dia fanombohana tsara kokoa noho ny lanja. Araka io modely io, ny koefisian'ny fiparitahana dia mifandanja amin'ny mari-pana zaraina amin'ny hamafin'ny fikorianan'ny ranoka sy ny rayon hidrôdinamika. Ny habe kely kokoa rehefa voahodidina rano no mandresy. Matetika ny lanja ambany kokoa no mifandray amin'ny habe kely kokoa ao anatin'ny fianakaviana simika iray, ka toa fanazavana ny hoe maivana kokoa. Fifandraisana anefa izany, fa tsy ny mekanisma.

Tsy ny lalàn'i Graham no mifehy ity takelaka ity. Milaza io lalàna io fa ny hafainganam-pivoahan'ny gazy amin'ny lavaka kely dia mifandanja amin'ny mifamadika amin'ny faka efamira amin'ny lanja molara. Avy amin'ny teôria kinetikan'ny gazy ny famoahana azy, araka ny fintinina ao amin'ity fanazavana OpenStax momba ny fivoahan'ny gazy amin'ny lavaka kely sy ny fiparitahany ity. Ao anaty ranoka dia misy koa ny fanoherana vokatry ny hamafin'ny fikorianana, ny rano manodidina ny singa, ny fiantraikan'ny endrika ary ny fifanety. Ao anaty gel dia miampy ny firafitry ny mason-koditra, ny lalana miolakolaka, ny firaiketana amin'ny velarana ary ny fifaneraserana ara-piampangana amin'ny pôlimera.

Mampiseho ilay elanelana ny isa. Raha ampiharina amin'ny 158 sy ny 320 ny lalàn'i Graham, dia maminavina tahan'ny hafainganam-pandeha manodidina ny 1.42. Hafa anefa no asehon'ny koefisian'ny fiparitahana voarefy ao anaty rano misy akora levona amin'ny fifantohana ambany: manodidina ny 1.6 hatramin'ny 1.8 ampitomboina amin'ny 10^-9 m^2/s ho an'ny permanganata, raha manodidina ny 4.5 hatramin'ny 5 ampitomboina amin'ny 10^-10 m^2/s ho an'ny manga metilena, izany hoe tahan'ny fampitahana manakaiky kokoa ny 3 na 4. Tsy afaka miteraka izany tahan'ny fampitahana izany ny lanja fotsiny. Ny habe rehefa voahodidina rano, ny fiforonan'ny fitambarana ary ny firaiketana amin'ny gel no manazava ny ambiny.

Raiso ho modely misy fepetra vinavinaina ny hoe maivana kokoa ka haingana kokoa: poti-javatra boribory toy ny baolina, tsy misy firaiketana, tsy misy fiforonan'ny fitambarana, ary toe-javatra mitovy. Tsy mahafeno roa farafahakeliny amin'ireo fepetra ireo ilay takelaka.

Fomba hanaovana fampitahana ara-drariny

Mitovy amin'ny fahadisoana ao amin'ny rindrankajy ny mety tsy hahombiazan'ilay fampisehoana: marina ny hevitra fototra, saingy feno fandrika ny fampifandraisana ny hevitra amin'ny fandrefesana. Samy manova ny valiny ireto zavatra ireto, nefa tsy manova na inona na inona amin'ny toetran'ny molekiola.

Mampiasà agar avy amin'ny andiany iray, araraka amin'ny hatevina iray ihany, fitaovana iray ihany hanaovana lavaka, habetsahan-dranoka mitovy, fifantohana molara mitovy, ary fifantohana ambany ampy mba hamerana ny fiforonan'ny fitambaran'ny manga metilena sy tsy hahatonga ny loko ho tototra. Manaova lavaka famerenana telo farafahakeliny isaky ny akora levona, ary asio elanelana mba tsy hifanojo mihitsy ny sisin'ny fiparitahana. Sarony ny lovia, ataovy marindrano, ary tazomy tsy hiova ny mari-pana, satria mampiseho fiankinana lehibe amin'ny mari-pana sy ny fifantohana ny fikarohana momba ny akora fandokoana ao anaty agar. Farito ho fotoana aotra ny fotoana namenoana ny lavaka, ary farito ny sisiny alohan'ny handrefesana: tsara kokoa ny mampiasa tokonam-pahitana raikitra amin'ny sary noho ny mamaritra sisiny amin'ny maso fotsiny, satria tsy mitovy ny fetra ahitana ny manga sy ny volomparasy. Raketo ny savaivo roa mifanapaka mahitsy isaky ny pentina, ary avadiho ho rayon salantsalany, satria ny fampifangaroana ny rayon sy ny savaivo dia manova amin'ny anton-javatra efatra ny kisary rehetra mampiasa ny efamira amin'ny halavirana.

Fanondroana: ny tontonana havia dia mampiseho ny rayon refesina avy eny ambony, manomboka amin'ny sisin'ny lavaka ka hatramin'ny sisin'ny loko ho an'ny faritra fiparitahana tsirairay; ny tontonana havanana dia mampiseho ny fizaran'ny agar, ny halalin'ny lavaka ary ny faritra manodidina izay mihena tsikelikely ny fifantohana rehefa miitatra mankany ivelany; ny fanazavana ny kisary dia mitanisa ireo fari-javatra fehezina (isan-jaton'ny agar, hatevina, fifantohana molaran'ny akora fandokoana, habetsahana, haben'ny lavaka, mari-pana, fotoana aotra, jiro).

Tandremo izay mety hamitaka. Ny ranoka raraka sy miparitaka eo ambonin'ny agar dia toa fiparitahana haingana, ary vokatra sandoka efa voarakitra amin'ny lavaka agar kely izany. Oksidanta matanjaka ny permanganata ary mety ho lany noho ny sisan-javatra organika madinika, ka mampijanona na manafotsy ny sisin'ny fiparitahany. Mandray anjara amin'ny fihetsika oksidasiôna-redoksiôna ny manga metilena ary mety ho vasoka rehefa tratran'ny hazavana na ao anatin'ny toe-javatra mampisy redoksiôna; ny simia oksidasiôna-redoksiônan'ny manga metilena sy ny endriny tsy misy loko rehefa nandalo redoksiôna dia manazava izany fihetsika izany.

Fanamarihana fohy momba ny mpamp levona: samy vahaolana mifototra amin'ny rano no ao amin'ireo lavaka roa amin'ny fampisehoana mahazatra. Raha misy fomba fanandramana manova ny mpamp levona, dia jereo aloha ny torolalana momba ny fahalevonana sy ny fanomanana vahaolana, satria miova arakaraka ny mpamp levona ny fahalevonana sy ny fiforonan'ny fitambarana.

Taratasy firaketana ny fandinihana an-dakilasy

Adikao ao anaty kahie ity tabilao ity, na manontà andalana iray isaky ny lavaka. Ny fampiasana tabilao iray isaky ny lovia dia manampy amin'ny firaketana marina ireo famerenana.

Ho an'ny famakafakana, manaova kisary mampitaha ny efamira amin'ny rayon salantsalany sy ny fotoana lasa ho an'ny lavaka tsirairay, ary ampitahao ny fitongilan'ireo tsipika, ka soraty eo akaikin'ny kisary ny famaritana nampiasaina ho an'ny sisiny. Raha aseho miaraka amin'ny elanelany ireo tsipika enina rehetra, dia ho hitan'ny mpianatra ho angona ny fiovaovana, fa tsy ho zavatra mahamenatra.

Anisan'ny fomba fanandramana ny fiarovana: manaova fonon-tanana sy fiarovana maso, satria mamela tasy amin'ny hoditra sy ny akanjo ny manga metilena, ary oksidanta mamela tasy sy mahasosotra ny hoditra na ny maso ny permanganata. Aza ampidirina am-bava ny vahaolana, miasà eo ambonin'ny lovia fisamborana raraka, ary ario amin'ny lalan'ny fanariana fako simika ao amin'ny sekoly ny takelaka sy ny ranoka, fa tsy any amin'ny fanasana.

Ilay fehezanteny mendrika hosoratana

Ao anatin'ireo toe-javatra momba ny agar, ny fifantohana ary ny mari-pana ireo, dia matetika mivelatra haingana kokoa noho ny an'ny manga metilena ny sisin'ny fiparitahan'ny permanganata hita maso. Mifanaraka amin'ny fananan'ny permanganata koefisian'ny fiparitahana mahomby lehibe kokoa izany, indrindra satria kely lavitra ny iônany rehefa voahodidina rano, ary tsy miforona ho fitambarana na miraikitra amin'ny agar tahaka ny manga metilena izy. Mifandray amin'io fahasamihafan'ny habe io ny lanjan'ny molekiola eto, saingy tsy ny lanja irery no mamaritra ny hafainganam-piparitahana ao anaty ranoka na gel.

Nianatra zavatra roa ny kilasy manoratra io fehezanteny io: zava-misy momba ny iôna miloko roa, sy ny fahazarana manontany izay tena refesin'ny fampisehoana iray alohan'ny hatokisana izay toa lazainy.