Yaalii qaruuraa cuquliisaa: keemistirii, adeemsa, fi hubannoowwan

Qaruuraan ifaan tokko teessoo laaboraatorii irra jira. Akka bishaanii fakkaata. Namni tokko yeroo isa raasu, dhangala’aan sun cuquliisa ifaa ta’a. Yeroo gadi kaa’amu, cuquliisni sun daqiiqaa tokko yookaan lama keessatti badaa deema. Irra deebi’anii yeroo raasan cuquliisni deebi’a. Guutinsa tokkoon kun yeroo digdamaa fi isaa ol irra deebi’uu danda’a.

Barattoonni yeroo baay’ee wanti tokko qaruuraa keessa dhokatee ture yookaan raasuun baqqaana lama walitti makaa jira jedhanii tilmaamu. Tilmaamni lamaan isaanii karaa nama barsiisuu danda’uun dogoggora. Halluun kun halluu keemikaalaa tokko qofa, methylene blue, isa guutummaa dhangala’aa keessa jiru irraa dhufa. Wanti jijjiiramu baay’ina elektiroonii halluun sun qabatu dha. Agarsiisni kun marsaa redox ijaan mul’atu dha; jijjiiramaan kutaan barnootaa arguu danda’u hundi, yeroo raasuu, ho’a, concentration, keemistirii keessaa tarmii tokko waliin walqabata.

Bifa lama kan halluu keemikaalaa tokkoo

Methylene blue oxidised ta’e sirna ringii diriiraa, chaarjii poozatiivii qabu dha. Naannoo nanometres 600 hanga 700tti ifa cimaa xuuxa; iji namaa kana akka cuquliisa dukkanaa’aatti arga. Bifoonni lamaan fi spectra isaanii qajeelfama caasaa fi amaloota methylene blue keessatti ibsamaniiru.

Reduction elektiroonota lamaa fi proton tokko dabaluun leucomethylene blue uuma: chaarjii hin qabu, diriiraa miti, hojii irra oolmaa keessatti halluu hin qabu. Furmaata alkaline keessatti half-reaction akkana jechuun barreeffama: MB+ + H2O + 2 e- ⇌ LMB + OH-. Tarkaanfiin kun guutummaatti deebi’uu danda’a. Cuquliisni oxidised jechuu dha, halluu dhabuu reduced jechuu dha; haalli sadaffaan hordofamuu qabu hin jiru. Kunis keemistirii redox yeroo jalqabaatiif barachuuf fakkeenya qulqulluu isa taasisa.

Marsaa: glucose ni reduce godha, oxygen irra deebi’ee oxidise godha

Qaruuraan sun wantoota hojii sadii qaba: methylene blue, glucose, fi alkalii cimaa, potassium yookaan sodium hydroxide. Alkaliin glucose gara bifa deprotonated socho’aa ta’ee elektiroonota halluu keemikaalaaf kennutti jajjabeessa:

reducing sugar + MB (blue, oxidised) -> oxidised sugar products + LMB (colourless)

Tarkaanfiin suuta raawwatamu kun yeroo qaruuraan dhaabbatu halluu balleessa. Glucose kennituu sacrificial dha, waan kanaaf ni dhumata. Halluun keemikaalaa elektiroonota qofa geejjiba; kanaaf copha muraasni qaruuraa guutuu keessatti hojii raawwata. Ibsi kutaa barnootaa durii glucose gluconic acid ta’a jedha. Gabaabinni sun wanta mul’atu tilmaamuuf ni gaha, garuu barsiisonni guutuu akka hin taane beekuu qabu: xiinxalli mekanizimii Royal Society Open Science keessatti maxxanfame oxidation enediolate socho’aa keessaa gara dicarbonylitti darbu, achii immoo gara acid xixiqqootti caccabu hordofa.

Raasuun bu’aa ijaan mul’atu kana gara faallaa isaatti deebisa. Sochiin oxygen qilleensa headspace keessatti qabame keessaa gara dhangala’aatti bulbulchuu gargaara; oxygen immoo halluu keemikaalaa reduced ta’e irra deebi’ee oxidise godha:

LMB (colourless) + O2 -> MB (blue) + reduced oxygen products

Yeroo dhaabbatu, oxygen dhangala’aa keessatti bulbulame ni dhuma; glucose halluu keemikaalaa irra deebi’ee reduce godha, halluunis ni bada. Marsaawwan baay’ee keessatti keemistiriin waliigalaa sukkaara qilleensaan oxidise gochuu dha; halluun keemikaalaa akka redox mediator ta’ee osoo hin jijjiiramin marsaa keessa deema. Inni catalyst cimaa caalaa mediator dha, sababiin isaas oxidation sukkaaraa isa malee illee ni adeema; halluun baduunis decomposition miti: halluun keemikaalaa bade raasuun deebi’ee uumamuu hin danda’u. Kuusaa halluu keemikaalaa agarsiisa lama gidduutti tasgabbaa’aa gochuuf, yaadannoowwan qabachuu fi kuusuu furmaata methylene blue ilaali.

Adeemsa agarsiisa to’annoo jalatti raawwatamuuf

Kun agarsiisa to’annoo jalatti raawwatamu dha; hojii mana keessaa miti. Alkaliin eegumsa ijaa, glove, fi barsiisaa qophii fi qulqulleessuu itti gaafatamu barbaada. Formulation galmeeffaman lama caasaa irratti walii galu, garuu safara irratti garaagarummaa qabu.

Waraqaan qajeelfamaa agarsiisa kutaa keemistirii Indiana University irraa maxxanfame duudhaan potassium hydroxide percent 5, glucose percent 4, fi methylene blue bishaan keessaa percent 1 fayyadama. Furmaata alkalii fi glucose keessaa volume walqixa qaruuraa ifa keessa mul’atu 250 yookaan 500 millilitre ta’e keessatti hanga walakkaa guutamutti naqaa; hafe headspace qilleensaaf dhiisaa. Copha halluu keemikaalaa muraasa dabalaa, qadaadaa, bakka walitti cufamu sirriitti cufi, achiis hanga cuquliisni badutti dhaabbachiisi. Adeemsi Royal Society of Chemistry yaada wal fakkaataa kana gara flaaskii qadaadamaa 1 litretti guddisu: bishaan 300 millilitres, glucose 10 grams, potassium hydroxide 8 grams (yookaan sodium hydroxide 6 grams), dabalataan kuusaa halluu keemikaalaa dilute ta’e millilitres muraasa.

Raawwachuuf, cimsanii raasaa. Cuquliisni guutuun sekondii muraasa keessatti uumama. Flaaskii gadi kaa’ii yeroo halluun badu safarii. Royal Society of Chemistry guutinsa tokkoon marsaa digdamaa ol akka danda’amu gabaasa. Qaruuraa hamma afaan isaatti hin guutin: qilleensi keessa qabamu yoo hin jirre, oxygen bulbulamuuf kuusaan hin jiru.

Maal hubachuu qabda, maal yeroo jijjiira

Wantoota sadii yeroo isaanii safaraa: raasuu irraa hanga cuquliisa guutuutti (seconds), dhaabbachuu irraa hanga halluu dhabutti (hanga daqiiqaa muraasaatti), fi cuquliisni laafuu jalqabuun dura lakkoofsa marsaawwan. Halluun yeroo tokkoon tokkoon badaa dhufu, fuula gubbaa ilaalaa. Baqqaanni cuquliisaa haphii tokko yeroo baay’ee bakka qilleensaa fi dhangala’aan wal qunnamanitti tura; achitti oxygen itti fufiinsaan seenaa jira. Sararri sun diffusion ijaan mul’atu dha.

Walnyaatinsi qaruuraa cuquliisaa empirical rate law adeemsa Royal Society of Chemistry waliin gabaafame hordofa: rate = k[MB oxidised][glucose]OH-. Tarmiin tokkoon tokkoon isaanii yaalii kutaa barnootaa ta’uu danda’a. Glucose, alkalii, yookaan halluu keemikaalaa dabalachuun yeroo cuquliisaa gabaabsa. Ho’i halluu baduu saffisiisa; flaaskiin qabbanaa’aan suuta hojjetti. Cimsanii raasuun oxygen baay’ee bulbulcha, kanaaf cuquliisni yeroo dheeraa tura. Headspace guddaan yaalii yeroo dheeraa itti fufa. Yeroo marsaawwan dhuma irratti laafanii dhangala’aan keelloo ta’u, sukkaarri dhumee side products walitti qabamaniiru. Dhumni sun mataan isaa bu’aa galmeessuun malu dha.

Waraqaa hojii hubannoo

Gabatee kana notebook keessatti waraabi; yaalii tokkoof tarree tokko fayyadami. Waraqaan hojii kunii fi diyaagiraamiin walnyaatinsaa armaan olii qabeenya maxxanfamuu danda’an kan barruu kanaati.

Gaaffilee tilmaamaa, yaalii tokkoon tokkoon dura deebifaman:

• Qaruuraan yeroo raafamee battalumatti cuquliisa. Bifa halluu keemikaalaa kamtu caalaa jira, maal isa achi geesse?
• Qaruuraan dhaabbatee halluun isaa bada. Walnyaatinsa kamtu caalaa hojjechaa jira, wanti kam dhumaa jira?
• Marsaawwan baay’ee booda cuquliisni laafee keelloo fakkaata. Halluu keemikaalaa, alkalii, yookaan glucose keessaa kamiin deebisuu qabda, maaliif?
• Marsaa tokko keessatti halluu yeroo waliin akkamitti jijjiiramu fakkii irratti kaa’i. Bakka oxygen furmaata keessa seenu mallatteessi.

Deebii barsiisaa: (1) oxidised methylene blue, oxygen headspace keessaa bulbulameen irra deebi’ee oxidised ta’e; (2) reduction glucose irraa, glucose ni dhuma; (3) glucose, kennituu daangessaa, sababni isaas halluun keemikaalaa osoo hin jijjiiramin marsaa keessa deema; (4) yeroo raasamu saffisaan ol ka’a, yeroo dhaabbatu suuta gadi bu’a, oxygen yeroo ol ka’uutti qofa seena.

Firoottan dhihoo maqaa isaanii beekuun malu

Agarsiisni traffic light indigo carmine bakka buusee oxygenation waliin halluu keelloo, diimaa, fi magariisa keessa darba. Maqaan green bottle bal’inaan itti fayyadama: yeroo tokko variant sanaaf, yeroo biraa formulation halluu magariisaa caalaa qaban kan akka sirna ascorbic acid yookaan sirna enzymatic cycling American Chemical Society ibse tiif. Barattoonni hubannoowwan keemistirii adda addaa irraa argaman akka walitti hin makneef variant teessoo irra jiru maqaan waamaa.

Nageenya fi qabannaa

Yeroo hunda to’annoo jala haa ta’u. Furmaata alkaline qabachuu yookaan meeshaa qadaadame raasuuf eegumsa ijaa kan chemical splash fi glove fayyadamaa. Alkaliin ni guba, halluun keemikaalaa gogaa fi uffata ni faala, kuusaan halluu keemikaalaa ethanol keessatti qophaa’e immoo solvent boba’uu danda’u teessoo irratti dabala. Yeroo raasamu meeshaa qadaadamee haa turu. Booda, furmaata dhume seera laaboraatorii dhaabbata keessanii jalatti akka qabamuuf kaa’aa. Ulaagaaleen balfaa alkaline fi halluu keemikaalaa qabu dhaabbata fi aangoo seeraa gidduutti garaagarummaa qabu; kanaaf adeemsa laaboraatoriin keessan fudhate hordofaa malee kan madda biraa irraa hin galchinaa.

Jijjiirama halluu caalaa lakkoofsa yoo barbaaddan, quantitative assays methylene blue agarsiisni kun bakka dhaabbatu irraa itti fufu.

Maaliif barsiisonni qaruuraa kana itti fufanii fayyadamu

Flaaskiin tokko yaad-rimeewwan afur walitti qabata. Redox hiika qofa osoo hin taane halluu ta’ee mul’ata. Mediator tokko wanti xiqqaan akkamitti wanta baay’ee irratti odeeffannoo kennu agarsiisa. Kinetics thermodynamics irraa ijaan addaan ba’a: yeroo raasuun oxygen dhiyeessu oxygen caala, yeroo dhiyeessiin dhaabbatu glucose caala. Diffusion immoo, adeemsa keemistirii keessaa isa baay’ee tasgabbaa’aa ta’e, agarsiisa guutuu kanaaf bu’uura ta’a; sababni isaas ifni cuquliisaa hundi oxygen qilleensa keessaa gara bishaanitti ce’uun jalqaba. Agarsiisni barattoonni waan kana hunda stopwatch fi gabatee tokkoon tilmaamuu, yeroo safaruu, fi ibsuu danda’an teessoo laaboraatorii irratti bakka qabaachuun isaaf mala.