د نیلي بوتل ازمایښت: کیمیا، کړنلاره او مشاهدې

یو روڼ بوتل پر مېز ولاړ دی. د اوبو په څېر ښکاري. څوک یې ښوروي، او مایع روښانه نیلي کېږي. چې کېښودل شي، نیلي رنګ په یوه یا دوو دقیقو کې له منځه ځي. بیا یې ښور کړئ او نیلي رنګ بېرته راځي. په یوه ډکولو سره دا بهیر شل ځله یا تر دې ډېر تکرارېدای شي.

زده‌کوونکي معمولاً اټکل کوي چې په بوتل کې څه پټ وو، یا ښورولو دوه طبقې سره ګډې کړې. دواړه اټکلونه په ګټور ډول ناسم ثابتېږي. رنګ له یوه واحد رنګیز مادې، methylene blue، څخه راځي چې په ټوله مایع کې موجوده ده. بدلېدونکی شی دا دی چې رنګیزه ماده څومره الکترونونه له ځان سره لري. دا ننداره یوه رېډوکس دوره ده چې په سترګو لیدل کېږي، او هر متغیر چې ټولګی یې لیدلی شي، د ښورولو وخت، تودوخه، غلظت، په کیمیا کې له یوه اړوند عامل سره تړاو لري.

د همدې رنګیزې مادې دوه بڼې

اکسید شوی methylene blue یو هوار، مثبت چارج لرونکی کړۍ-سیستم دی. دا د 600 to 700 nanometres په شاوخوا کې رڼا په پیاوړتیا جذبوي، چې سترګه یې ژور نیلي رنګ ګڼي. د دواړو بڼو او د هغوی د طیفونو په اړه په د methylene blue د جوړښت او ځانګړنو لارښود کې معلومات شته.

Reduction دوه الکترونونه او یو پروتون ورزیاتوي او leucomethylene blue جوړوي: بې‌چارج، غیرمسطح او په عملي ډول بې‌رنګ. په قلوي محلول کې نیم‌غبرګون داسې لیکل کېږي: MB+ + H2O + 2 e- ⇌ LMB + OH-. دا پړاو په بشپړ ډول بېرته راګرځېدونکی دی. نیلي د اکسید شوې بڼې مانا لري، بې‌رنګ د کمې شوې بڼې، او د تعقیب لپاره درېیم حالت نشته؛ همدا ځانګړنه دا د رېډوکس کیمیا لپاره یو روښانه لومړنی مثال ګرځوي.

دوره: glucose کموي، oxygen بیا اکسیدوي

بوتل درې فعاله اجزا لري: methylene blue، glucose، او قوي القلي، potassium یا sodium hydroxide. القلي glucose په غبرګون‌کوونکو deprotonated بڼو بدلولو ته هڅوي چې رنګیزې مادې ته الکترونونه ورکوي:

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

دا ورو پړاو هغه مهال رنګ له منځه وړي چې بوتل ولاړ وي. Glucose قرباني الکترون ورکوونکی دی او مصرفېږي. رنګیزه ماده یوازې الکترونونه لېږدوي، نو څو څاڅکي یې د ټول بوتل لپاره بسنه کوي. د ټولګي زاړه تشریحات وایي چې glucose په gluconic acid بدلېږي. دا لنډ تشریح د مشاهداتو وړاندوینه کوي، خو ښوونکي باید پوه شي چې بشپړه نه ده: په Royal Society Open Science کې خپور شوی میکانیزمي تحلیل اکسیدېشن د یوه غبرګون‌کوونکي enediolate له لارې تر یوه dicarbonyl پورې تعقیبوي چې بیا په کوچنیو اسیدونو ټوټه کېږي.

ښورول لیدل کېدونکې پایله بېرته اړوي. خوځښت د سر په تشه برخه کې له بندې هوا څخه oxygen حلوي، او oxygen کمه شوې رنګیزه ماده بیا اکسیدوي:

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

چې ولاړ پاتې شي، حل شوی oxygen ختمېږي، glucose رنګیزه ماده بیا کموي، او رنګ ورو ورو له منځه ځي. د ډېرو دورو په اوږدو کې خالصه کیمیا د هوا له خوا د شکر اکسیدېشن دی، په داسې حال کې چې رنګیزه ماده د رېډوکس منځګړي په توګه بې‌بدلونه دوره وهي. دا د سخت تعریف له مخې catalyst نه، بلکې mediator دی، ځکه د شکر اکسیدېشن له دې پرته هم روانېږي؛ او د رنګ ورکېدل decomposition نه دي، ځکه له منځه تللې رنګیزه ماده په ښورولو بېرته نه شي راژوندۍ کېدای. د نندارو ترمنځ د رنګیزې مادې د محلولونو د ثابت ساتلو لپاره د methylene blue محلولونو د سمبالښت او زېرمه کولو یادښتونه وګورئ.

تر څارنې لاندې نندارې لپاره کړنلاره

دا تر څارنې لاندې ننداره ده، د کور فعالیت نه دی. القلي د سترګو ساتنې، دستکشو، او داسې ښوونکي غوښتنه کوي چې د چمتو کولو او پاکولو مسؤلیت پر غاړه ولري. دوه مستند ترکیبونه په جوړښت کې سره موافق دي او یوازې په کچه کې توپیر لري.

هغه لارښود پاڼه چې د Indiana University د کیمیا څانګې له خوا خپره شوې ننداره تشریح کوي، نږدې 5 percent potassium hydroxide، 4 percent glucose، او 1 percent اوبیز methylene blue کاروي. د القلي او glucose محلولونو مساوي حجمونه په یوه روڼ 250 or 500 millilitre بوتل کې واچوئ تر څو نیم ډک شي، او پاتې برخه د هوا د تشې په توګه پرېږدئ. د رنګیزې مادې څو څاڅکي ورزیات کړئ، سر یې وتړئ، درز یې مهر کړئ، او پرېږدئ تر هغه چې نیلي رنګ ورک شي. د Royal Society of Chemistry کړنلاره همدا مفکوره یوه 1 litre سرپوښ لرونکي فلاسک ته غځوي: 300 millilitres اوبه، 10 grams glucose، 8 grams potassium hydroxide (یا 6 grams sodium hydroxide)، او ورسره څو millilitres رقیق رنګیز محلول.

د ترسره کولو لپاره یې په زور ښور کړئ. بشپړ نیلي رنګ په څو seconds کې څرګندېږي. فلاسک کېږدئ او د رنګ ورکېدو وخت ثبت کړئ. Royal Society of Chemistry د هر ډکولو لپاره له شلو څخه د ډېرو دورو راپور ورکوي. بوتل هېڅکله تر خولې مه ډکوئ: له بندې هوا پرته د حل کېدو لپاره د oxygen زېرمه نه وي.

څه باید مشاهده شي، او څه شی وخت بدلوي

درې شیان وخت کړئ: تر بشپړ نیلي کېدو پورې ښورول (seconds)، تر بې‌رنګه کېدو پورې ولاړ پاتې کېدل (تر څو دقیقو پورې)، او د هغو دورو شمېر چې تر هغې وروسته نیلي رنګ کمزوری کېږي. د هر ځل رنګ ورکېدو پای ته نږدې سطحې ته وګورئ. ډېری وخت د هوا او مایع په پوله یوه نرۍ نیلي طبقه پاتې کېږي، هلته چې oxygen لا هم ورخپرېږي. دا کرښه diffusion په لیدل کېدونکي ډول ښيي.

د نیلي بوتل غبرګون هغه تجربي rate law تعقیبوي چې د Royal Society of Chemistry له کړنلارې سره راپور شوی: rate = k[MB oxidised][glucose]OH-. هره جمله د ټولګي یوه تجربه کېدای شي. زیات glucose، القلي، یا رنګیزه ماده د نیلي پاتې کېدو موده لنډوي. تودوخه د رنګ ورکېدل چټکوي؛ سوړ فلاسک ورو غبرګون کوي. په زور ښورول ډېر oxygen حلوي، نو نیلي رنګ ډېر دوام کوي. د سر لویه تشه برخه د تجربې موده اوږدوي. کله چې دورې په پای کې کمزورې شي او مایع ژېړه شي، شکر مصرف شوی وي او فرعي محصولات راټول شوي وي. همدا پای ټکی په خپله د ثبتولو وړ پایله ده.

د مشاهدې کاري پاڼه

دا جدول کتابچو ته نقل کړئ، د هرې ازموینې لپاره یوه کرښه. دا کاري پاڼه او پورته د غبرګون انځور د دې مقالې د چاپ وړ مواد دي.

د وړاندوینې پوښتنې، چې له هرې ازموینې مخکې باید ځواب شي:

• بوتل سمدستي له ښورولو وروسته نیلي دی. د رنګیزې مادې کومه بڼه غالبه ده، او څه شي هغه دې حالت ته راوسته؟
• بوتل ولاړ پاتې کېږي او رنګ یې ورکېږي. کوم غبرګون غالب دی، او کومه ماده مصرفېږي؟
• له ډېرو دورو وروسته نیلي رنګ کم‌رنګ او ژېړبخن کېږي. دا په رنګیزه ماده، القلي، یا glucose سره بېرته راژوندی کړئ، او ولې؟
• د یوې دورې لپاره د وخت پر وړاندې د رنګ کرښه رسم کړئ. هغه ځای وښایئ چې oxygen محلول ته ننوځي. د ښوونکي ځوابونه: (1) اکسید شوی methylene blue، چې د سر د تشې برخې د حل شوي oxygen له خوا بیا اکسید شوی؛ (2) د glucose له خوا reduction، glucose مصرفېږي؛ (3) glucose، محدودوونکی donor، ځکه رنګیزه ماده بې‌بدلونه دوره وهي؛ (4) په ښورولو سره تېز پورته کېدل، په ولاړ حالت کې تدریجي ښکته کېدل، او د پورته کېدو پر مهال د oxygen ننوتل.

نږدې ورته بېلګې چې نومول یې ګټور دي

د traffic light ننداره د indigo carmine څخه کار اخلي او د oxygenation په بدلېدو سره د ژېړ، سور او شین رنګ پړاوونه تېروي. د green bottle نوم په نادقیق ډول کارول کېږي: کله د همدې بڼې لپاره، او کله د لا شنو ترکیبونو لپاره، لکه د ascorbic acid سیستمونه یا هغه enzymatic cycling system چې American Chemical Society تشریح کړی. هره بڼه چې پر مېز وي، هماغه په نوم یاده کړئ څو زده‌کوونکي د بېلابېلو کیمیاوو مشاهدې سره ګډې نه کړي.

خوندیتوب او سمبالښت

په ټوله موده کې څارنه ضروري ده. د قلوي محلول د سمبالولو یا د سرپوښ لرونکي لوښي د ښورولو پر مهال د کیمیاوي څاڅکو پر وړاندې د سترګو ساتنه او دستکشې وکاروئ. القلي سوځېدنه رامنځته کوي، رنګیزه ماده پوستکی او ټوکر داغوي، او که د رنګیزې مادې stock په ethanol کې جوړ شوی وي، د کار مېز ته یو اوراخیستونکی solvent هم ورزیاتېږي. د ښورولو پر مهال لوښی تړلی وساتئ. وروسته، مصرف شوي محلولونه د خپلې ادارې د لابراتواري مقرراتو له مخې د سمبالښت لپاره وساتئ. د قلوي او رنګیزې مادې لرونکي کثافاتو شرایط د ادارو او قضایي حوزو ترمنځ توپیر لري، نو د بلې سرچینې د کړنلارې پر ځای د خپل لابراتوار ټاکل شوې کړنلاره تعقیب کړئ.

که د رنګ د بدلون پر ځای شمېرې غواړئ، د methylene blue کمیتي assays له هغه ځایه ادامه ورکوي چې دا ننداره پای ته رسېږي.

ولې ښوونکي دا بوتل ساتي

یو فلاسک څلور مفکورې په ځان کې راټولوي. رېډوکس د تعریف پر ځای په رنګ بدلېږي. یو mediator ښيي چې د یوې مادې ډېر لږ مقدار څنګه د بلې مادې د لوی مقدار په اړه معلومات ورکوي. Kinetics په لیدل کېدونکي ډول له thermodynamics څخه جلا کېږي: تر هغه چې ښورول oxygen برابروي، oxygen غالب وي؛ کله چې عرضه ودرېږي، glucose غالبېږي. او diffusion، چې په کیمیا کې تر ټولو ارام بهیر دی، د ټولې نندارې بنسټ جوړوي، ځکه هره نیلي ځلا هغه مهال پیلېږي چې oxygen له هوا څخه اوبو ته واوړي. هغه ننداره چې زده‌کوونکو ته اجازه ورکوي دا ټول په یوه stopwatch او جدول سره وړاندوینه، وخت او تشریح کړي، د لابراتوار پر مېز خپل ځای مستحق کړی دی.