ميٿيلين بلو ۽ پرمينگنيٽ جو ڦهلاءُ: آگر وارو تجربو ڇا ڏيکاري ٿو

هڪ استاد آگر جي پليٽ ۾ ٻه کوهه ٺاهي ٿو، هڪ ۾ نيرو رنگ ۽ ٻئي ۾ واڱڻائي محلول ڀري ٿو، ۽ ڪلاس کي ڏسڻ لاءِ چوي ٿو. هڪ ڪلاڪ کان پوءِ واڱڻائي دائرو وڌيڪ ويڪرو هوندو آهي. ڪلاس لکي ٿو ته پوٽاشيم پرمينگنيٽ ميٿيلين بلو کان وڌيڪ تيزيءَ سان ڦهلجي ٿو، ڇاڪاڻ ته اهو وڌيڪ هلڪو آهي.

اهو جملو اڌ صحيح ۽ اڌ گمراهه ڪندڙ آهي، ۽ گمراهه ڪندڙ اڌ ئي دلچسپ حصو آهي. هي مظاهرو ڦهلاءَ جو هڪ روايتي سبق آهي، جنهن جو مثال هن آگر ۾ ڦهلاءَ جي ليبارٽري مشق ۾ ڏنل آهي، پر شاگرد جيڪو ڏسن ٿا، اهو ماليڪيولي وزن جو سڌو اثر ناهي. اهو جيل ۾ رنگ جي ڏسڻ ۾ ايندڙ ڪناري جي حرڪت آهي، جنهن کي آئن جي ماپ، هائيڊريشن، رنگ جو ڳنڍجڻ، ڪنسنٽريشن، گرمي پد ۽ ڪناري کي ماپڻ جو طريقو شڪل ڏين ٿا.

رنگين ڪنارو ڦهلاءَ جو ضريب ناهي

ڦهلاءُ حل ٿيل ذرڙن جو وڌيڪ ڪنسنٽريشن کان گهٽ ڪنسنٽريشن ڏانهن پکڙجڻ آهي. ڦهلاءَ جو ضريب، جنهن کي عام طور D لکيو ويندو آهي، ٻڌائي ٿو ته ڪنهن مقرر گرمي پد تي، ڪنهن مقرر وسيلي ۾، هڪ خاص حل ٿيل مادي جو اهو پکڙجڻ ڪيتري تيزيءَ سان ٿئي ٿو.

ڪلاس روم جي پليٽ D کي سڌو سنئون نٿي ڏيکاري. اها هڪ اهڙي حد ڏيکاري ٿي، جتي رنگ ايترو هلڪو ٿي وڃي ٿو جو نظر نٿو اچي. اها حد رنگ جي روشني جذب ڪرڻ جي صلاحيت، روشني، ڪئميرا جي ايڪسپوژر، کوهه ۾ وڌل محلول جي ڪنسنٽريشن ۽ پيمانو جهلي بيٺل شخص جي فيصلي تي دارومدار رکي ٿي، ۽ پاڻ ڦهلاءَ تي به.

ڪلاس روم جي ماپ کي اهو ئي نالو ڏيو جيڪو اها واقعي آهي: ڦهلاءَ جي ڏسڻ ۾ ايندڙ اڳين حد جي حرڪت. رسمي تجزيا سراسري مربع بي گهرجڻ کي D سان انهن تعلقن وسيلي ڳنڍين ٿا، جن جو نمونو فِڪ جي قانون موجب ڦهلاءَ جي تجزيي ۾ ملي ٿو، پر ڊيٽا مان D جو اندازو ڪڍڻ لاءِ وقت سان گڏ ڪنسنٽريشن جا پروفائيل گهرجن، نه رڳو ڪلاس جي پڄاڻيءَ تي هڪ قطر. ڪلاس روم جي هڪ شايع ٿيل مطالعي ۾ آخري رنگين داغن جي ماپن جي ڀيٽ ڪرڻ بدران، مفاصلي جي مربع کي وقت جي مقابلي ۾ گراف تي ڏيکاري، جيل ۾ ميٿيلين بلو جي ڦهلاءَ جو ضريب لڳ ڀڳ 4.5 ضرب 10^-10 m^2/s ڪڍيو ويو. هڪ ئي وقت ورتل تصوير اهو ڪم نٿي ڪري سگهي.

مظاهري جي پويان بنيادي تصور اهو آهي، ۽ باقي سڀ ڳالهيون ان بابت تفصيل آهن ته پليٽ ان تصور کي ڪيتري درست نموني پيش ڪري ٿي.

ٻه رنگين آئن، نه ٻه ماليڪيول

انهن ٻنهي مان ڪو به حل ٿيل مادو آگر ۾ بوتل تي لکيل فارمولي واري صورت ۾ سفر نٿو ڪري. ٻئي مضبوط اليڪٽرولائيٽ آهن، جيڪي پاڻيءَ ۾ الڳ آئنن ۾ ورهائجي وڃن ٿا.

پوٽاشيم پرمينگنيٽ (KMnO4، فارمولي وارو ماس لڳ ڀڳ 158.03 g/mol) پوٽاشيم آئنن ۽ پرمينگنيٽ آئنن ۾ ورهائجي ٿو. واڱڻائي رنگ وارو سفر ڪندڙ ذرڙو پرمينگنيٽ آئن MnO4^- آهي، جنهن جو ماس لڳ ڀڳ 118.94 g/mol آهي ۽ جنهن جي چوڌاري پاڻيءَ جو تهه آهي. ميٿيلين بلو ڪلورائيڊ (پاڻيءَ کان خالي لوڻ C16H18ClN3S، لڳ ڀڳ 319.85 g/mol) ڪلورائيڊ ۽ نيري نامياتي مثبت آئن MB^+ ۾ ورهائجي ٿو، جنهن جو ماس لڳ ڀڳ 284.41 g/mol آهي ۽ جيڪو پڻ هائيڊريٽ ٿيل آهي. NIST جو ميٿيلين بلو رڪارڊ ۽ ChEBI ۾ ميٿيلين بلو جي داخلا انهن صورتن کي دستاويز ڪن ٿا، ۽ ڪيميا ۽ بناوت بابت حوالو وضاحت ڪري ٿو ته مثبت آئن، پاڻيءَ کان خالي لوڻ ۽ هائيڊريٽن جا الڳ نالا ڇو ضروري آهن.

ان مان ٽي نتيجا نڪرن ٿا.

پهريون، 158 کي 320 سان ڀيٽڻ رنگين آئنن جي ماپ ۾ اصل فرق کي گهٽ ڪري ڏيکاري ٿو، ڇاڪاڻ ته لڳ ڀڳ 119 g/mol وارو واڱڻائي ذرڙو لڳ ڀڳ 284 g/mol واري نيري مثبت آئن کان گهڻو ننڍو آهي، ۽ ٻنهي سان پاڻيءَ جا تهه به گڏ آهن، جيڪي انهن جي اثرائتي ماپ وڌائين ٿا.

ٻيو، ميٿيلين بلو جا مثبت آئن شين سان چنبڙن ٿا. ڪنسنٽريشن وڌڻ سان اهي ڊائمر ۽ وڏا مجموعا ٺاهين ٿا، ۽ آگر جي مٿاڇري تي جذب ٿين ٿا؛ آگر تي مٿاڇري جذب بابت مطالعي ۾ مونومر ۽ ڊائمر ٻنهي جي ڳنڍجڻ جي رپورٽ ڏنل آهي. مٿاڇري تي جذب ٿيل رنگ هڪ هنڌ بيٺو رهي ٿو. اهو اڳين حد کي اڳتي وڌائڻ کان سواءِ جيل کي رنگ ڏئي ٿو.

ٽيون، عام ريجنٽ پائوڊر هائيڊريٽ هوندو آهي، تنهنڪري توري ورتل هڪ گرام ۾ ڪرسٽل اندر پاڻي به شامل هوندو آهي. ٽرائي هائيڊريٽ ۽ پاڻيءَ کان خالي صورت جي ڀيٽ ڏيکاري ٿي ته اهو موليرٽي کي ڪيئن بدلائي ٿو. ڪلاس روم ۾ منصفاڻي مقابلي لاءِ، لوڻن جا محلول برابر مولر ڪنسنٽريشن تي تيار ڪريو ۽ نوٽ ڪريو ته ڪهڙي ٺوس صورت استعمال ڪئي وئي.

هتي هلڪو هجڻ جو مطلب وڌيڪ تيز هجڻ ڇو ناهي

گهٽ ڪنسنٽريشن وارن محلولن ۾، ماس کان بهتر شروعاتي ماڊل اسٽوڪس–آئن اسٽائن وارو تصور آهي، جنهن ۾ ڦهلاءَ جو ضريب گرمي پد سان سڌي، ۽ ويسڪاسٽي ۽ هائيڊروڊائنامڪ ريڊيس سان ابتڙ نسبت رکي ٿو. ننڍي هائيڊريٽ ٿيل ماپ اڳتي رهي ٿي. هڪ ئي ڪيميائي خاندان ۾ گهٽ ماس جو تعلق اڪثر ننڍي ماپ سان هوندو آهي، تنهنڪري هلڪو هجڻ هڪ وضاحت وانگر لڳي سگهي ٿو. اهو لاڳاپو آهي، نه اصل ڪارڻ.

گراهم جو قانون، جنهن موجب سنهي سوراخ مان گئس نڪرڻ جي شرح مولر ماس جي مربع جذر جي ابتڙ نسبت ۾ هوندي آهي، هن پليٽ تي لاڳو نٿو ٿئي. ان قانون جي اخذ جو تعلق گئسن جي حرڪتي نظريي سان آهي، جنهن جو خلاصو گئسن جي سنهي سوراخ مان نڪرڻ ۽ ڦهلاءَ بابت OpenStax جي هن وضاحت ۾ ڏنل آهي. مائعن ۾ ويسڪاسٽيءَ سبب رنڊڪ، هائيڊريشن، شڪل جا اثر ۽ ذرڙن جي ڀيڙ شامل ٿين ٿا. جيلن ۾ مسامن جي بناوت، رستن جي وڪڙائپ، مٿاڇري تي جذب ۽ پوليمر سان برقي چارج جا لاڳاپا پڻ شامل ٿين ٿا.

انگ اکر اهو فرق واضح ڪن ٿا. 158 جي ڀيٽ 320 سان ڪرڻ لاءِ گراهم جو قانون لڳائڻ سان شرح جو تناسب لڳ ڀڳ 1.42 نڪري ٿو. پاڻيءَ ۾ گهٽ ڪنسنٽريشن تي ماپيل ڦهلاءَ جا ضريب ٻي ڳالهه ٻڌائين ٿا: پرمينگنيٽ لاءِ لڳ ڀڳ 1.6 کان 1.8 ضرب 10^-9 m^2/s، جڏهن ته ميٿيلين بلو لاءِ لڳ ڀڳ 4.5 کان 5 ضرب 10^-10 m^2/s، يعني تناسب 3 يا 4 جي ويجهو آهي. رڳو ماس اهو تناسب پيدا نٿو ڪري سگهي. هائيڊريٽ ٿيل ماپ، مجموعا ٺهڻ ۽ جيل سان ڳنڍجڻ باقي فرق پيدا ڪن ٿا.

هلڪو-وڌيڪ تيز واري خيال کي هڪ اهڙو ماڊل سمجهو، جنهن ۾ ڪجهه مفروضا آهن: گول ذرڙا، ڪو ڳنڍجڻ نه، ڪو مجموعو ٺهڻ نه، ۽ هڪجهڙيون حالتون. پليٽ انهن مان گهٽ ۾ گهٽ ٻن مفروضن تي پوري نٿي لهي.

منصفاڻو مقابلو ڪيئن ڪجي

هي مظاهرو ائين ناڪام ٿئي ٿو جيئن سافٽ ويئر: بنيادي خيال صحيح آهي، پر خيال کي ماپ ۾ بدلائڻ وارو عمل ڪيترين ئي ڦندن سان ڀريل آهي. انهن مان هر هڪ، ڪنهن به ماليڪيولي خاصيت کي بدلائڻ کان سواءِ، نتيجو بدلائي ٿو.

آگر جي هڪ ئي بيچ کي هڪجهڙي اونهائيءَ تائين وجھو، کوهه ڪٽڻ لاءِ هڪ ئي اوزار استعمال ڪريو، مائع جا مقدار برابر رکو، مولر ڪنسنٽريشن برابر رکو، ۽ ڪنسنٽريشن ايتري گهٽ رکو جو ميٿيلين بلو جا مجموعا ٺهڻ محدود رهي ۽ رنگ سير نه ٿئي. هر حل ٿيل مادي لاءِ گهٽ ۾ گهٽ ٽي ورجاءَ وارا کوهه ٺاهيو، ۽ انهن ۾ ايترو فاصلو رکو جو اڳيون حدون ڪڏهن به پاڻ ۾ نه ملن. ٿالين کي ڍڪيو، انهن کي هموار رکو ۽ گرمي پد مستقل رکو، ڇاڪاڻ ته آگر ۾ رنگن بابت تحقيق مضبوط گرمي پد ۽ ڪنسنٽريشن تي دارومدار ڏيکاري ٿي. ڀرڻ جي لمحي کي وقت ٻڙي مقرر ڪريو، ۽ ماپڻ کان اڳ ڪناري جي تعريف طئي ڪريو: تصوير لاءِ مقرر حد اکين سان اندازو ڪيل حد کان بهتر آهي، ڇاڪاڻ ته نيري ۽ واڱڻائي رنگ جون ڏسڻ ۾ اچڻ واريون حدون مختلف آهن. هر داغ جا هڪ ٻئي سان عمودي ٻه قطر نوٽ ڪريو ۽ انهن کي سراسري ريڊيس ۾ بدلايو، ڇاڪاڻ ته ريڊيس کي قطر سان غلط سمجهڻ سان مفاصلي جي مربع واري ڪنهن به گراف ۾ چار ڀيرا غلطي پيدا ٿئي ٿي.

ليبل: کاٻو پينل هر اڳين حد لاءِ کوهه جي ڪناري کان رنگ جي ڪناري تائين مٿان کان ماپيل ريڊيس ڏيکاري ٿو؛ ساڄو پينل آگر جو آرپار ڪٽيل حصو، کوهه جي اونهائي ۽ ٻاهر ڏانهن بتدريج بدلجندڙ رنگ جا حلقا ڏيکاري ٿو؛ علامتن جي وضاحت ۾ ضابطي هيٺ رکيل متغير ڏنل آهن (آگر جو سيڪڙو، ٿولهه، رنگ جي موليرٽي، مقدار، کوهه جي ماپ، گرمي پد، وقت ٻڙي، روشني).

ڀُلائيندڙ اثرن تي نظر رکو. آگر جي مٿاڇري تي مائع جو هارجي پکڙجڻ تيز ڦهلاءَ وانگر لڳي ٿو، ۽ ننڍن آگر کوهن ۾ اهو هڪ دستاويز ٿيل تجرباتي خلل آهي. پرمينگنيٽ هڪ مضبوط آڪسائيڊ ڪندڙ مادو آهي ۽ نامياتي مادي جي ٿورڙن نشانن سان ردعمل ۾ خرچ ٿي سگهي ٿو، جنهن سان ان جي اڳين حد رڪجي وڃي ٿي يا ان جو رنگ ڦڪو ٿي وڃي ٿو. ميٿيلين بلو آڪسائيڊيشن–ريڊڪشن ۾ سرگرم آهي ۽ روشنيءَ يا ريڊڪشن وارين حالتن هيٺ ڦڪو ٿي سگهي ٿو؛ ميٿيلين بلو ۽ ان جي بي رنگ ريڊيوس ٿيل صورت جي ريڊاڪس ڪيميا ان رويي جي وضاحت ڪري ٿي.

محلل بابت هڪ مختصر نوٽ: روايتي مظاهري ۾ ٻنهي کوهن جا محلول پاڻيءَ تي ٻڌل هوندا آهن. جيڪڏهن ڪنهن طريقيڪار ۾ محلل بدلايو وڃي، ته پهرين حل ٿيڻ جي صلاحيت ۽ محلول تيار ڪرڻ جي رهنمائي ڏسو، ڇاڪاڻ ته حل ٿيڻ جي صلاحيت ۽ مجموعا ٺهڻ وسيلي سان گڏ بدلجن ٿا.

ڪلاس روم جي مشاهدي لاءِ ورڪ شيٽ

هي جدول نوٽ بڪن ۾ نقل ڪريو يا هر کوهه لاءِ هڪ قطار ڇاپيو. هر ٿالي لاءِ هڪ جدول رکڻ سان ورجاءَ وارن تجربن جو رڪارڊ درست رهي ٿو.

تجزيي لاءِ، هر کوهه جي سراسري ريڊيس جي مربع کي گذريل وقت جي مقابلي ۾ گراف تي ڏيکاريو ۽ لاهن جي ڀيٽ ڪريو، گراف سان گڏ ڪناري جي تعريف به لکو. جيڪڏهن سڀ ڇهه وڪڙ سندن وچ ۾ فرق سميت ڏيکاريا وڃن، ته ڪلاس تبديليءَ کي شرمندگي بدران ڊيٽا طور ڏسي ٿو.

حفاظت طريقيڪار جو حصو آهي: دستانا ۽ اکين جي حفاظت جو سامان پائڻ گهرجي، ڇاڪاڻ ته ميٿيلين بلو چمڙي ۽ ڪپڙن تي داغ وجهي ٿو، ۽ پرمينگنيٽ هڪ آڪسائيڊ ڪندڙ مادو آهي جيڪو داغ وجهي ٿو ۽ جلن پيدا ڪري ٿو. محلول وات کان پري رکو، ٽري مٿان ڪم ڪريو، ۽ پليٽن ۽ مائعن کي سنڪ ۾ وجهڻ بدران اسڪول جي ڪيميائي فضلي واري طريقي موجب نيڪال ڪريو.

اهو جملو جيڪو لکڻ جهڙو آهي

آگر، ڪنسنٽريشن ۽ گرمي پد جي انهن حالتن هيٺ، پرمينگنيٽ جي ڏسڻ ۾ ايندڙ اڳين حد عام طور ميٿيلين بلو جي اڳين حد کان وڌيڪ تيزيءَ سان پکڙجي ٿي. اهو پرمينگنيٽ جي وڌيڪ اثرائتي ڦهلاءَ واري ضريب سان ٺهڪي اچي ٿو، خاص ڪري ان ڪري جو ان جو هائيڊريٽ ٿيل آئن گهڻو ننڍو آهي ۽ اهو ميٿيلين بلو وانگر نه مجموعا ٺاهي ٿو، نه آگر سان ڳنڍجي ٿو. هتي ماليڪيولي ماس جو ان ماپ جي فرق سان لاڳاپو آهي، پر رڳو ماس مائعن يا جيلن ۾ ڦهلاءَ جون شرحون مقرر نٿو ڪري.

جيڪو ڪلاس اهو جملو لکي ٿو، ان ٻه ڳالهيون سکيون آهن: ٻن رنگين آئنن بابت هڪ حقيقت، ۽ ڪنهن مظاهري جي ظاهري پيغام تي ڀروسو ڪرڻ کان اڳ اهو پڇڻ جي عادت ته اهو اصل ۾ ڇا ماپي ٿو.