මෙතිලීන් නිල් සහ පර්මැංගනේට් විසරණය: අගාර් පරීක්ෂණයෙන් පෙන්වන්නේ කුමක්ද

ගුරුවරයෙක් අගාර් තැටියක කුහර දෙකක් කපා, එකකට නිල් ඩයි ද අනෙකට දම් පැහැති ද්‍රාවණයක් ද පුරවා, නිරීක්ෂණය කරන ලෙස පන්තියට කියයි. පැයකට පසු දම් වළල්ල වඩා පළල් වී තිබේ. පොටෑසියම් පර්මැංගනේට් වඩා සැහැල්ලු බැවින් මෙතිලීන් නිල්වලට වඩා වේගයෙන් විසරණය වන බව සිසුහු ලියාගනිති.

ඒ වාක්‍යයේ අඩක් නිවැරදි ය; අනෙක් අඩ නොමඟ යවනසුලු ය. සිත්ගන්නා කොටස වන්නේ ඒ නොමඟ යවන අඩයි. මේ නිරූපණය සාමාන්‍ය විසරණ පාඩමකි. උදාහරණයක් ලෙස මේ අගාර් විසරණ රසායනාගාර අභ්‍යාසයේ එය විස්තර කර ඇත. එහෙත් සිසුන් දකින්නේ අණුක ස්කන්ධයේ බලපෑම පමණක් නොවේ. ඔවුන් දකින්නේ ජෙල් එකක් හරහා දෘශ්‍ය වර්ණ දාරයක් ගමන් කිරීමයි. අයන ප්‍රමාණය, ජලයෝජනය, ඩයි බැඳීම, සාන්ද්‍රණය, උෂ්ණත්වය සහ දාරය මනින ආකාරය එම ගමන හැඩගස්වයි.

වර්ණ දාරය යනු විසරණ සංගුණකය නොවේ

විසරණය යනු ද්‍රාවිත අංශු ඉහළ සාන්ද්‍රණයක සිට අඩු සාන්ද්‍රණයකට පැතිරීමයි. සාමාන්‍යයෙන් D ලෙස ලියන විසරණ සංගුණකය, යම් උෂ්ණත්වයකදී යම් මාධ්‍යයක ඇති යම් ද්‍රාව්‍යයක් සඳහා එම පැතිරීම කෙතරම් වේගයෙන් සිදුවන්නේද යන්න විස්තර කරයි.

පන්තිකාමරයේ අගාර් තැටියක් D සෘජුව පෙන්වන්නේ නැත. එය පෙන්වන්නේ වර්ණය දැකීමට නොහැකි තරම් මඳ වන සීමාවකි. එම සීමාව විසරණයට පමණක් නොව, ඩයිවල අවශෝෂණ හැකියාව, ආලෝකය, කැමරාවේ නිරාවරණය, කුහරයට දැමූ සාන්ද්‍රණය සහ රූල අල්ලාගෙන සිටින පුද්ගලයාගේ විනිශ්චය මත ද රඳා පවතී.

පන්තිකාමරයේ මනින දේ එහි සැබෑ නමින් හඳුන්වන්න: දෘශ්‍ය විසරණ පෙරමුණක චලනය. විධිමත් විශ්ලේෂණවලදී, ෆික් නියමය අනුව විසරණ විශ්ලේෂණයේ දැක්වෙන ආකාරයේ සම්බන්ධතා මඟින් මධ්‍යන්‍ය වර්ග විස්ථාපනය D සමඟ සම්බන්ධ කරයි. එහෙත් D සඳහා වක්‍ර ගැළපීමක් කිරීමට අවශ්‍ය වන්නේ කාලය අනුව සාන්ද්‍රණ පැතිකඩ මිස පන්තිය අවසානයේ ගන්නා තනි විෂ්කම්භයක් නොවේ. ප්‍රකාශිත එක් පන්තිකාමර අධ්‍යයනයකදී, අවසාන වර්ණ පැල්ලම්වල ප්‍රමාණ සැසඳීම වෙනුවට දුරේ වර්ගය කාලයට එරෙහිව ප්‍රස්තාරගත කර, ජෙල් තුළ මෙතිලීන් නිල් සඳහා 4.5 ගුණයක් 10^-10 m^2/s ආසන්න විසරණ සංගුණකයක් ලබාගෙන තිබිණි. එක් මොහොතක ගත් තනි ඡායාරූපයකින් ඒ කාර්යය කළ නොහැක.

නිරූපණය පිටුපස ඇති සංකල්පය මෙයයි. අනෙක් සියල්ල, තැටිය එම සංකල්පය කෙතරම් නිවැරදිව නියෝජනය කරන්නේද යන්න පිළිබඳ විස්තර වේ.

වර්ණ අයන දෙකක් මිස අණු දෙකක් නොවේ

ද්‍රාව්‍ය දෙකෙන් එකක්වත් බෝතලයේ මුද්‍රිත සූත්‍රයේ දැක්වෙන ආකාරයෙන් අගාර් හරහා ගමන් නොකරයි. දෙකම ජලයේදී විඝටනය වන ප්‍රබල විද්‍යුත් විච්ඡේද්‍ය වේ.

පොටෑසියම් පර්මැංගනේට් (KMnO4, සූත්‍ර ස්කන්ධය ආසන්න වශයෙන් 158.03 g/mol) පොටෑසියම් අයන සහ පර්මැංගනේට් අයන බවට වෙන් වෙයි. දම් පැහැයෙන් ගමන් කරන්නේ ජල අණු ආවරණයකින් වටවූ, ආසන්න වශයෙන් 118.94 g/mol ස්කන්ධයක් ඇති MnO4^- පර්මැංගනේට් අයනයයි. මෙතිලීන් නිල් ක්ලෝරයිඩ් (නිර්ජලීය ලවණය C16H18ClN3S, ආසන්න වශයෙන් 319.85 g/mol) ක්ලෝරයිඩ් සහ නිල් පැහැති කාබනික කැටායනය වන MB^+ බවට වෙන් වෙයි. එම කැටායනයේ ස්කන්ධය ආසන්න වශයෙන් 284.41 g/mol වන අතර එය ද ජලයෝජිත ය. NIST මෙතිලීන් නිල් වාර්තාව සහ ChEBI මෙතිලීන් නිල් සටහන මෙම ආකාර ලේඛනගත කරයි. කැටායනය, නිර්ජලීය ලවණය සහ හයිඩ්‍රේට සඳහා වෙන වෙනම නම් අවශ්‍ය වන්නේ ඇයිද යන්න රසායන විද්‍යාව සහ ව්‍යුහය පිළිබඳ යොමුව පැහැදිලි කරයි.

මෙයින් කරුණු තුනක් මතුවේ.

පළමුව, 158 සහ 320 සැසඳීමෙන් වර්ණ අයන අතර සැබෑ ප්‍රමාණ වෙනස අවතක්සේරු වේ. එයට හේතුව, ආසන්න වශයෙන් 119 g/mol වන දම් අයනය, ආසන්න වශයෙන් 284 g/mol වන නිල් කැටායනයට වඩා බෙහෙවින් කුඩා වීමයි. තවද දෙකම ඒවායේ සඵල ප්‍රමාණය වැඩි කරන ජලයෝජන ආවරණ දරයි.

දෙවනුව, මෙතිලීන් නිල් කැටායන ද්‍රව්‍යවලට ඇලෙයි. සාන්ද්‍රණය ඉහළ යන විට ඒවා ද්විත්වක සහ විශාල සමූහ සාදන අතර අගාර් මත අධිශෝෂණය වේ. ඒකක සහ ද්විත්වක දෙකෙහිම බැඳීම අගාර් අධිශෝෂණ අධ්‍යයනවල වාර්තා වී ඇත. අධිශෝෂිත ඩයි නොසෙල්වී පවතී. එය පෙරමුණ ඉදිරියට ගෙන නොයමින් ජෙල් එක වර්ණවත් කරයි.

තෙවනුව, සාමාන්‍ය ප්‍රතික්‍රියාකාරක කුඩු හයිඩ්‍රේටයක් බැවින්, කිරාගත් ග්‍රෑමයක ස්ඵටිකය තුළ ජලය අඩංගු වේ. එමඟින් මවුලිකතාව වෙනස් වන ආකාරය ට්‍රයිහයිඩ්‍රේට සහ නිර්ජලීය ආකාර සැසඳීම පෙන්වයි. සාධාරණ පන්තිකාමර සැසඳීමක් සඳහා ලවණවල සමාන මවුලික සාන්ද්‍රණවලින් ද්‍රාවණ සකස් කර, භාවිත කළ ඝන ආකාරය සටහන් කරන්න.

මෙහිදී සැහැල්ලු වීම යනු වේගවත් වීම නොවන්නේ ඇයි

තනුක ද්‍රවවලදී, ස්කන්ධයට වඩා හොඳ ආරම්භක ආකෘතියක් වන්නේ ස්ටෝක්ස්–අයින්ස්ටයින් ආකෘතියයි. එහි විසරණ සංගුණකය උෂ්ණත්වයට අනුලෝමව ද දුස්ස්‍රාවිතාවට සහ ජලගතික අරයට ප්‍රතිලෝමව ද වෙනස් වේ. කුඩා ජලයෝජිත ප්‍රමාණය වාසිදායක වේ. එකම රසායනික පවුලක් තුළ අඩු ස්කන්ධය බොහෝ විට කුඩා ප්‍රමාණය සමඟ සම්බන්ධ බැවින්, සැහැල්ලු බව පැහැදිලි කිරීමක් සේ පෙනෙන්නට පුළුවන. එය සහසම්බන්ධතාවක් මිස යාන්ත්‍රණය නොවේ.

වායුවක නිස්සරණ වේගය මවුලික ස්කන්ධයේ වර්ගමූලයට ප්‍රතිලෝමව වෙනස් වන බව පවසන ග්‍රැහැම්ගේ නියමය මේ තැටිය පාලනය නොකරයි. එහි ව්‍යුත්පන්නය අයත් වන්නේ වායු පිළිබඳ චාලක වාදයටයි. එය මේ වායුවල නිස්සරණය සහ විසරණය පිළිබඳ OpenStax විස්තරයේ සාරාංශ කර ඇත. ද්‍රවවලදී දුස්ස්‍රාවී ප්‍රතිරෝධය, ජලයෝජනය, හැඩයේ බලපෑම් සහ අංශු තදබදය ද එක් වේ. ජෙල්වලදී සිදුරු ව්‍යුහය, ගමන් මාර්ගවල වංගු සහිත බව, අධිශෝෂණය සහ බහුඅවයවකය සමඟ ආරෝපණ අන්තර්ක්‍රියා ද එක් වේ.

සංඛ්‍යා මෙම වෙනස හෙළි කරයි. 158 සහ 320 සඳහා ග්‍රැහැම්ගේ නියමය යෙදූ විට ආසන්න වශයෙන් 1.42 ක වේග අනුපාතයක් පුරෝකථනය වේ. තනුක ජලීය ද්‍රාවණවල මනින ලද විසරණ සංගුණක වෙනත් කතාවක් කියයි: පර්මැංගනේට් සඳහා 1.6 සිට 1.8 ගුණයක් 10^-9 m^2/s ආසන්න අගයන් ද, මෙතිලීන් නිල් සඳහා 4.5 සිට 5 ගුණයක් 10^-10 m^2/s ආසන්න අගයන් ද ලැබේ. එය 3 හෝ 4 ට වඩා ආසන්න අනුපාතයකි. ස්කන්ධයෙන් පමණක් එම අනුපාතය පැහැදිලි කළ නොහැක. ඉතිරි වෙනස පැහැදිලි කරන්නේ ජලයෝජිත ප්‍රමාණය, සමූහ සෑදීම සහ ජෙල් සමඟ බැඳීමයි.

සැහැල්ලු නම් වේගවත් යන අදහස, උපකල්පන සහිත ආකෘතියක් ලෙස සලකන්න: ගෝලාකාර අංශු, බැඳීමක් නැති වීම, සමූහ සෑදීමක් නැති වීම සහ සමාන තත්ත්ව. මේ තැටිය ඒවායින් අවම වශයෙන් දෙකක්වත් උල්ලංඝනය කරයි.

සාධාරණ සැසඳීමක් කරන්නේ කෙසේද

මේ නිරූපණය අසාර්ථක වන්නේ මෘදුකාංග අසාර්ථක වන ආකාරයටයි: මූලික අදහස නිවැරදි වුවත්, අදහස මිනුමකට සම්බන්ධ කිරීමේදී වැරදිය හැකි තැන් රැසක් තිබේ. ඒ සෑම එකක්ම කිසිදු අණුක ගුණයක් වෙනස් නොකර පිළිතුර වෙනස් කරයි.

එකම ගැඹුරකට වත් කළ එකම අගාර් තොගයක්, එකම කුහර කපනයක්, සමාන ද්‍රව පරිමා, සමාන මවුලික සාන්ද්‍රණ සහ මෙතිලීන් නිල් සමූහ සෑදීම සීමා කිරීමටත් වර්ණය සංතෘප්ත නොවී තබාගැනීමටත් ප්‍රමාණවත් තරම් අඩු සාන්ද්‍රණ භාවිත කරන්න. එක් ද්‍රාව්‍යයක් සඳහා අවම වශයෙන් පුනරාවර්තන කුහර තුනක් කපන්න; පෙරමුණු කිසිවිටෙක හමු නොවන ලෙස ඒවා අතර ඉඩ තබන්න. අගාර් ඩයි අධ්‍යයනවල ප්‍රබල උෂ්ණත්ව සහ සාන්ද්‍රණ රඳාපැවැත්මක් පෙන්වන බැවින්, භාජන ආවරණය කර, සමතලව තබා, උෂ්ණත්වය නියතව පවත්වාගන්න. පිරවීමේ මොහොත කාලයේ ශූන්‍ය මොහොත ලෙස නිර්වචනය කරන්න. මැනීමට පෙර දාරය නිර්වචනය කරන්න: නිල් සහ දම් සඳහා දෘශ්‍ය හඳුනාගැනීමේ සීමා වෙනස් බැවින්, ඇසින් තක්සේරු කළ සීමාවකට වඩා ස්ථාවර ඡායාරූපීය සීමා අගයක් හොඳය. එක් එක් පැල්ලම සඳහා එකිනෙකට ලම්බක විෂ්කම්භ දෙකක් සටහන් කර මධ්‍යන්‍ය අරය බවට පරිවර්තනය කරන්න. අරය සහ විෂ්කම්භය පටලවාගැනීමෙන් දුරේ වර්ගය භාවිත කරන ඕනෑම ප්‍රස්තාරයක සිව්ගුණයක දෝෂයක් ඇති වේ.

ලේබල: වම් පුවරුවේ එක් එක් පෙරමුණ සඳහා කුහර දාරයේ සිට වර්ණ දාරය දක්වා ඉහළින් බලා මනින අරය දැක්වේ; දකුණු පුවරුවේ කුහර ගැඹුර සහ පිටතට විහිදෙන අනුක්‍රමණ වළලු සහිත අගාර් හරස්කඩ දැක්වේ; සංකේත විස්තරයේ පාලිත විචල්‍ය ලැයිස්තුගත කර ඇත (අගාර් ප්‍රතිශතය, ඝනකම, ඩයි මවුලිකතාව, පරිමාව, කුහර ප්‍රමාණය, උෂ්ණත්වය, කාලයේ ශූන්‍ය මොහොත, ආලෝකය).

විසරණය ලෙස පෙනෙන වෙනත් සිදුවීම් ගැන විමසිලිමත් වන්න. අගාර් මතුපිට හරහා ද්‍රවය ඉහිරී යාම වේගවත් විසරණයක් සේ පෙනෙන අතර, එය කුඩා අගාර් කුහරවල ලේඛනගත වූ පරීක්ෂණ දෝෂයකි. පර්මැංගනේට් ප්‍රබල ඔක්සිකාරකයක් වන අතර සුළු ප්‍රමාණයේ කාබනික ද්‍රව්‍ය සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කිරීමෙන් වැය විය හැක. එමඟින් එහි පෙරමුණ නතර වීමට හෝ වර්ණය මැකී යාමට හැක. මෙතිලීන් නිල් ඔක්සිකරණ–ඔක්සිහරණ ප්‍රතික්‍රියාවලට සක්‍රිය වන අතර ආලෝකය යටතේ හෝ ඔක්සිහරණ තත්ත්වවලදී වර්ණය මැකී යා හැක; මෙතිලීන් නිල් සහ එහි අවර්ණ ඔක්සිහෘත ආකාරයේ ඔක්සිකරණ–ඔක්සිහරණ රසායනය එම හැසිරීම පැහැදිලි කරයි.

ද්‍රාවකය පිළිබඳ කෙටි සටහනක්: සම්මත නිරූපණයේ කුහර දෙකෙහිම ඇත්තේ ජලීය ද්‍රාවණ වේ. යම් ක්‍රියාපටිපාටියක ද්‍රාවකය වෙනස් කරන්නේ නම්, මුලින් ද්‍රාව්‍යතාව සහ ද්‍රාවණ සකස් කිරීමේ මාර්ගෝපදේශය බලන්න. එයට හේතුව මාධ්‍යය අනුව ද්‍රාව්‍යතාව සහ සමූහ සෑදීම වෙනස් වීමයි.

පන්තිකාමර නිරීක්ෂණ වැඩපත්‍රිකාව

මෙම වගුව සටහන් පොත්වලට පිටපත් කරන්න, නැතිනම් එක් කුහරයකට එක් පේළියක් බැගින් මුද්‍රණය කරන්න. එක් භාජනයකට එක් වගුවක් තබාගැනීමෙන් පුනරාවර්තන මිනුම් නිවැරදිව වෙන් කර සටහන් කළ හැක.

විශ්ලේෂණය සඳහා, එක් එක් කුහරයේ මධ්‍යන්‍ය අරයේ වර්ගය ගතවූ කාලයට එරෙහිව ප්‍රස්තාරගත කර බෑවුම් සසඳන්න. ප්‍රස්තාරය සමඟ දාරය නිර්වචනය කළ ආකාරය ද සඳහන් කරන්න. වක්‍ර හයම ඒවා අතර වෙනස්කම් සමඟ පෙන්වන්නේ නම්, පන්තිය විචලනය දකින්නේ ලජ්ජාවට කරුණක් ලෙස නොව දත්ත ලෙසයි.

ආරක්ෂාව ද ක්‍රියාපටිපාටියේ කොටසකි: මෙතිලීන් නිල් සම සහ ඇඳුම් පැල්ලම් කරන නිසාත්, පර්මැංගනේට් පැල්ලම් සහ කෝපවීම ඇති කරන ඔක්සිකාරකයක් නිසාත් අත්වැසුම් සහ ඇස් ආරක්ෂාව පළඳින්න. ද්‍රාවණ මුඛයට ඇතුළු නොවීමට වගබලාගන්න, තැටියක් මත වැඩ කරන්න, අගාර් තැටි සහ ද්‍රව සින්ක් එකට දැමීම වෙනුවට පාසලේ රසායනික අපද්‍රව්‍ය බැහැර කිරීමේ ක්‍රමය අනුව බැහැර කරන්න.

ලියාගැනීමට වටින වාක්‍යය

මෙම අගාර්, සාන්ද්‍රණ සහ උෂ්ණත්ව තත්ත්ව යටතේ, දෘශ්‍ය පර්මැංගනේට් පෙරමුණ සාමාන්‍යයෙන් මෙතිලීන් නිල් පෙරමුණට වඩා වේගයෙන් පැතිරෙයි. එය පර්මැංගනේට්වල සඵල විසරණ සංගුණකය වඩා විශාල වීම සමඟ ගැළපේ. ප්‍රධාන හේතුව වන්නේ එහි ජලයෝජිත අයනය බෙහෙවින් කුඩා වීමත්, මෙතිලීන් නිල් මෙන් සමූහ සෑදීම හෝ අගාර් සමඟ බැඳීම සිදු නොවීමත් ය. මෙහිදී අණුක ස්කන්ධය එම ප්‍රමාණ වෙනස සමඟ සහසම්බන්ධ වේ. එහෙත් ස්කන්ධය පමණක් ද්‍රව හෝ ජෙල්වල විසරණ වේගය තීරණය නොකරයි.

ඒ වාක්‍යය ලියාගන්නා පන්තියක් කරුණු දෙකක් ඉගෙනගෙන ඇත: වර්ණවත් අයන දෙකක් පිළිබඳ සත්‍යයක් සහ නිරූපණයක් පවසන බව පෙනෙන දේ විශ්වාස කිරීමට පෙර එය මනින්නේ කුමක්දැයි විමසීමේ පුරුද්දක්.