דער עקספּערימענט מיט דער בלויער פֿלאַש: כעמיע, פּראָצעדור און אָבסערוואַציעס

אַ קלאָרע פֿלאַש שטייט אויפֿן לאַבאָראַטאָריע־טיש. זי זעט אויס ווי וואַסער. עמעצער שאָקלט זי, און די פֿליסיקייט ווערט לעבעדיק בלוי. ווען מען שטעלט זי אַראָפּ, פֿאַרשווינדט דאָס בלוי אין אַ מינוט אָדער צוויי. שאָקלט מען זי ווידער, קערט דאָס בלוי צוריק. מיט איין אָנפֿילונג קען מען דאָס איבערחזרן צוואַנציק מאָל אָדער מער.

תּלמידים טראַכטן געוויינטלעך, אַז עפּעס האָט זיך באַהאַלטן אין דער פֿלאַש, אָדער אַז דאָס שאָקלען האָט אויסגעמישט צוויי שיכטן. ביידע השערות ווײַזן זיך אויף אַ לערנרײַכן אופֿן ווי פֿאַלש. די קאָליר קומט פֿון איין קאָלירשטאָף, מעטילען־בלוי, וואָס געפֿינט זיך איבעראַל אין דער לייזונג. וואָס ענדערט זיך איז וויפֿל עלעקטראָנען דער קאָלירשטאָף טראָגט. די דעמאָנסטראַציע מאַכט אַ רעדאָקס־ציקל זעעוודיק, און יעדע בײַטעוודיקע וואָס דער קלאַס קען זען — שאָקל־צײַט, טעמפּעראַטור, קאָנצענטראַציע — שטימט מיט אַ באַגריף אין דער כעמיע.

צוויי פֿאָרמען פֿונעם זעלבן קאָלירשטאָף

אָקסידירטער מעטילען־בלוי איז אַ פּלאַכע, פּאָזיטיוו־געלאָדענע רינג־סיסטעם. ער אַבזאָרבירט שטאַרק אַרום 600 to 700 nanometres, וואָס דאָס אויג נעמט אויף ווי טיף בלוי. די צוויי פֿאָרמען און זייערע ספּעקטרען ווערן באַהאַנדלט אין דעם וועגווײַזער צו דער סטרוקטור און די אייגנשאַפֿטן פֿון מעטילען־בלוי.

רעדוקציע לייגט צו צוויי עלעקטראָנען און אַ פּראָטאָן, און עס entsteht לעוקאָמעטילען־בלוי: אָן לאַדונג, נישט־פּלאַנאַר און אין תּוך קאָלירלאָז. אין אַן אַלקאַלישער לייזונג זעט די האַלב־רעאַקציע אַזוי אויס: MB+ + H2O + 2 e- ⇌ LMB + OH-. דער שריט איז גאָר צוריקדרייבלעך. בלוי מיינט אָקסידירט, קאָלירלאָז מיינט רעדוצירט, און עס איז נישטאָ קיין דריטער צושטאַנד וואָס דאַרף מען נאָכפֿאָלגן — דערפֿאַר איז דאָס אַ ריינער ערשטער באַגעגעניש מיט רעדאָקס־כעמיע.

דער ציקל: גלוקאָז רעדוצירט, זויערשטאָף אָקסידירט ווידער

די פֿלאַש אַנטהאַלט דריי אַקטיווע באַשטאַנדטיילן: מעטילען־בלוי, גלוקאָז און אַ שטאַרקן אַלקאַלי — פּאַטאַסיום־ אָדער נאַטריום־הידראָקסיד. דער אַלקאַלי ברענגט גלוקאָז אין רעאַקטיווע דעפּראָטאָנירטע פֿאָרמען, וואָס געבן אָפּ עלעקטראָנען צום קאָלירשטאָף:

רעדוצירנדיקער צוקער + MB (בלוי, אָקסידירט) -> אָקסידירטע צוקער־פּראָדוקטן + LMB (קאָלירלאָז)

דער פּאַמעלעכער שריט מאַכט די לייזונג קלאָר בשעת די פֿלאַש שטייט. גלוקאָז איז דער אויפֿגעאָפּפֿערטער דאָנאָר און ווערט פֿאַרבראַכט. דער קאָלירשטאָף פֿירט בלויז עלעקטראָנען אַהין און צוריק, אַזוי אַז עטלעכע טראָפּנס קלעקן פֿאַר אַ גאַנצער פֿלאַש. עלטערע קלאַסצימער־דערקלערונגען זאָגן, אַז גלוקאָז ווערט גלוקאָניש זויער. די פֿאַרקירצטע דערקלערונג זאָגט די אָבסערוואַציעס ריכטיק פֿאָרויס, אָבער לערער זאָלן וויסן, אַז זי איז נישט גאַנץ: אַ מעכאַניסטישע אַנאַליז, פּובליקירט אין Royal Society Open Science פֿאָלגט דער אָקסידאַציע דורך אַן אַקטיוון ענעדיאָלאַט ביז צו אַ דיקאַרבאָניל, וואָס צעפֿאַלט זיך אין קלענערע זויערן.

שאָקלען קערט אום דעם זעעוודיקן רעזולטאַט. די באַוועגונג לייזט אַרײַן זויערשטאָף פֿון דער אײַנגעשפּאַרטער לופֿט אינעם אויבערשטן פּלאַץ, און דער זויערשטאָף אָקסידירט דעם רעדוצירטן קאָלירשטאָף ווידער:

LMB (קאָלירלאָז) + O2 -> MB (בלוי) + רעדוצירטע זויערשטאָף־פּראָדוקטן

ווען די פֿלאַש שטייט, ווערט דער אויפֿגעלייזטער זויערשטאָף אויסגענוצט, גלוקאָז רעדוצירט ווידער דעם קאָלירשטאָף, און די קאָליר פֿאַרבלאַסט. איבער אַ סך ציקלען איז די נטו־כעמיע אַן אָקסידאַציע פֿון צוקער דורך לופֿט, בעת דער קאָלירשטאָף גייט אומבײַטיק דורך דעם ציקל ווי אַ רעדאָקס־מעדיאַטאָר. ער איז אַ מעדיאַטאָר און נישט קיין שטרענגער קאַטאַליזאַטאָר, ווײַל די צוקער־אָקסידאַציע קען פֿאָרקומען אויך אָן אים; און דאָס פֿאַרבלאַסן איז נישט קיין צעפֿאַל — אַ חרובֿ געמאַכטער קאָלירשטאָף וואָלט זיך נישט געקענט אויפֿלעבן דורך שאָקלען. כּדי צו האַלטן קאָלירשטאָף־סטאָקן סטאַביל צווישן דעמאָנסטראַציעס, זעט די באַמערקונגען וועגן האַנדלונג און אויפֿהיטונג פֿון מעטילען־בלוי־לייזונגען.

פּראָצעדור פֿאַר אַ באַaufsichtigte דעמאָנסטראַציע

דאָס איז אַ דעמאָנסטראַציע אונטער השגחה, נישט קיין היימישע טעטיקייט. אַלקאַלי פֿאָדערט אויג־שוץ, הענטשקעס און אַ לערער וואָס נעמט פֿאַראַנטוואָרטלעכקייט פֿאַר צוגרייטונג און רייניקונג. צוויי דאָקומענטירטע פֿאָרמולאַציעס האָבן די זעלבע סטרוקטור, אָבער אַנדערע מאָסן.

דאָס אינסטרוקציע־בלאַט פֿאַר דער דעמאָנסטראַציע ווי זי איז פּובליקירט געוואָרן דורך דער כעמיע־אָפּטיילונג פֿון Indiana University ניצט בערך 5 percent פּאַטאַסיום־הידראָקסיד, 4 percent גלוקאָז און 1 percent וואַסעריקע מעטילען־בלוי־לייזונג. גיסט גלײַכע קוואַנטיטעטן פֿון אַלקאַלי־ און גלוקאָז־לייזונגען אין אַ דורכזיכטיקער 250 or 500 millilitre פֿלאַש ביז זי איז האַלב פֿול, און לאָזט דעם רעשט ווי אַ לופֿט־פּלאַץ. לייגט צו עטלעכע טראָפּנס קאָלירשטאָף, פֿאַרמאַכט די פֿלאַש, פֿאַרזיגלט דעם פֿאַרבינדונג־אָרט, און לאָזט זי שטיין ביז דאָס בלוי פֿאַרשווינדט. די פּראָצעדור פֿון Royal Society of Chemistry פֿאַרגרעסערט דעם זעלבן פּרינציפּ צו אַ 1 litre פֿאַרשטאָפּטער פֿלאַש: 300 millilitres וואַסער, 10 grams גלוקאָז, 8 grams פּאַטאַסיום־הידראָקסיד (אָדער 6 grams נאַטריום־הידראָקסיד), צוזאַמען מיט עטלעכע millilitres פֿון אַ פֿאַרדינטער קאָלירשטאָף־סטאָק־לייזונג.

כּדי דורכצופֿירן דעם עקספּערימענט, שאָקלט שטאַרק. די גאַנצע בלויע קאָליר אַנטוויקלט זיך אין seconds. שטעלט אַראָפּ די פֿלאַש און מעסט די צײַט ביז די קאָליר פֿאַרבלאַסט. Royal Society of Chemistry מעלדט מער ווי צוואַנציק ציקלען פּער אָנפֿילונג. פֿילט קיינמאָל נישט די פֿלאַש ביזן ראַנד: אָן אײַנגעשפּאַרטער לופֿט איז נישטאָ קיין זויערשטאָף־רעזערוו וואָס קען זיך אויפֿלייזן.

וואָס צו אָבסערווירן, און וואָס ענדערט די צײַט

מעסט דריי זאַכן: שאָקלען ביז גאַנץ בלוי (seconds), שטיין ביז קאָלירלאָז (ביז עטלעכע מינוט), און די צאָל ציקלען ביז דאָס בלוי ווערט שוואַכער. נאָענט צום סוף פֿון יעדן פֿאַרבלאַסן, קוקט אויף דער אויבערפֿלאַך. אַ דין בלויע שיכט בלײַבט אָפֿט לענגער בײַם קאָנטאַקט מיט דער לופֿט, וווּ זויערשטאָף דיפֿונדירט ווײַטער אַרײַן. די ליניע איז זעעוודיק געמאַכטע דיפֿוזיע.

די רעאַקציע פֿון דער בלויער פֿלאַש פֿאָלגט דעם עמפּירישן גיכקייט־געזעץ וואָס ווערט געגעבן צוזאַמען מיט דער פּראָצעדור פֿון Royal Society of Chemistry: rate = k[MB oxidised][glucose]OH-. יעדער טערמין קען ווערן אַ קלאַסצימער־עקספּערימענט. מער גלוקאָז, אַלקאַלי אָדער קאָלירשטאָף פֿאַרקירצט די בלויע פּעריאָד. וואַרעמקייט פֿאַרשנעלערט דאָס פֿאַרבלאַסן; אַ קאַלטע פֿלאַש רעאַגירט פּאַמעלעך. שטאַרקער שאָקלען לייזט אַרײַן מער זויערשטאָף, דערפֿאַר בלײַבט דאָס בלוי לענגער. אַ גרעסערער לופֿט־פּלאַץ פֿאַרלענגערט דעם לויף. ווען די ציקלען ווערן סוף־כּל־סוף שוואַכער און די פֿליסיקייט ווערט געללעך, איז דער צוקער אויסגענוצט און זײַטיקע פּראָדוקטן האָבן זיך אָנגעזאַמלט. דער סוף־פּונקט אַליין איז אַ רעזולטאַט וואָס איז כּדאַי צו פֿאַרשרײַבן.

אָבסערוואַציע־אַרבעטסבלאַט

קאָפּירט די טאַבעלע אין העפֿטן, איין שורה פֿאַר יעדן פּרוּוו. דאָס אַרבעטסבלאַט צוזאַמען מיטן רעאַקציע־דיאַגראַם אויבן זענען די דרוקבאַרע מאַטעריאַלן פֿאַר דעם אַרטיקל.

פֿאָרויסזאָג־פֿראַגעס, צו ענטפֿערן פֿאַר יעדן פּרוּוו:

• די פֿלאַש איז בלוי גלײַך נאָך שאָקלען. וועלכע פֿאָרעם פֿונעם קאָלירשטאָף הערשט, און וואָס האָט זי אין דעם צושטאַנד געבראַכט?
• די פֿלאַש שטייט און פֿאַרבלאַסט. וועלכע רעאַקציע געווינט, און וועלכער באַשטאַנדטייל ווערט אויסגענוצט?
• נאָך אַ סך ציקלען ווערט דאָס בלוי שוואַך און געללעך. מיט וואָס קען מען עס אויפֿלעבן — קאָלירשטאָף, אַלקאַלי אָדער גלוקאָז — און פֿאַרוואָס?
• צייכנט קאָליר קעגן צײַט פֿאַר איין ציקל. צייכנט אָן וווּ זויערשטאָף גייט אַרײַן אין דער לייזונג.

ענטפֿערס פֿאַרן לערער: (1) אָקסידירטער מעטילען־בלוי, ווידער־אָקסידירט דורך אויפֿגעלייזטן זויערשטאָף פֿון דעם לופֿט־פּלאַץ; (2) רעדוקציע דורך גלוקאָז, גלוקאָז ווערט פֿאַרבראַכט; (3) גלוקאָז, דער באַגרענעצנדיקער דאָנאָר, ווײַל דער קאָלירשטאָף גייט אומבײַטיק דורך דעם ציקל; (4) אַ שאַרפֿער אויפֿשטייג בײַ שאָקלען, אַ ביסלעכווײַזער אַראָפּגאַנג בײַ שטיין, זויערשטאָף גייט אַרײַן בלויז בעת דעם אויפֿשטייג.

נאָענטע פֿאַרוואַנדטע וואַריאַנטן וואָס איז כּדאַי צו נאָמען

די "traffic light" דעמאָנסטראַציע פֿאַרבײַט מעטילען־בלוי מיט אינדיגאָ־קאַרמין און גייט, בײַ זויערשטאָף־צופֿוּר, דורך געל, רויט און גרין. דער נאָמען "green bottle" ווערט געניצט נישט גענוי: אַ מאָל פֿאַר יענער וואַריאַנט, און אַ מאָל פֿאַר גרינערע פֿאָרמולאַציעס, אַזעלכע ווי סיסטעמען מיט אַסקאָרבין־זויער אָדער אַן ענזימאַטישע ציקליר־סיסטעם באַשריבן דורך American Chemical Society. גיט אַ נאָמען פּונקט דער וואַריאַנט וואָס שטייט אויפֿן טיש, כּדי תּלמידים זאָלן נישט צונויפֿמישן אָבסערוואַציעס פֿון פֿאַרשידענע כעמיעס.

זיכערקייט און האַנדלונג

השגחה במשך דער גאַנצער צײַט. טראָגט כעמישן שפּריץ־שוץ פֿאַר די אויגן און הענטשקעס בײַם האַנדלען מיט דער אַלקאַלישער לייזונג אָדער בײַם שאָקלען דעם פֿאַרשטאָפּטן כּלי. אַלקאַלי קען פֿאַרברענען, דער קאָלירשטאָף פֿלעקט הויט און שטאָף, און קאָלירשטאָף־סטאָקן צוגעגרייט אין עטאַנאָל לייגן צו אַ ברענענדיקן סאָלווענט אויפֿן לאַבאָראַטאָריע־טיש. האַלט דעם כּלי פֿאַרשטאָפּט בשעת שאָקלען. דערנאָך האַלט אָפּ די אויסגענוצטע לייזונגען פֿאַר האַנדלונג לויט די אייגענע לאַבאָראַטאָריע־רעגלען פֿון אײַער אינסטיטוציע. פֿאָדערונגען פֿאַר אַלקאַלישן אָפּפֿאַל מיט קאָלירשטאָף זענען אַנדערש צווישן אינסטיטוציעס און יוריסדיקציעס, דערפֿאַר פֿאָלגט דער פּראָצעדור וואָס אײַער לאַבאָראַטאָריע האָט באַשטימט, אַנשטאָט אַרײַנצוברענגען איינע פֿון אַן אַנדער מקור.

אויב איר ווילט ציפֿערן אַנשטאָט קאָליר־ענדערונגען, נעמען קוואַנטיטאַטיווע אַנאַליזן פֿאַר מעטילען־בלוי איבער דאָרטן וווּ די דעמאָנסטראַציע ענדיקט זיך.

פֿאַרוואָס לערער האַלטן ווײַטער די פֿלאַש

איין פֿלאַש פֿאַרדיכטעט פֿיר געדאַנקען. רעדאָקס ווערט אַ קאָליר אַנשטאָט אַ דעפֿיניציע. אַ מעדיאַטאָר ווײַזט ווי אַ שפּור פֿון איין מאַטעריע קען מעלדן וועגן אַ גרויסער קוואַנטיטעט פֿון אַן אַנדערער. קינעטיק ווערט זעעוודיק אָפּגעטיילט פֿון טערמאָדינאַמיק: זויערשטאָף געווינט ווען שאָקלען צושטעלט אים, גלוקאָז געווינט ווען די צושטעל שטעלט זיך אָפּ. און דיפֿוזיע, איינער פֿון די שטילסטע פּראָצעסן אין כעמיע, טראָגט די גאַנצע פֿאָרשטעלונג, ווײַל יעדער בלויער בליץ הייבט זיך אָן מיט זויערשטאָף וואָס גייט פֿון לופֿט אַרײַן אין וואַסער. אַ דעמאָנסטראַציע וואָס לאָזט תּלמידים פֿאָרויסזאָגן, מעסטן און דערקלערן דאָס אַלץ מיט אַ סטאָפּ־זייגער און אַ טאַבעלע האָט פֿאַרדינט איר אָרט אויפֿן לאַבאָראַטאָריע־טיש.