Ìtànkálẹ̀ búlúù methylene àti permanganate: ohun tí àdánwò agar fi hàn

Olùkọ́ kan gé ihò méjì sínú àwo agar, ó fi àwọ̀ búlúù kún ọ̀kan, ó sì fi ojútùú aláwọ̀ àlùkò kún èkejì, ó sì sọ fún kíláàsì pé kí wọ́n máa wò ó. Lẹ́yìn wákàtí kan, òrùka àlùkò ti fẹ̀ sí i. Àwọn akẹ́kọ̀ọ́ kọ sílẹ̀ pé permanganate potasiomu ń tàn kálẹ̀ yára ju búlúù methylene lọ nítorí pé ó fẹ́ẹ́rẹ́ ju ú lọ.

Ìdajì gbólóhùn yẹn tọ́, ìdajì sì lè múni ṣìnà; ìdajì tó lè múni ṣìnà náà ni ó fani mọ́ra. Àfihàn náà jẹ́ ẹ̀kọ́ ìtànkálẹ̀ tí a sábà máa ń lò, tí a ṣàpèjúwe, fún àpẹẹrẹ, nínú ìdánilẹ́kọ̀ọ́ yàrá yìí nípa ìtànkálẹ̀ nínú agar, ṣùgbọ́n ohun tí àwọn akẹ́kọ̀ọ́ rí kì í ṣe bí ìwọ̀n mólékù ṣe ń ṣiṣẹ́. Ó jẹ́ ìṣípò etí àwọ̀ tí a lè rí la jẹ́ẹ̀lì kọjá, tí ìtóbi ayọ́ọ̀nù, omi tó yí i ká, bí àwọ̀ ṣe ń so mọ́ nǹkan, ìwọ̀n ìpọ̀, ìwọ̀n otútù, àti ọ̀nà tí a gbà wọn etí náà ń darí.

Etí àwọ̀ kì í ṣe olùsọdipúpọ̀ ìtànkálẹ̀

Ìtànkálẹ̀ ni bí àwọn patikulu tó ti tú sínú ojútùú ṣe ń tàn láti ibi tí ìwọ̀n ìpọ̀ ti ga sí ibi tí ó ti kéré. Olùsọdipúpọ̀ ìtànkálẹ̀, tí a sábà máa ń kọ sí D, ṣàpèjúwe bí ìtànkálẹ̀ náà ṣe yára fún ohun tí a tú kan nínú àyíká kan ní ìwọ̀n otútù kan.

Àwo tí a lò nínú kíláàsì kò fi D hàn tààrà. Ó fi ààlà kan hàn níbi tí àwọ̀ ti fẹ́rẹ̀ẹ́ tó bẹ́ẹ̀ tí a kò fi lè rí i mọ́. Ààlà yẹn sinmi lórí agbára àwọ̀ láti fa ìmọ́lẹ̀ wọlé, ìmọ́lẹ̀ tó wà níbẹ̀, bí kámẹ́rà ṣe gba ìmọ́lẹ̀, ìwọ̀n ìpọ̀ tí a fi sínú ihò, àti ìdájọ́ ẹni tó di rúlà mú, pẹ̀lú ìtànkálẹ̀ fúnra rẹ̀.

Pe ohun tí a wọn nínú kíláàsì ní ohun tí ó jẹ́ gan-an: ìṣípò etí ìtànkálẹ̀ tí a lè rí. Àwọn àlàyé oníṣirò so àpapọ̀ àárín onígun méjì ìṣípò pọ̀ mọ́ D nípasẹ̀ àwọn ìbáṣepọ̀ tó dà bí èyí tí a rí nínú ìtúpalẹ̀ ìtànkálẹ̀ Fick, ṣùgbọ́n láti ṣe ìṣirò D, a nílò bí ìwọ̀n ìpọ̀ ṣe yàtọ̀ láti ibi kan sí òmíràn bí àkókò ṣe ń lọ, kì í ṣe díámítà kan ṣoṣo ní òpin kíláàsì. Ìwádìí kíláàsì kan tí a tẹ̀ jáde rí agbára ìtànkálẹ̀ búlúù methylene tó sún mọ́ 4.5 times 10^-10 m^2/s nínú jẹ́ẹ̀lì nípa yíya àwòrán ìbáṣepọ̀ onígun méjì ìjìnnà sí àkókò dípò fífi ìtóbi àwọn àmì àwọ̀ ní òpin wéra. Àwòrán kan ṣoṣo tí a ya ní àkókò kan kò lè ṣe iṣẹ́ yẹn.

Èyí ni èrò tó wà lẹ́yìn àfihàn náà; gbogbo ohun tó kù jẹ́ kúlẹ̀kúlẹ̀ nípa bí àwo náà ṣe ṣojú èrò náà pẹ̀lú ìpéye.

Ayọ́ọ̀nù aláwọ̀ méjì, kì í ṣe mólékù méjì

Kò sí èyíkéyìí nínú àwọn ohun tí a tú náà tó ń rìn la agar kọjá gẹ́gẹ́ bí fọ́ọ̀mùlà tí a tẹ̀ sára ìgò. Àwọn méjèèjì jẹ́ ohun tó ń darí iná mànàmáná dáadáa nínú ojútùú, tí wọ́n sì ń ya sí ayọ́ọ̀nù nínú omi.

Permanganate potasiomu (KMnO4, ìwọ̀n fọ́ọ̀mùlà tó tó 158.03 g/mol) ń ya sí ayọ́ọ̀nù potasiomu àti ayọ́ọ̀nù permanganate. Ohun aláwọ̀ àlùkò tó ń rìn náà ni ayọ́ọ̀nù permanganate MnO4^-, tí ìwọ̀n rẹ̀ tó 118.94 g/mol, tí ìpele omi yí ká. Kílóráìdì búlúù methylene (iyọ̀ tí kò ní omi C16H18ClN3S, tó tó 319.85 g/mol) ń ya sí kílóráìdì àti ayọ́ọ̀nù ẹlẹ́rù rere oníkaríbọ̀nù aláwọ̀ búlúù MB^+, tí ìwọ̀n rẹ̀ tó 284.41 g/mol, tí omi sì tún yí ká. Àkọsílẹ̀ NIST nípa búlúù methylene àti àkọsílẹ̀ ChEBI nípa búlúù methylene ṣe àkọsílẹ̀ àwọn ìrísí wọ̀nyí, ìtọ́kasí nípa kemistri àti ìṣètò inú rẹ̀ sì ṣàlàyé ìdí tí ayọ́ọ̀nù ẹlẹ́rù rere, iyọ̀ tí kò ní omi, àti àwọn ìrísí tí omi wà nínú kírísítálì wọn fi nílò orúkọ ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀.

Àbájáde mẹ́ta ló jáde nínú èyí.

Àkọ́kọ́, fífi 158 wéra pẹ̀lú 320 kò fi gbogbo ìyàtọ̀ ìtóbi láàárín àwọn ayọ́ọ̀nù aláwọ̀ náà hàn, nítorí ohun àlùkò tó tó 119 g/mol kéré púpọ̀ ju ayọ́ọ̀nù ẹlẹ́rù rere aláwọ̀ búlúù tó tó 284 g/mol lọ, àwọn méjèèjì sì ní ìpele omi tó yí wọn ká tí ó ń fi kún ìtóbi wọn nípa iṣẹ́.

Èkejì, àwọn ayọ́ọ̀nù ẹlẹ́rù rere búlúù methylene ń lẹ̀ mọ́ àwọn nǹkan. Wọ́n ń so pọ̀ sí méjì-méjì àti sí àwọn àkójọpọ̀ tó tóbi sí i bí ìwọ̀n ìpọ̀ ṣe ń ga, wọ́n sì ń lẹ̀ mọ́ ojú agar; àwọn ìwádìí nípa lílẹ̀ mọ́ ojú agar ti ròyìn pé àwọn ẹyọ kan ṣoṣo àti àwọn tó so pọ̀ sí méjì-méjì ń so mọ́ ọn. Àwọ̀ tó lẹ̀ mọ́ ojú rẹ̀ dúró sí ojú kan. Ó ń fún jẹ́ẹ̀lì ní àwọ̀ láì mú etí náà tẹ̀ síwájú.

Ẹ̀kẹta, omi wà nínú kírísítálì lulú ohun èlò kemika tí a sábà máa ń lò, nítorí náà omi wà nínú gírámù kan tí a wọn. Ìfiwéra ìrísí olómi mẹ́ta pẹ̀lú èyí tí kò ní omi fi bí èyí ṣe ń yí ìpọ̀ mọ́là padà hàn. Fún ìfiwéra tó dọ́gba nínú kíláàsì, pèsè àwọn ojútùú tí ìpọ̀ mọ́là àwọn iyọ̀ wọn dọ́gba, kí o sì ṣe àkọsílẹ̀ ìrísí ohun líle tí o lò.

Ìdí tí fífẹ́ẹ́rẹ́ kò fi túmọ̀ sí yíyára níbí

Nínú àwọn omi tí ìwọ̀n ìpọ̀ wọn kéré, àwòṣe àkọ́kọ́ tó dára ju ìwọ̀n lọ ni àwòṣe Stokes-Einstein, níbi tí agbára ìtànkálẹ̀ ti ń yí ní ìbámu pẹ̀lú ìwọ̀n otútù tí a pín pẹ̀lú ìtakò omi sí ṣíṣàn àti rádíọ́sì ohun náà bí ó ṣe ń rìn nínú omi. Ìtóbi kékeré lẹ́yìn tí omi bá yí i ká ló ń borí. Ìwọ̀n tó kéré sábà máa ń bá ìtóbi tó kéré mu láàárín ìdílé kemika kan, nítorí náà fífẹ́ẹ́rẹ́ lè dà bí àlàyé. Ìbáṣepọ̀ ni, kì í ṣe ìlànà tó ń fa ìtànkálẹ̀ náà.

Òfin Graham, tó sọ pé bí gáàsì ṣe ń yọ gba ihò kékeré jáde ń yí ní ìbámu pẹ̀lú ìdákẹ́jì gbòǹgbò onígun méjì ìwọ̀n mọ́là, kò darí ohun tó ń ṣẹlẹ̀ nínú àwo yìí. Ìpìlẹ̀ ìṣirò rẹ̀ wà nínú ẹ̀kọ́ ìṣípò àwọn patikulu gáàsì, tí a ṣàkótán nínú àlàyé OpenStax yìí nípa yíyọ gáàsì gba ihò kékeré àti ìtànkálẹ̀ gáàsì. Àwọn omi ń fi ìtakò sí ṣíṣàn, omi tó yí àwọn patikulu ká, ipa ìrísí, àti bí àwọn patikulu ṣe há pọ̀ kún un. Àwọn jẹ́ẹ̀lì ń fi ìṣètò àwọn ihò inú wọn, ọ̀nà yíkáyíkà, lílẹ̀ mọ́ ojú nǹkan, àti ìbáṣepọ̀ ẹrù iná mànàmáná pẹ̀lú pólímà kún un.

Àwọn nọ́ńbà fi ìyàtọ̀ náà hàn. Lílo òfin Graham fún 158 ní ìfiwéra pẹ̀lú 320 sọ tẹ́lẹ̀ pé ìpín ìyára wọn yóò tó 1.42. Àwọn agbára ìtànkálẹ̀ tí a wọn nínú ojútùú olómi tí ìwọ̀n ìpọ̀ wọn kéré fi ohun míràn hàn: permanganate tó sún mọ́ 1.6 to 1.8 times 10^-9 m^2/s ní ìfiwéra pẹ̀lú búlúù methylene tó sún mọ́ 4.5 to 5 times 10^-10 m^2/s, ìpín tó sún mọ́ 3 tàbí 4. Ìwọ̀n nìkan kò lè mú ìpín yẹn wá. Ìtóbi tí omi bá yí wọn ká, sísopọ̀ sí àkójọpọ̀, àti sísopọ̀ mọ́ jẹ́ẹ̀lì ló ń ṣe iṣẹ́ tó kù.

Wo èrò pé ohun tó fẹ́ẹ́rẹ́ máa ń yára gẹ́gẹ́ bí àwòṣe tó ní àwọn ohun tí ó gbà pé ó jẹ́ òótọ́: àwọn patikulu jẹ́ bọ́ọ̀lù, wọn kò so mọ́ nǹkan, wọn kò kó ara wọn jọ, àwọn ipò sì dọ́gba. Àwo náà kò bá ó kéré tán méjì nínú àwọn ohun wọ̀nyí mu.

Bí a ṣe lè ṣe ìfiwéra tó dọ́gba

Àfihàn náà lè kùnà bí sọ́fitiwia ṣe ń kùnà: èrò ìpìlẹ̀ tọ́, ṣùgbọ́n ọ̀nà láti sọ èrò náà di ìwọ̀n kún fún àwọn pàkúté. Ọ̀kọ̀ọ̀kan àwọn wọ̀nyí ń yí ìdáhùn padà láì yí àbùdá mólékù kankan padà.

Lo agar láti ìpèsè kan ṣoṣo tí a dà sí jíjìn kan náà, irinṣẹ́ gígé ihò kan, ìwọ̀n omi tó dọ́gba, ìpọ̀ mọ́là tó dọ́gba, àti ìwọ̀n ìpọ̀ tó kéré tó láti dín bí búlúù methylene ṣe ń kó ara rẹ̀ jọ kù, kí àwọ̀ náà má sì le jù. Gé ihò àdánwò tó tún ara wọn ṣe tí ó kéré tán mẹ́ta fún ohun tí a tú kọ̀ọ̀kan, kí àyè láàárín wọn tó tó bẹ́ẹ̀ tí àwọn etí ìtànkálẹ̀ kò fi ní pàdé. Bo àwọn àwo, jẹ́ kí wọ́n wà ní pẹ̀tẹ́lẹ̀, kí ìwọ̀n otútù sì dúró ṣinṣin, nítorí iṣẹ́ àwọ̀ nínú agar fi ìgbẹ́kẹ̀lé tó lágbára lórí ìwọ̀n otútù àti ìwọ̀n ìpọ̀ hàn. Ṣètò àkókò òdo sí ìṣẹ́jú tí o kún ihò, kí o sì sọ ohun tí yóò jẹ́ etí náà kí o tó wọn: ààlà ìdánimọ̀ tó dúró ṣinṣin nínú fọ́tò dára ju ààlà tí a fi ojú fojú díwọ̀n lọ, nítorí ààlà tí ojú ti lè rí búlúù àti àlùkò yàtọ̀. Ṣe àkọsílẹ̀ díámítà méjì tó wà ní igun ọ̀tún sí ara wọn fún àmì àwọ̀ kọ̀ọ̀kan, kí o sì yí wọn padà sí rádíọ́sì àárín, nítorí dídà rádíọ́sì pọ̀ mọ́ díámítà ń ba àwòrán ìṣirò onígun méjì ìjìnnà jẹ́ ní ìlọ́po mẹ́rin.

Àwọn àmì àlàyé: apá òsì fi rádíọ́sì tí a wọn láti etí ihò sí etí àwọ̀ hàn láti òkè fún etí ìtànkálẹ̀ kọ̀ọ̀kan; apá ọ̀tún fi apá inú agar hàn pẹ̀lú jíjìn ihò àti àwọn òrùka àwọ̀ tí ìwọ̀n ìpọ̀ wọn ń dín kù sí ìta; àlàyé àwọn àmì ṣe àkójọ àwọn oníyípadà tí a ṣàkóso (ìdá ọgọ́rùn-ún agar, nínípọn, ìpọ̀ mọ́là àwọ̀, ìwọ̀n omi, ìtóbi ihò, ìwọ̀n otútù, àkókò òdo, ìmọ́lẹ̀).

Ṣọ́ra fún àwọn ohun tó lè dà bí ìtànkálẹ̀ ṣùgbọ́n tí kì í ṣe é. Omi tó dà sí orí agar dà bí ìtànkálẹ̀ tó yára, a sì ti ṣe àkọsílẹ̀ rẹ̀ gẹ́gẹ́ bí ìṣìnà àdánwò tí àwọn ihò agar kékeré lè fa. Permanganate jẹ́ ohun tó ń fa ìṣe afẹ́fẹ́ ọ́síjìnì lágbára, àwọn ohun oníkaríbọ̀nù díẹ̀ tó wà níbẹ̀ sì lè lò ó tán nínú ìṣe kemika, èyí tó ń dá etí rẹ̀ dúró tàbí mú àwọ̀ rẹ̀ lọ. Búlúù methylene ń kópa nínú àwọn ìṣe gbígba àti fífún ẹlẹ́ktrọ́nì, àwọ̀ rẹ̀ sì lè fẹ́rẹ̀ẹ́ lábẹ́ ìmọ́lẹ̀ tàbí ní àwọn ipò tó ń fún un ní ẹlẹ́ktrọ́nì; kemistri redox ti búlúù methylene àti ìrísí rẹ̀ tí ó gba ẹlẹ́ktrọ́nì tí kò sì ní àwọ̀ ṣàlàyé ìhùwàsí yẹn.

Àkíyèsí kúkúrú nípa ohun ìtú: omi ni ohun ìtú nínú ihò méjèèjì nínú àfihàn tí a sábà máa ń ṣe. Bí ìlànà àdánwò kan bá yí ohun ìtú padà, kọ́kọ́ ṣàyẹ̀wò ìtọ́sọ́nà agbára láti tú àti ìpèsè ojútùú, nítorí agbára láti tú àti bí àwọn patikulu ṣe ń kó ara wọn jọ ń yí padà pẹ̀lú àyíká tí wọ́n wà.

Ìwé àkọsílẹ̀ àkíyèsí fún kíláàsì

Da tábìlì yìí sínú àwọn ìwé àkọsílẹ̀ tàbí tẹ ìlà kan jáde fún ihò kọ̀ọ̀kan. Tábìlì kan fún àwo kọ̀ọ̀kan ń jẹ́ kí àkọsílẹ̀ àwọn àdánwò àtúnṣe ṣeé gbẹ́kẹ̀lé.

Fún ìtúpalẹ̀, ya àwòrán ìbáṣepọ̀ onígun méjì rádíọ́sì àárín sí àkókò tó ti kọjá fún ihò kọ̀ọ̀kan, kí o sì fi àwọn ìtẹ̀sí wọn wéra, kí o sọ bí o ṣe ṣàlàyé etí náà lẹ́gbẹ̀ẹ́ àwòrán ìṣirò. Bí gbogbo àwọn ìlà mẹ́fà bá hàn pẹ̀lú bí wọ́n ṣe yàtọ̀ sí ara wọn, kíláàsì yóò rí ìyàtọ̀ gẹ́gẹ́ bí dátà dípò ohun ìtìjú.

Ààbò jẹ́ apá kan ìlànà àdánwò: wọ ibọwọ́ àti ohun ìdáàbòbò ojú, nítorí búlúù methylene ń fi àbàwọ́n sí awọ ara àti aṣọ, permanganate sì jẹ́ ohun tó ń fa ìṣe afẹ́fẹ́ ọ́síjìnì, tó ń fi àbàwọ́n sí nǹkan, tí ó sì ń fa híhún. Má jẹ́ kí àwọn ojútùú wọ ẹnu, ṣe iṣẹ́ náà lórí àtẹ, kí o sì sọ àwọn àwo àti omi nù nípasẹ̀ ọ̀nà ìtọ́jú egbin kemika ilé ẹ̀kọ́ dípò sínú ibi ìṣàn omi.

Gbólóhùn tó yẹ ká kọ sílẹ̀

Lábẹ́ àwọn ipò agar, ìwọ̀n ìpọ̀, àti ìwọ̀n otútù wọ̀nyí, etí permanganate tí a lè rí sábà máa ń tàn kálẹ̀ yára ju etí búlúù methylene lọ. Èyí bá agbára ìtànkálẹ̀ tó ga jù fún permanganate nípa iṣẹ́ mu, ní pàtàkì nítorí ayọ́ọ̀nù rẹ̀ tí omi yí ká kéré púpọ̀ sí i, kò sì kó ara rẹ̀ jọ tàbí so mọ́ agar bí búlúù methylene ṣe ń ṣe. Ìwọ̀n mólékù bá ìyàtọ̀ ìtóbi yẹn mu níbí, ṣùgbọ́n ìwọ̀n nìkan kì í pinnu ìyára ìtànkálẹ̀ nínú omi tàbí jẹ́ẹ̀lì.

Kíláàsì tó kọ gbólóhùn yẹn ti kọ́ ohun méjì: òtítọ́ kan nípa ayọ́ọ̀nù aláwọ̀ méjì, àti àṣà bíbéèrè ohun tí àfihàn kan ń wọn kí wọ́n tó gbẹ́kẹ̀lé ohun tí ó dà bí ẹni pé ó ń sọ.