Liesegang prstani? fascinantne stvaritve narave

"Krog hudiča"

Oglejte si nekaj fotografij, ki prikazujejo žive organizme in vzorce nežive narave: kolonijo bakterij na agarskem gojišču, plesen, ki raste na sadju, glive na mestnem travniku in minerale - ahat, malahit, peščenjak. Kaj imajo skupnega vsi predmeti? To je njihova struktura, sestavljena iz (bolj ali manj natančno definiranih) koncentričnih krogov. Kemiki jih imenujejo Liesegang prstani.

Ime teh struktur izhaja iz imena odkritelja? Raphael Edouard Liesegang, čeprav ni bil prvi, ki jih je opisal. To je leta 1855 storil Friedlieb Ferdinand Runge, ki je med drugim sodeloval pri izvajanju kemičnih reakcij na filtrirnem papirju. Ustvaril nemški kemik? Samorasle slike? () zagotovo štejemo za prve pridobljene Liesegangove obroče, metoda njihove priprave pa je papirna kromatografija. Vendar odkritje ni bilo opaženo v svetu znanosti? Rungeju je to uspelo pol stoletja pred rokom (ruski botanik Mihail Semjonovič Cvet, ki je v začetku XNUMX. stoletja deloval v Varšavi, je znan izumitelj kromatografije). No, to ni prvi tak primer v zgodovini znanosti; kajti tudi odkritja morajo »priti pravočasno«.

Raphael Eduard Liesegang (1869-1947)? Nemški kemik in podjetnik v fotografski industriji. Kot znanstvenik je preučeval kemijo koloidov in fotografskih materialov. Bil je znan po odkrivanju struktur, znanih kot Liesegangovi prstani.

Slavo odkritelja si je prislužil R. E. Liesegang, ki mu je pomagal splet okoliščin (tudi ne prvič v zgodovini znanosti?). Leta 1896 je spustil kristal srebrovega nitrata AgNO.₃ na stekleni plošči, prevlečeni z raztopino kalijevega dikromata (VI) K₂Cr₂O₇ v želatini (Liesegang se je zanimal za fotografijo, dikromati pa se še vedno uporabljajo v tako imenovanih plemenitih tehnikah klasične fotografije, na primer v tehniki gume in broma). Okoli kristala lapis lazuli so nastali koncentrični krogi rjave oborine srebrovega(VI)Ag kromata.₂CrO₄ zanimalo nemškega kemika. Znanstvenik je začel sistematično preučevati opaženi pojav in zato so prstani na koncu poimenovali po njem.

Reakcija, ki jo je opazil Liesegang, je ustrezala enačbi (napisani v skrajšani ionski obliki):

V raztopini dikromata (ali kromata) se vzpostavi ravnotežje med anioni

, odvisno od reakcije okolja. Ker je srebrov(VI) kromat manj topen kot srebrov(VI) dikromat, se obori.

Naredil je prvi poskus razlage opaženega pojava. Wilhelm Friedrich Ostwald (1853-1932), dobitnik Nobelove nagrade za kemijo leta 1909. Nemški fizikalni kemik je izjavil, da obarjanje zahteva prenasičenje raztopine, da se tvorijo kristalizacijska jedra. Po drugi strani pa je nastanek obročev povezan s pojavom difuzije ionov v mediju, ki preprečuje njihovo gibanje (želatina). Kemična spojina iz vodne plasti prodre globoko v želatinsko plast. Ioni "ujetega" reagenta se uporabijo za tvorbo oborine. v želatini, kar vodi do izčrpavanja območij neposredno ob usedlini (ioni difundirajo v smeri padanja koncentracije).

Liesegangovi prstani in vitro

Ali zaradi nezmožnosti hitrega izenačevanja koncentracij s konvekcijo (mešanje raztopin) reagent iz vodne plasti trči v drugo regijo z dovolj visoko koncentracijo ionov, ki jih vsebuje želatina, le na določeni razdalji od že oblikovane plasti? pojav se občasno ponavlja. Zato nastanejo Liesegangovi obroči kot posledica precipitacijske reakcije, ki se izvaja v pogojih težkega mešanja reagentov. Ali lahko na podoben način razložite plastovito strukturo nekaterih mineralov? Difuzija ionov se pojavi v gostem mediju staljene magme.

Obročkani živi svet je tudi posledica omejenih virov. Hudičev krog? sestavljen iz gob (od nekdaj je veljal za sled delovanja "zlih duhov"), nastane na preprost način. Micelij raste v vse smeri (pod zemljo so vidna le plodovišča na površini). Čez nekaj časa se zemlja v središču sterilizira? micelij odmre, ostane le na obrobju in tvori obročasto strukturo. Uporaba prehranskih virov na določenih območjih okolja lahko pojasni tudi obročasto strukturo kolonij bakterij in plesni.

Eksperimentiranje z Liesegang prstani izvajajo se lahko doma (primer eksperimenta je opisan v članku; poleg tega je Stefan Sienkowski v številki Młodego Technika z dne 8/2006 predstavil originalni Liesegangov poskus). Vendar pa je vredno posvetiti pozornost eksperimentatorjem na več točk. Teoretično lahko Liesegangovi obroči nastanejo pri katerikoli reakciji obarjanja (večina jih v literaturi ni opisanih, zato lahko postanemo pionirji!), vendar vsi ne vodijo do želenega učinka in skoraj vse možne kombinacije reagentov v želatini in vodna raztopina (predlaga avtor, izkušnje bodo dobre).

plesen na sadju

Ne pozabite, da je želatina beljakovina in jo nekateri reagenti razgradijo (takrat ne nastane gelna plast). Bolj izrazite kolobarje je treba dobiti s čim manjšimi epruvetami (lahko uporabimo tudi zaprte steklene epruvete). Potrpežljivost pa je ključnega pomena, saj so nekateri poskusi zelo dolgotrajni (vendar je vredno počakati; dobro oblikovani prstani so enostavni? Lepi!).

Čeprav je fenomen ustvarjalnosti Liesegang prstani se nam morda zdi le kemična radovednost (v šolah je ne omenjajo), je v naravi zelo razširjena. Ali je pojav, omenjen v članku, primer veliko širšega pojava? kemične oscilatorne reakcije, med katerimi se pojavljajo periodične spremembe koncentracije substrata. Liesegang prstani so posledica teh nihanj v prostoru. Zanimive so tudi reakcije, ki kažejo nihanja koncentracij med procesom, na primer periodične spremembe koncentracij glikoliznih reagentov so najverjetneje osnova biološke ure živih organizmov.

Poglej izkušnjo:

Kemija na spletu

?Brezno? Internet vsebuje veliko spletnih mest, ki bi lahko bila zanimiva za kemika. Vse večja težava pa je prevelika količina objavljenih podatkov, včasih tudi dvomljive kakovosti. ne? bo tukaj citiral briljantne napovedi Stanislava Lema, ki je pred več kot 40 leti v svoji knjigi ?? razglasil, da širitev informacijskih virov hkrati omejuje njihovo razpoložljivost.

Zato je v kotičku kemije rubrika, v kateri bodo objavljeni naslovi in ​​opisi najbolj zanimivih »kemičnih« mest. Povezano z današnjim člankom? naslovi, ki vodijo do spletnih mest, ki opisujejo Liesegangove prstane.

Izvirno delo F. F. Rungea v digitalni obliki (datoteka PDF je na voljo za prenos na skrajšanem naslovu: http://tinyurl.com/38of2mv):

http://edocs.ub.uni-frankfurt.de/volltexte/2007/3756/.

Spletna stran z naslovom http://www.insilico.hu/liesegang/index.html je pravi zbir znanja o Liesegangovih prstanih? zgodovina odkritja, teorije vzgoje in številne fotografije.

In končno, nekaj posebnega? film, ki prikazuje nastanek precipitacijskega obroča Ag₂CrO₄, delo poljskega študenta, vrstnika bralcev MT. Seveda objavljeno na YouTubu:

Prav tako je vredno uporabiti iskalnik (predvsem grafični) tako, da vanj vnesete ustrezne ključne besede: “Liesegang prstani”, “Liesegang pasovi” ali preprosto “Liesegangovi prstani”.

V raztopini dikromata (ali kromata) se vzpostavi ravnotežje med anioni

in odvisno od reakcije okolja. Ker je srebrov(VI) kromat manj topen kot srebrov(VI) dikromat, se obori.

Prvi poskus razlage opaženega pojava je naredil Wilhelm Friedrich Ostwald (1853-1932), dobitnik Nobelove nagrade za kemijo leta 1909. Nemški fizikalni kemik je izjavil, da obarjanje zahteva prenasičenje raztopine, da se tvorijo kristalizacijska jedra. Po drugi strani pa je nastanek obročev povezan s pojavom difuzije ionov v mediju, ki preprečuje njihovo gibanje (želatina). Kemična spojina iz vodne plasti prodre globoko v želatinsko plast. Ioni "ujetega" reagenta se uporabijo za tvorbo oborine. v želatini, kar vodi do izčrpavanja območij neposredno ob usedlini (ioni difundirajo v smeri padanja koncentracije). Zaradi nezmožnosti hitrega izenačevanja koncentracij s konvekcijo (mešanje raztopin) reagent iz vodne plasti trči v drugo regijo z dovolj visoko koncentracijo ionov, ki jih vsebuje želatina, le na oddaljenosti od že oblikovane plasti? pojav se občasno ponavlja. Tako nastanejo Liesegangovi obroči kot posledica reakcije obarjanja, ki se izvaja v pogojih težkega mešanja reagentov. Ali lahko na podoben način razložite nastanek plastne strukture nekaterih mineralov? Difuzija ionov se pojavi v gostem mediju staljene magme.

Obročkani živi svet je tudi posledica omejenih virov. Hudičev krog? sestavljen iz gob (od nekdaj je veljal za sled delovanja "zlih duhov"), nastane na preprost način. Micelij raste v vse smeri (pod zemljo so vidna le plodovišča na površini). Čez nekaj časa se zemlja v središču sterilizira? micelij odmre, ostane le na obrobju in tvori obročasto strukturo. Uporaba prehranskih virov na določenih območjih okolja lahko pojasni tudi obročasto strukturo kolonij bakterij in plesni.

Poskuse z Liesegangovimi obroči lahko izvajamo doma (primer eksperimenta je opisan v članku; poleg tega je Stefan Sienkowski v številki Młodego Technika z dne 8/2006 predstavil originalni Liesegang eksperiment). Vendar pa je vredno posvetiti pozornost eksperimentatorjem na več točk. Teoretično lahko Liesegangovi obroči nastanejo pri katerikoli reakciji obarjanja (večina jih v literaturi ni opisanih, zato lahko postanemo pionirji!), vendar vsi ne vodijo do želenega učinka in skoraj vse možne kombinacije reagentov v želatini in vodna raztopina (predlaga avtor, izkušnje bodo dobre). Ne pozabite, da je želatina beljakovina in jo nekateri reagenti razgradijo (takrat ne nastane gelna plast). Bolj izrazite kolobarje je treba dobiti s čim manjšimi epruvetami (lahko uporabimo tudi zaprte steklene epruvete). Potrpežljivost pa je ključnega pomena, saj so nekateri poskusi zelo dolgotrajni (vendar je vredno počakati; dobro oblikovani prstani so enostavni? Lepi!).

Čeprav se morda zdi nastanek Liesegangovega obroča kemična zanimivost (v šolah ni omenjena), je v naravi zelo razširjen. Ali je pojav, omenjen v članku, primer veliko širšega pojava? kemične oscilatorne reakcije, med katerimi se pojavljajo periodične spremembe koncentracije substrata. Liesegangovi obroči so posledica teh nihanj v prostoru. Zanimive so tudi reakcije, ki kažejo nihanja koncentracij med procesom, na primer periodične spremembe koncentracij glikoliznih reagentov so najverjetneje osnova biološke ure živih organizmov.

zp8497586rq