Liesegang ringer? fascinerande naturskapelser

"Circle of the Devil"

Titta på några fotografier som visar levande organismer och prover av livlös natur: en koloni av bakterier på ett agarmedium, en mögel som växer på frukter, svampar på en stadsgräsmatta och mineraler - agat, malakit, sandsten. Vad har alla föremål gemensamt? Detta är deras struktur, bestående av (mer eller mindre väldefinierade) koncentriska cirklar. Kemister kallar dem Liesegang ringer.

Namnet på dessa strukturer kommer från namnet på upptäckaren? Raphael Edouard Liesegang, även om han inte var den första som beskrev dem. Detta gjordes 1855 av Friedlieb Ferdinand Runge, som bland annat var med och genomförde kemiska reaktioner på filterpapper. Skapat av en tysk kemist? Självodlade bilder? () kan säkert anses vara de första Liesegang-ringarna som erhållits, och metoden för deras framställning är papperskromatografi. Men upptäckten märktes inte i vetenskapens värld? Runge gjorde det ett halvt sekel före schemat (den ryske botanikern Mikhail Semyonovich Tsvet, som arbetade i Warszawa i början av XNUMX-talet, är en välkänd uppfinnare av kromatografi). Tja, detta är inte det första fallet i vetenskapens historia; för även upptäckter måste "komma i tid".

Raphael Eduard Liesegang (1869-1947)? Tysk kemist och entreprenör inom fotobranschen. Som vetenskapsman studerade han kolloidernas och fotografiska materials kemi. Han var känd för att ha upptäckt strukturer som kallas Liesegang-ringar.

Upptäckarens berömmelse förtjänades av R. E. Liesegang, som fick hjälp av en kombination av omständigheter (också inte för första gången i vetenskapens historia?). 1896 tappade han en kristall av silvernitrat AgNO.₃ på en glasskiva belagd med en lösning av kaliumdikromat (VI) K₂Cr₂O₇ i gelatin (Liesegang var intresserad av fotografi, och dikromater används fortfarande i de så kallade ädla teknikerna för klassisk fotografi, till exempel i tekniken för gummi och brom). Koncentriska cirklar av brun fällning av silver(VI)Ag-kromat bildad runt en lapis lazuli-kristall.₂CrO₄ intresserade den tyske kemisten. Forskaren påbörjade en systematisk studie av det observerade fenomenet och därför fick ringarna så småningom namn efter honom.

Reaktionen som observerades av Liesegang motsvarade ekvationen (skriven i förkortad jonform):

I en dikromat (eller kromat) lösning upprättas en jämvikt mellan anjonerna

, beroende på omgivningens reaktion. Eftersom silver(VI)-kromat är mindre lösligt än silver(VI)-dikromat, fälls det ut.

Han gjorde det första försöket att förklara det observerade fenomenet. Wilhelm Friedrich Ostwald (1853-1932), vinnare av 1909 års Nobelpris i kemi. Den tyske fysikaliska kemisten uppgav att utfällning kräver övermättnad av lösningen för att bilda kristallisationskärnor. Å andra sidan är bildningen av ringar associerad med fenomenet diffusion av joner i ett medium som förhindrar deras rörelse (gelatin). Den kemiska föreningen från vattenskiktet tränger djupt in i gelatinskiktet. Jonerna i det "fångade" reagenset används för att bilda en fällning. i gelatin, vilket leder till utarmning av områden omedelbart intill sedimentet (joner diffunderar i riktning mot minskande koncentration).

Liesegang ringer in vitro

På grund av omöjligheten av snabb utjämning av koncentrationer genom konvektion (blandning av lösningar), kolliderar reagenset från vattenskiktet med en annan region med en tillräckligt hög koncentration av joner som finns i gelatin, endast på ett visst avstånd från det redan bildade skiktet? fenomenet upprepas med jämna mellanrum. Därför bildas Liesegang-ringar som ett resultat av utfällningsreaktionen som utförs under förhållanden med svår blandning av reagenserna. Kan du förklara skiktstrukturen hos vissa mineraler på liknande sätt? Diffusion av joner sker i ett tätt medium av smält magma.

Den ringmärkta levande världen är också resultatet av begränsade resurser. Djävulens cirkel? sammansatt av svamp (från urminnes tider ansågs det vara ett spår av "onda andar"), uppstår det på ett enkelt sätt. Mycel växer i alla riktningar (under marken, endast fruktkroppar är synliga på ytan). Efter ett tag blir jorden steriliserad i mitten? mycelet dör av, förblir endast i periferin och bildar en ringformad struktur. Användningen av matresurser i vissa områden av miljön kan också förklara ringstrukturen hos bakterie- och mögelkolonier.

experiment Liesegang ringer de kan utföras hemma (ett exempel på ett experiment beskrivs i artikeln; dessutom presenterade Stefan Sienkowski Liesegangs ursprungliga experiment i numret 8/2006 av Młodego Technika). Det är dock värt att uppmärksamma experimentörer på flera punkter. Teoretiskt kan Liesegang-ringar bildas i vilken utfällningsreaktion som helst (de flesta av dem beskrivs inte i litteraturen, så vi kan bli pionjärer!), men alla leder inte till önskad effekt och nästan alla möjliga kombinationer av reagens i gelatin och vattenlösning (föreslagen av författaren, erfarenheten kommer att vara god).

mögel på frukt

Kom ihåg att gelatin är ett protein och bryts ner av vissa reagens (då bildas inget gelskikt). Mer uttalade ringar bör erhållas med så små provrör som möjligt (förseglade glasrör kan också användas). Tålamod är dock nyckeln, eftersom vissa experiment är mycket tidskrävande (men det är värt att vänta; välformade ringar är lätta? Vackert!).

Även om fenomenet kreativitet Liesegang ringer kan tyckas för oss bara vara en kemisk nyfikenhet (de nämner det inte i skolor), det är mycket utbrett i naturen. Är det fenomen som nämns i artikeln ett exempel på ett mycket bredare fenomen? kemiska svängningsreaktioner under vilka periodiska förändringar i koncentrationen av substratet inträffar. Liesegang ringer de är resultatet av dessa fluktuationer i rymden. Av intresse är också reaktioner som visar fluktuationer i koncentrationer under processen, till exempel periodiska förändringar i koncentrationerna av glykolysreagenser, som troligen ligger bakom den biologiska klockan hos levande organismer.

Se erfarenhet:

Kemi på webben

?Avgrund? Internet innehåller många webbplatser som kan vara av intresse för en kemist. Ett växande problem är dock överflödet av publicerade data, ibland också av tvivelaktig kvalitet. Inte? kommer att citera här de lysande förutsägelser av Stanislav Lem, som för mer än 40 år sedan i sin bok ?? förkunnade att utbyggnaden av informationsresurser samtidigt begränsar deras tillgänglighet.

Därför finns det i hörnet av kemin ett avsnitt där adresser och beskrivningar av de mest intressanta "kemiska" platserna kommer att publiceras. Relaterat till dagens artikel? adresser som leder till webbplatser som beskriver Liesegang-ringar.

Originalverket av F. F. Runge i digital form (själva PDF-filen finns tillgänglig för nedladdning på den förkortade adressen: http://tinyurl.com/38of2mv):

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

Hemsida med adress http://www.insilico.hu/liesegang/index.html är ett verkligt kompendium av kunskap om Liesegang-ringar? upptäcktens historia, teorier om utbildning och många fotografier.

Och till sist, något speciellt? film som visar Ag-utfällningsringbildning₂CrO₄, arbetet av en polsk student, en kamrat till MT-läsare. Naturligtvis publicerat på YouTube:

Det är också värt att använda en sökmotor (särskilt en grafisk) genom att ange lämpliga nyckelord i den: "Liesegang-ringar", "Liesegang-band" eller helt enkelt "Liesegang-ringar".

I en dikromat (eller kromat) lösning upprättas en jämvikt mellan anjonerna

och beroende på omgivningens reaktion. Eftersom silver(VI)-kromat är mindre lösligt än silver(VI)-dikromat, fälls det ut.

Det första försöket att förklara det observerade fenomenet gjordes av Wilhelm Friedrich Ostwald (1853-1932), vinnare av Nobelpriset i kemi 1909. Den tyske fysikaliska kemisten uppgav att utfällning kräver övermättnad av lösningen för att bilda kristallisationskärnor. Å andra sidan är bildningen av ringar associerad med fenomenet diffusion av joner i ett medium som förhindrar deras rörelse (gelatin). Den kemiska föreningen från vattenskiktet tränger djupt in i gelatinskiktet. Jonerna i det "fångade" reagenset används för att bilda en fällning. i gelatin, vilket leder till utarmning av områden omedelbart intill sedimentet (joner diffunderar i riktning mot minskande koncentration). På grund av omöjligheten av snabb utjämning av koncentrationer genom konvektion (blandning av lösningar), kolliderar reagenset från vattenskiktet med en annan region med en tillräckligt hög koncentration av joner som finns i gelatin, bara på avstånd från det redan bildade skiktet? fenomenet upprepas med jämna mellanrum. Sålunda bildas Liesegang-ringar som ett resultat av utfällningsreaktionen utförd under förhållanden med svår blandning av reagenserna. Kan du förklara bildningen av skiktstrukturen hos vissa mineral på liknande sätt? Diffusion av joner sker i ett tätt medium av smält magma.

Den ringmärkta levande världen är också resultatet av begränsade resurser. Djävulens cirkel? sammansatt av svamp (från urminnes tider ansågs det vara ett spår av "onda andar"), uppstår det på ett enkelt sätt. Mycel växer i alla riktningar (under marken, endast fruktkroppar är synliga på ytan). Efter ett tag blir jorden steriliserad i mitten? mycelet dör av, förblir endast i periferin och bildar en ringformad struktur. Användningen av matresurser i vissa områden av miljön kan också förklara ringstrukturen hos bakterie- och mögelkolonier.

Experiment med Liesegang-ringar kan utföras hemma (ett exempel på ett experiment beskrivs i artikeln; dessutom presenterade Stefan Sienkowski det ursprungliga Liesegang-experimentet i numret av Młodego Technika daterat 8/2006). Det är dock värt att uppmärksamma experimentörer på flera punkter. Teoretiskt kan Liesegang-ringar bildas i vilken utfällningsreaktion som helst (de flesta av dem beskrivs inte i litteraturen, så vi kan bli pionjärer!), men alla leder inte till önskad effekt och nästan alla möjliga kombinationer av reagens i gelatin och vattenlösning (föreslagen av författaren, erfarenheten kommer att vara god). Kom ihåg att gelatin är ett protein och bryts ner av vissa reagens (då bildas inget gelskikt). Mer uttalade ringar bör erhållas med så små provrör som möjligt (förseglade glasrör kan också användas). Tålamod är dock nyckeln, eftersom vissa experiment är mycket tidskrävande (men det är värt att vänta; välformade ringar är lätta? Vackert!).

Även om bildandet av Liesegang-ringen kan verka som en kemisk kuriosa (det nämns inte i skolorna), är den mycket utbredd i naturen. Är det fenomen som nämns i artikeln ett exempel på ett mycket bredare fenomen? kemiska svängningsreaktioner under vilka periodiska förändringar i koncentrationen av substratet inträffar. Liesegang-ringar är resultatet av dessa fluktuationer i rymden. Av intresse är också reaktioner som visar fluktuationer i koncentrationer under processen, till exempel periodiska förändringar i koncentrationerna av glykolysreagenser, som troligen ligger bakom den biologiska klockan hos levande organismer.

zp8497586rq