Liesegang ringer? fascinerende kreasjoner av naturen
"Djevelens sirkel"
Vennligst se på noen fotografier som viser levende organismer og prøver av livløs natur: en koloni av bakterier på et agarmedium, en mugg som vokser på frukt, sopp på en byplen og mineraler - agat, malakitt, sandstein. Hva har alle gjenstandene til felles? Dette er deres struktur, bestående av (mer eller mindre veldefinerte) konsentriske sirkler. Kjemikere kaller dem Liesegang ringer.
Navnet på disse strukturene kommer fra navnet på oppdageren? Raphael Edouard Liesegang, selv om han ikke var den første som beskrev dem. Dette ble gjort i 1855 av Friedlieb Ferdinand Runge, som blant annet var med på å utføre kjemiske reaksjoner på filterpapir. Laget av en tysk kjemiker? Selvdyrkede bilder? () kan absolutt betraktes som de første Liesegang-ringene som ble oppnådd, og metoden for deres fremstilling er papirkromatografi. Oppdagelsen ble imidlertid ikke lagt merke til i vitenskapens verden? Runge gjorde det et halvt århundre før skjema (den russiske botanikeren Mikhail Semyonovich Tsvet, som jobbet i Warszawa på begynnelsen av XNUMX-tallet, er en kjent oppfinner av kromatografi). Vel, dette er ikke det første slike tilfelle i vitenskapens historie; for selv funn må «komme i tide».
Raphael Eduard Liesegang (1869-1947)? Tysk kjemiker og gründer i fotoindustrien. Som vitenskapsmann studerte han kjemien til kolloider og fotografiske materialer. Han var kjent for å oppdage strukturer kjent som Liesegang-ringer.
Oppdagerens berømmelse ble fortjent av R. E. Liesegang, som ble hjulpet av en kombinasjon av omstendigheter (også ikke for første gang i vitenskapens historie?). I 1896 slapp han en krystall av sølvnitrat AgNO.3 på en glassplate belagt med en løsning av kaliumdikromat (VI) K2Cr2O7 i gelatin (Liesegang var interessert i fotografi, og dikromater brukes fortsatt i de såkalte edle teknikkene til klassisk fotografi, for eksempel i teknikken til gummi og brom). Konsentriske sirkler av brunt utfelling av sølv(VI)Ag-kromat dannet rundt en lapis lazuli-krystall.2CrO4 interesserte den tyske kjemikeren. Forskeren begynte en systematisk studie av det observerte fenomenet, og derfor ble ringene til slutt oppkalt etter ham.
Reaksjonen observert av Liesegang tilsvarte ligningen (skrevet i forkortet ionisk form):
I en dikromat (eller kromat) løsning etableres en likevekt mellom anionene
, avhengig av omgivelsenes reaksjon. Fordi sølv(VI)-kromat er mindre løselig enn sølv(VI)-dikromat, utfelles det.
Han gjorde det første forsøket på å forklare det observerte fenomenet. Wilhelm Friedrich Ostwald (1853-1932), vinner av Nobelprisen i kjemi i 1909. Den tyske fysikalske kjemikeren uttalte at utfelling krever overmetning av løsningen for å danne krystallisasjonskjerner. På den annen side er dannelsen av ringer assosiert med fenomenet diffusjon av ioner i et medium som hindrer deres bevegelse (gelatin). Den kjemiske forbindelsen fra vannlaget trenger dypt inn i gelatinlaget. Ionene til det "fangede" reagenset brukes til å danne et bunnfall. i gelatin, noe som fører til utarming av områder umiddelbart ved siden av sedimentet (ioner diffunderer i retning av avtagende konsentrasjon).
Liesegang ringer in vitro
På grunn av umuligheten av rask utjevning av konsentrasjoner ved konveksjon (blanding av løsninger), kolliderer reagenset fra det vandige laget med et annet område med en tilstrekkelig høy konsentrasjon av ioner inneholdt i gelatin, bare i en viss avstand fra det allerede dannede laget? fenomenet gjentas med jevne mellomrom. Derfor dannes Liesegang-ringer som et resultat av utfellingsreaksjonen utført under forhold med vanskelig blanding av reagensene. Kan du forklare den lagdelte strukturen til noen mineraler på lignende måte? Diffusjon av ioner skjer i et tett medium av smeltet magma.
Den omringede livsverden er også et resultat av begrensede ressurser. Djevelens sirkel? sammensatt av sopp (fra uminnelige tider ble det ansett som et spor av handlingen til "onde ånder"), oppstår det på en enkel måte. Mycel vokser i alle retninger (under bakken er det bare fruktlegemer som er synlige på overflaten). Etter en stund blir jorden sterilisert i midten? myceliet dør av, forblir bare i periferien, og danner en ringformet struktur. Bruken av matressurser i visse områder av miljøet kan også forklare ringstrukturen til bakterie- og muggkolonier.
eksperimenter Liesegang ringer de kan utføres hjemme (et eksempel på et eksperiment er beskrevet i artikkelen; i tillegg presenterte Stefan Sienkowski Liesegangs originale eksperiment i 8/2006-utgaven av Młodego Technika). Imidlertid er det verdt å være oppmerksom på flere punkter. Teoretisk sett kan Liesegang-ringer dannes i enhver utfellingsreaksjon (de fleste av dem er ikke beskrevet i litteraturen, så vi kan bli pionerer!), men ikke alle fører til ønsket effekt og nesten alle mulige kombinasjoner av reagenser i gelatin og vandig løsning (foreslått av forfatteren, erfaring vil være god).
mugg på frukt
Husk at gelatin er et protein og brytes ned av noen reagenser (da dannes det ikke et gellag). Mer uttalte ringer bør oppnås ved å bruke så små reagensrør som mulig (forseglede glassrør kan også brukes). Tålmodighet er imidlertid nøkkelen, siden noen eksperimenter er svært tidkrevende (men det er verdt ventetiden; velformede ringer er enkle? Vakkert!).
Selv om fenomenet kreativitet Liesegang ringer kan virke for oss bare en kjemisk nysgjerrighet (de nevner det ikke på skolene), det er veldig utbredt i naturen. Er fenomenet nevnt i artikkelen et eksempel på et mye bredere fenomen? kjemiske oscillerende reaksjoner hvor det oppstår periodiske endringer i konsentrasjonen av underlaget. Liesegang ringer de er et resultat av disse svingningene i rommet. Av interesse er også reaksjoner som viser svingninger i konsentrasjoner under prosessen, for eksempel periodiske endringer i konsentrasjonene av glykolysereagenser, mest sannsynlig, ligger til grunn for den biologiske klokken til levende organismer.
Se erfaring:
Kjemi på nettet
?Abyss? Internett inneholder mange nettsteder som kan være av interesse for en kjemiker. Et økende problem er imidlertid overfloden av publiserte data, noen ganger også av tvilsom kvalitet. Ikke? vil sitere her de strålende spådommene til Stanislav Lem, som for mer enn 40 år siden i sin bok ?? proklamert at utvidelsen av informasjonsressurser samtidig begrenser deres tilgjengelighet.
Derfor er det i hjørnet av kjemi en seksjon der adresser og beskrivelser av de mest interessante "kjemiske" nettstedene vil bli publisert. Relatert til dagens artikkel? adresser som fører til nettsteder som beskriver Liesegang-ringer.
Det originale verket til F. F. Runge i digital form (selve PDF-filen er tilgjengelig for nedlasting på den forkortede adressen: http://tinyurl.com/38of2mv):
http://edocs.ub.uni-frankfurt.de/volltexte/2007/3756/.
Nettside med adresse http://www.insilico.hu/liesegang/index.html er et ekte kompendium av kunnskap om Liesegang-ringer? historien til oppdagelsen, teorier om utdanning og mange fotografier.
Og til slutt, noe spesielt? film som viser Ag nedbørsringdannelse2CrO4, arbeidet til en polsk student, en jevnaldrende av MT-lesere. Selvfølgelig, lagt ut på YouTube:
Det er også verdt å bruke en søkemotor (spesielt en grafisk) ved å skrive inn de riktige søkeordene i den: "Liesegang ringer", "Liesegang band" eller ganske enkelt "Liesegang ringer".
I en dikromat (eller kromat) løsning etableres en likevekt mellom anionene
og, avhengig av reaksjonen til omgivelsene. Fordi sølv(VI)-kromat er mindre løselig enn sølv(VI)-dikromat, utfelles det.
Det første forsøket på å forklare det observerte fenomenet ble gjort av Wilhelm Friedrich Ostwald (1853-1932), vinner av Nobelprisen i kjemi i 1909. Den tyske fysikalske kjemikeren uttalte at utfelling krever overmetning av løsningen for å danne krystallisasjonskjerner. På den annen side er dannelsen av ringer assosiert med fenomenet diffusjon av ioner i et medium som hindrer deres bevegelse (gelatin). Den kjemiske forbindelsen fra vannlaget trenger dypt inn i gelatinlaget. Ionene til det "fangede" reagenset brukes til å danne et bunnfall. i gelatin, noe som fører til utarming av områder umiddelbart ved siden av sedimentet (ioner diffunderer i retning av avtagende konsentrasjon). På grunn av umuligheten av rask utjevning av konsentrasjoner ved konveksjon (blanding av løsninger), kolliderer reagenset fra det vandige laget med et annet område med en tilstrekkelig høy konsentrasjon av ioner inneholdt i gelatin, bare i avstand fra det allerede dannede laget? fenomenet gjentas med jevne mellomrom. Dermed dannes Liesegang-ringer som et resultat av en utfellingsreaksjon utført under forhold med vanskelig blanding av reagensene. Kan du forklare dannelsen av den lagdelte strukturen til noen mineraler på lignende måte? Diffusjon av ioner skjer i et tett medium av smeltet magma.
Den omringede livsverden er også et resultat av begrensede ressurser. Djevelens sirkel? sammensatt av sopp (fra uminnelige tider ble det ansett som et spor av handlingen til "onde ånder"), oppstår det på en enkel måte. Mycel vokser i alle retninger (under bakken er det bare fruktlegemer som er synlige på overflaten). Etter en stund blir jorden sterilisert i midten? myceliet dør av, forblir bare i periferien, og danner en ringformet struktur. Bruken av matressurser i visse områder av miljøet kan også forklare ringstrukturen til bakterie- og muggkolonier.
Eksperimenter med Liesegang-ringer kan utføres hjemme (et eksempel på et eksperiment er beskrevet i artikkelen; i tillegg, i utgaven av Młodego Technika datert 8/2006, presenterte Stefan Sienkowski det originale Liesegang-eksperimentet). Imidlertid er det verdt å være oppmerksom på flere punkter. Teoretisk sett kan Liesegang-ringer dannes i enhver utfellingsreaksjon (de fleste av dem er ikke beskrevet i litteraturen, så vi kan bli pionerer!), men ikke alle fører til ønsket effekt og nesten alle mulige kombinasjoner av reagenser i gelatin og vandig løsning (foreslått av forfatteren, erfaring vil være god). Husk at gelatin er et protein og brytes ned av noen reagenser (da dannes det ikke et gellag). Mer uttalte ringer bør oppnås ved å bruke så små reagensrør som mulig (forseglede glassrør kan også brukes). Tålmodighet er imidlertid nøkkelen, siden noen eksperimenter er svært tidkrevende (men det er verdt ventetiden; velformede ringer er enkle? Vakkert!).
Selv om dannelsen av Liesegang-ringen kan virke som en kjemisk kuriositet (den er ikke nevnt på skolene), er den svært utbredt i naturen. Er fenomenet nevnt i artikkelen et eksempel på et mye bredere fenomen? kjemiske oscillerende reaksjoner hvor det oppstår periodiske endringer i konsentrasjonen av underlaget. Liesegang-ringer er et resultat av disse svingningene i rommet. Av interesse er også reaksjoner som viser svingninger i konsentrasjoner under prosessen, for eksempel periodiske endringer i konsentrasjonene av glykolysereagenser, mest sannsynlig, ligger til grunn for den biologiske klokken til levende organismer.
zp8497586rq
