Liesegang sormuksia? kiehtovia luonnon luomuksia

"Paholaisen ympyrä"

Katso muutama valokuva, joissa näkyy eläviä organismeja ja näytteitä elottomasta luonnosta: bakteeripesäke agar-elatusaineella, hedelmissä kasvava home, kaupungin nurmikolla sienet ja mineraalit - akaatti, malakiitti, hiekkakivi. Mitä yhteistä kaikilla esineillä on? Tämä on niiden rakenne, joka koostuu (enemmän tai vähemmän tarkasti määritellyistä) samankeskisistä ympyröistä. Kemistit kutsuvat heitä Liesegang sormukset.

Näiden rakenteiden nimi tulee löytäjän nimestä? Raphael Edouard Liesegang, vaikka hän ei ollutkaan ensimmäinen, joka kuvaili niitä. Tämän teki vuonna 1855 Friedlieb Ferdinand Runge, joka oli mukana muun muassa kemiallisten reaktioiden suorittamisessa suodatinpaperilla. Saksalaisen kemistin luoma? Itse kasvatettuja kuvia? () voidaan varmasti pitää ensimmäisinä saatuina Liesegang-renkaina, ja niiden valmistusmenetelmä on paperikromatografia. Löytöä ei kuitenkaan huomattu tieteen maailmassa? Runge teki sen puoli vuosisataa etuajassa (venäläinen kasvitieteilijä Mihail Semjonovich Tsvet, joka työskenteli Varsovassa XNUMX-luvun alussa, on tunnettu kromatografian keksijä). No, tämä ei ole ensimmäinen tällainen tapaus tieteen historiassa; sillä jopa löytöjen on "tultava ajoissa".

Raphael Eduard Liesegang (1869-1947)? Saksalainen kemisti ja valokuvausalan yrittäjä. Tieteilijänä hän opiskeli kolloidien ja valokuvamateriaalien kemiaa. Hän oli kuuluisa Liesegang-renkaina tunnettujen rakenteiden löytämisestä.

Löytäjän maineen ansaitsi R. E. Liesegang, jota auttoivat olosuhteiden yhdistelmä (ei myöskään ensimmäistä kertaa tieteen historiassa?). Vuonna 1896 hän pudotti hopeanitraatti-AgNO-kiteen.₃ lasilevylle, joka on päällystetty kaliumdikromaatti (VI) K -liuoksella₂Cr₂O₇ gelatiinissa (Liesegang oli kiinnostunut valokuvauksesta, ja dikromaatteja käytetään edelleen klassisen valokuvauksen ns. jalossa tekniikassa, esimerkiksi kumi- ja bromitekniikassa). Lapis lazuli -kiteen ympärille muodostuneet samankeskiset ympyrät hopea(VI)Ag-kromaatin ruskeasta sakasta.₂CrO₄ kiinnosti saksalaista kemistiä. Tiedemies aloitti systemaattisen tutkimuksen havaitusta ilmiöstä ja siksi renkaat nimettiin lopulta hänen mukaansa.

Liesegangin havaitsema reaktio vastasi yhtälöä (kirjoitettu lyhennetyssä ionimuodossa):

Dikromaattiliuoksessa (tai kromaattiliuoksessa) anionien välille muodostuu tasapaino

riippuen ympäristön reaktiosta. Koska hopea(VI)kromaatti on vähemmän liukeneva kuin hopea(VI)dikromaatti, se saostuu.

Hän teki ensimmäisen yrityksen selittää havaittua ilmiötä. Wilhelm Friedrich Ostwald (1853-1932), vuoden 1909 kemian Nobelin voittaja. Saksalainen fysikaalinen kemisti totesi, että saostus vaatii liuoksen ylikyllästystä kiteytysytimien muodostamiseksi. Toisaalta renkaiden muodostuminen liittyy ionien diffuusioilmiöön väliaineessa, joka estää niiden liikkumisen (gelatiini). Kemiallinen yhdiste vesikerroksesta tunkeutuu syvälle gelatiinikerrokseen. "Loukkuun jääneen" reagenssin ioneja käytetään muodostamaan saka. gelatiinissa, mikä johtaa sedimentin välittömässä läheisyydessä olevien alueiden ehtymiseen (ionit diffundoituvat pitoisuuden vähenemisen suuntaan).

Liesegang-renkaat in vitro

Koska pitoisuuksien nopea tasaaminen konvektiolla (liuosten sekoittaminen) on mahdotonta, törmääkö vesipitoisesta kerroksesta tuleva reagenssi toiseen alueeseen, jossa on riittävän korkea ionien pitoisuus gelatiinissa, vain tietyllä etäisyydellä jo muodostuneesta kerroksesta? ilmiö toistuu ajoittain. Siksi Liesegang-renkaat muodostuvat saostusreaktion seurauksena, joka suoritetaan olosuhteissa, joissa reagenssit sekoittuvat vaikeasti. Voitko selittää joidenkin mineraalien kerrosrakenteen samalla tavalla? Ionien diffuusio tapahtuu sulan magman tiheässä väliaineessa.

Rengastettu elävä maailma on myös seurausta rajallisista resursseista. Paholaisen ympyrä? koostuu sienistä (muista ajoista lähtien sitä pidettiin jälkinä "pahojen henkien" toiminnasta), se syntyy yksinkertaisella tavalla. Rihmasto kasvaa kaikkiin suuntiin (maan alla, pinnalla näkyy vain hedelmäkappaleita). Hetken kuluttua maaperä steriloituu keskeltä? rihmasto kuolee pois ja jää vain reunalle muodostaen renkaan muotoisen rakenteen. Ruokaresurssien käyttö tietyillä ympäristön alueilla voi myös selittää bakteeri- ja homepesäkkeiden rengasrakenteen.

kokeiluja Liesegang sormukset ne voidaan suorittaa kotona (artikkelissa on kuvattu esimerkki kokeesta; lisäksi Młodego Technikan 8/2006 numerossa Stefan Sienkowski esitteli Liesegangin alkuperäisen kokeen). Kokeilijoiden on kuitenkin syytä kiinnittää huomiota useisiin seikkoihin. Teoriassa Liesegang-renkaita voi muodostua missä tahansa saostusreaktiossa (suurinta osaa niistä ei ole kuvattu kirjallisuudessa, joten voimme olla edelläkävijöitä!), mutta kaikki eivät johda haluttuun vaikutukseen ja lähes kaikki mahdolliset yhdistelmät reagenssit gelatiinissa ja vesiliuos (tekijän ehdottama, kokemus on hyvä).

hometta hedelmissä

Muista, että gelatiini on proteiini ja jotkut reagenssit hajottavat sen (silloin geelikerrosta ei muodostu). Selkeämmät renkaat tulisi saada käyttämällä mahdollisimman pieniä koeputkia (saumattuja lasiputkia voidaan myös käyttää). Kärsivällisyys on kuitenkin avainasemassa, sillä jotkin kokeet vievät hyvin aikaa (mutta kannattaa odottaa; hyvin muotoillut sormukset ovat helppoja? Kauniita!).

Vaikka luovuuden ilmiö Liesegang sormukset saattaa tuntua meistä vain kemiallisesta uteliaisuudesta (sitä ei mainita kouluissa), se on hyvin yleistä luonnossa. Onko artikkelissa mainittu ilmiö esimerkki paljon laajemmasta ilmiöstä? kemialliset värähtelyreaktiot, joiden aikana tapahtuu säännöllisiä muutoksia substraatin pitoisuudessa. Liesegang sormukset ne ovat seurausta näistä avaruuden vaihteluista. Mielenkiintoisia ovat myös reaktiot, jotka osoittavat pitoisuuksien vaihtelua prosessin aikana, esimerkiksi säännölliset muutokset glykolyysireagenssien pitoisuuksissa, todennäköisesti elävien organismien biologisen kellon taustalla.

Katso kokemus:

Kemia verkossa

?Abyss? Internetissä on monia sivustoja, jotka voivat kiinnostaa kemistiä. Kasvava ongelma on kuitenkin julkaistujen, joskus myös epäilyttävän laadukkaiden, runsaus. Ei? lainaa tässä Stanislav Lemin loistavia ennusteita, joka yli 40 vuotta sitten kirjassaan ?? julisti, että tietoresurssien laajentaminen rajoittaa samalla niiden saatavuutta.

Siksi kemian kulmassa on osio, jossa julkaistaan ​​mielenkiintoisimpien "kemiallisten" sivustojen osoitteet ja kuvaukset. Liittyykö tämän päivän artikkeliin? osoitteet, jotka johtavat Liesegang-renkaita kuvaaville sivustoille.

F. F. Rungen alkuperäinen teos digitaalisessa muodossa (itse PDF-tiedosto on ladattavissa lyhennetystä osoitteesta: http://tinyurl.com/38of2mv):

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

Verkkosivusto osoitteella http://www.insilico.hu/liesegang/index.html onko todellinen tietokokoelma Liesegang-sormuksista? löydön historia, koulutusteoriat ja monet valokuvat.

Ja lopuksi jotain erityistä? elokuva, joka näyttää Ag-saostusrenkaan muodostumisen₂CrO₄, puolalaisen opiskelijan, MT-lukijoiden vertaisen työ. Tietysti julkaistu YouTubessa:

Myös hakukonetta (etenkin graafista) kannattaa käyttää syöttämällä siihen sopivat avainsanat: “Liesegang rings”, “Liesegang bands” tai yksinkertaisesti “Liesegang rings”.

Dikromaattiliuoksessa (tai kromaattiliuoksessa) anionien välille muodostuu tasapaino

ja riippuen ympäristön reaktiosta. Koska hopea(VI)kromaatti on vähemmän liukeneva kuin hopea(VI)dikromaatti, se saostuu.

Ensimmäisen yrityksen selittää havaittua ilmiötä teki Wilhelm Friedrich Ostwald (1853-1932), joka sai kemian Nobelin vuonna 1909. Saksalainen fysikaalinen kemisti totesi, että saostus vaatii liuoksen ylikyllästystä kiteytysytimien muodostamiseksi. Toisaalta renkaiden muodostuminen liittyy ionien diffuusioilmiöön väliaineessa, joka estää niiden liikkumisen (gelatiini). Kemiallinen yhdiste vesikerroksesta tunkeutuu syvälle gelatiinikerrokseen. "Loukkuun jääneen" reagenssin ioneja käytetään muodostamaan saka. gelatiinissa, mikä johtaa sedimentin välittömässä läheisyydessä olevien alueiden ehtymiseen (ionit diffundoituvat pitoisuuden vähenemisen suuntaan). Konsentraatioiden nopean tasaamisen mahdottomuuden vuoksi konvektiolla (liuosten sekoittaminen), vesipitoisesta kerroksesta tuleva reagenssi törmää toiseen alueeseen, jossa on riittävän korkea ionien pitoisuus gelatiinissa, vain etäisyyden päässä jo muodostuneesta kerroksesta? ilmiö toistuu ajoittain. Siten Liesegang-renkaat muodostuvat saostusreaktion seurauksena, joka suoritetaan olosuhteissa, joissa reagenssit sekoittuvat vaikeasti. Voitko selittää joidenkin mineraalien kerrosrakenteen muodostumista samalla tavalla? Ionien diffuusio tapahtuu sulan magman tiheässä väliaineessa.

Rengastettu elävä maailma on myös seurausta rajallisista resursseista. Paholaisen ympyrä? koostuu sienistä (muista ajoista lähtien sitä pidettiin jälkinä "pahojen henkien" toiminnasta), se syntyy yksinkertaisella tavalla. Rihmasto kasvaa kaikkiin suuntiin (maan alla, pinnalla näkyy vain hedelmäkappaleita). Hetken kuluttua maaperä steriloituu keskeltä? rihmasto kuolee pois ja jää vain reunalle muodostaen renkaan muotoisen rakenteen. Ruokaresurssien käyttö tietyillä ympäristön alueilla voi myös selittää bakteeri- ja homepesäkkeiden rengasrakenteen.

Kokeita Liesegang-renkailla voidaan tehdä kotona (artikkelissa on kuvattu esimerkki kokeesta; lisäksi Stefan Sienkowski esitteli Młodego Technikan 8/2006 numerossa alkuperäisen Liesegang-kokeen). Kokeilijoiden on kuitenkin syytä kiinnittää huomiota useisiin kohtiin. Teoriassa Liesegang-renkaita voi muodostua missä tahansa saostusreaktiossa (suurinta osaa niistä ei ole kuvattu kirjallisuudessa, joten voimme olla edelläkävijöitä!), mutta kaikki eivät johda haluttuun vaikutukseen ja lähes kaikki mahdolliset yhdistelmät reagenssit gelatiinissa ja vesiliuos (tekijän ehdottama, kokemus on hyvä). Muista, että gelatiini on proteiini ja jotkut reagenssit hajottavat sen (silloin geelikerrosta ei muodostu). Selkeämmät renkaat tulisi saada käyttämällä mahdollisimman pieniä koeputkia (saumattuja lasiputkia voidaan myös käyttää). Kärsivällisyys on kuitenkin avainasemassa, sillä jotkin kokeet vievät hyvin aikaa (mutta kannattaa odottaa; hyvin muotoillut sormukset ovat helppoja? Kauniita!).

Vaikka Liesegang-renkaan muodostuminen saattaa tuntua kemialliselta uteliaisuudelta (sitä ei mainita kouluissa), se on hyvin laajalle levinnyt luonnossa. Onko artikkelissa mainittu ilmiö esimerkki paljon laajemmasta ilmiöstä? kemialliset värähtelyreaktiot, joiden aikana tapahtuu säännöllisiä muutoksia substraatin pitoisuudessa. Liesegang-renkaat ovat seurausta näistä avaruuden vaihteluista. Mielenkiintoisia ovat myös reaktiot, jotka osoittavat pitoisuuksien vaihtelua prosessin aikana, esimerkiksi säännölliset muutokset glykolyysireagenssien pitoisuuksissa, todennäköisimmin elävien organismien biologisen kellon taustalla.

zp8497586rq