Liesegang gyűrűk? a természet lenyűgöző alkotásai

"Az ördög köre"

Kérem, nézzen meg néhány fényképet, amelyek élő szervezeteket és élettelen természeti mintákat mutatnak be: baktériumkolónia agar táptalajon, penészgomba gyümölcsökön, gombák a városi pázsiton és ásványok - achát, malachit, homokkő. Mi a közös minden elemben? Ez a szerkezetük, amely (többé-kevésbé jól meghatározott) koncentrikus körökből áll. A vegyészek hívják őket Liesegang gyűrűk.

Ezeknek a szerkezeteknek a neve a felfedező nevéből származik? Raphael Edouard Liesegang, bár nem ő volt az első, aki leírta őket. Ezt 1855-ben Friedlieb Ferdinand Runge tette, aki többek között szűrőpapíron kémiai reakciók végrehajtásában vett részt. Egy német kémikus készítette?Saját termesztésű képek? () minden bizonnyal az első kapott Liesegang-gyűrűknek tekinthetők, és előállításuk módszere a papírkromatográfia. A felfedezést azonban nem vették észre a tudomány világában? Runge fél évszázaddal a tervezettnél előbb csinálta meg (Mihail Szemjonovics Cvet orosz botanikus, aki a XNUMX. század elején Varsóban dolgozott, a kromatográfia ismert feltalálója). Nos, nem ez az első ilyen eset a tudománytörténetben; mert még a felfedezéseknek is „időben kell megérkezniük”.

Raphael Eduard Liesegang (1869-1947)? Német vegyész és vállalkozó a fotóiparban. Tudósként a kolloidok és a fényképészeti anyagok kémiáját tanulmányozta. Híres volt a Liesegang gyűrűk néven ismert szerkezetek felfedezéséről.

A felfedező hírnevét R. E. Liesegang vívta ki, akinek a körülmények együttese segített (szintén nem először a tudomány történetében?). 1896-ban leejtett egy ezüst-nitrát AgNO kristályt.₃ kálium-dikromát (VI) K oldattal bevont üveglapon₂Cr₂O₇ zselatinban (Liesegang a fényképezés iránt érdeklődött, a klasszikus fényképezés úgynevezett nemes technikáiban, például a gumi és a bróm technikájában ma is használják a dikromátokat). Ezüst(VI)Ag-kromát barna csapadékának koncentrikus körei lapis lazuli kristály körül képződtek.₂CrO₄ – érdeklődött a német vegyész. A tudós szisztematikus tanulmányozásába kezdett a megfigyelt jelenségről, és ezért a gyűrűket végül róla nevezték el.

A Liesegang által megfigyelt reakció megfelelt a (rövidített ionos formában írt) egyenletnek:

Dikromát (vagy kromát) oldatban egyensúly jön létre az anionok között

, a környezet reakciójától függően. Mivel az ezüst(VI)-kromát kevésbé oldódik, mint az ezüst(VI)dikromát, kicsapódik.

Ő tette először kísérletet a megfigyelt jelenség magyarázatára. Wilhelm Friedrich Ostwald (1853-1932), 1909-ben kémiai Nobel-díjas. A német kémikus kijelentette, hogy a kicsapáshoz az oldat túltelítésére van szükség ahhoz, hogy kristályos magokat képezzenek. Másrészt a gyűrűk kialakulása összefügg az ionok diffúziójának jelenségével olyan közegben, amely megakadályozza azok mozgását (zselatin). A vízrétegből származó kémiai vegyület mélyen behatol a zselatin rétegbe. A "csapdába esett" reagens ionjait csapadék képzésére használják. zselatinban, ami az üledék közvetlen szomszédságában lévő területek kimerüléséhez vezet (az ionok a koncentráció csökkenésének irányába diffundálnak).

Liesegang gyűrűk in vitro

A konvekcióval (oldatok keverésével) történő koncentrációk gyors kiegyenlítésének lehetetlensége miatt a vizes rétegből származó reagens a már kialakult rétegtől csak bizonyos távolságban ütközik egy másik, a zselatinban kellően magas ionkoncentrációjú régióval? a jelenség időszakosan ismétlődik. Ezért Liesegang-gyűrűk keletkeznek a reagensek nehéz keveredésének körülményei között végrehajtott kicsapási reakció eredményeként. Meg tudod magyarázni hasonló módon egyes ásványok réteges szerkezetét? Az ionok diffúziója olvadt magma sűrű közegében történik.

A begyűrűzött élővilág is a korlátozott erőforrások eredménye. Az ördög köre? gombákból áll (ősidőktől fogva a "gonosz szellemek" cselekvésének nyomának számított), egyszerű módon keletkezik. A micélium minden irányban nő (a föld alatt, a felszínen csak termőtestek láthatók). Egy idő után a talaj a közepén sterilizálódik? a micélium elhal, csak a periférián marad, gyűrű alakú szerkezetet képezve. Az élelmiszerforrások felhasználása a környezet bizonyos területein megmagyarázhatja a baktérium- és penésztelepek gyűrűs szerkezetét is.

kísérletek Liesegang gyűrűk otthon is elvégezhetők (a cikkben egy kísérletet ismertetünk; emellett a Młodego Technika 8/2006-i számában Stefan Sienkowski bemutatta Liesegang eredeti kísérletét). Érdemes azonban több pontra felhívni a kísérletezők figyelmét. Elméletileg bármilyen kicsapási reakcióban létrejöhetnek Liesegang gyűrűk (legtöbbjüket a szakirodalom nem írja le, így úttörőkké válhatunk!), de nem mindegyik vezet a kívánt hatáshoz és a reagensek szinte minden lehetséges kombinációja a zselatinban, ill. vizes oldat (a szerző javaslata, a tapasztalat jó lesz).

penészgomba a gyümölcsökön

Ne feledje, hogy a zselatin egy fehérje, és bizonyos reagensek lebontják (akkor nem képződik gélréteg). A kifejezettebb gyűrűket a lehető legkisebb kémcsövek használatával kell elérni (lezárt üvegcsövek is használhatók). A türelem azonban kulcsfontosságú, mivel egyes kísérletek nagyon időigényesek (de megéri várni; a jól formált gyűrűk egyszerűek? Gyönyörűek!).

Bár a kreativitás jelensége Liesegang gyűrűk nekünk csak kémiai érdekességnek tűnhet (az iskolákban nem említik), a természetben nagyon elterjedt. A cikkben említett jelenség egy sokkal szélesebb körű jelenség példája? kémiai oszcillációs reakciók, amelyek során a szubsztrát koncentrációja periodikusan megváltozik. Liesegang gyűrűk ezek a térbeli ingadozások eredménye. Érdekesek azok a reakciók is, amelyek a folyamat során a koncentráció ingadozását mutatják, például a glikolízis reagensek koncentrációjának időszakos változásai, valószínűleg az élő szervezetek biológiai órájának hátterében.

Lásd tapasztalat:

Kémia a weben

?Szakadék? Az interneten sok olyan webhely található, amelyek érdekesek lehetnek egy vegyész számára. Egyre nagyobb probléma azonban a publikált, esetenként szintén kétes minőségű adatok túlbősége. Nem? idézem itt Stanislav Lem zseniális jóslatait, aki több mint 40 évvel ezelőtt a könyvében ?? hirdette, hogy az információforrások bővülése egyúttal korlátozza azok elérhetőségét is.

Ezért a kémia sarkában van egy rész, amelyben a legérdekesebb "kémiai" oldalak címei és leírásai kerülnek közzétételre. Kapcsolódik a mai cikkhez? a Liesegang gyűrűket leíró webhelyekre vezető címek.

F. F. Runge eredeti műve digitális formában (maga a PDF fájl letölthető a rövidített címen: http://tinyurl.com/38of2mv):

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

Weboldal címmel http://www.insilico.hu/liesegang/index.html igazi összefoglaló a Liesegang gyűrűkről? a felfedezés története, az oktatás elméletei és számos fénykép.

És végül valami különleges? film, amely az Ag csapadékgyűrű kialakulását mutatja₂CrO₄, egy lengyel diák munkája, az MT olvasóinak kortársa. Természetesen felkerült a YouTube-ra:

Érdemes egy keresőt (főleg grafikusat) is használni, beírva a megfelelő kulcsszavakat: „Liesegang rings”, „Liesegang bands” vagy egyszerűen csak „Liesegang rings”.

Dikromát (vagy kromát) oldatban egyensúly jön létre az anionok között

és a környezet reakciójától függően. Mivel az ezüst(VI)-kromát kevésbé oldódik, mint az ezüst(VI)dikromát, kicsapódik.

A megfigyelt jelenség magyarázatára először Wilhelm Friedrich Ostwald (1853-1932), 1909-ben kémiai Nobel-díjas próbálkozott. A német kémikus kijelentette, hogy a kicsapáshoz az oldat túltelítésére van szükség ahhoz, hogy kristályos magokat képezzenek. Másrészt a gyűrűk kialakulása összefügg az ionok diffúziójának jelenségével olyan közegben, amely megakadályozza azok mozgását (zselatin). A vízrétegből származó kémiai vegyület mélyen behatol a zselatin rétegbe. A "csapdába esett" reagens ionjait csapadék képzésére használják. zselatinban, ami az üledék közvetlen szomszédságában lévő területek kimerüléséhez vezet (az ionok a koncentráció csökkenésének irányába diffundálnak). A konvekcióval (oldatok keverésével) történő koncentrációk gyors kiegyenlítésének lehetetlensége miatt a vizes rétegből származó reagens egy másik, a zselatinban kellően magas ionkoncentrációjú régióval ütközik, csak a már kialakult rétegtől távol? a jelenség időszakosan ismétlődik. Így a Liesegang-gyűrűk a reagensek nehéz keveredésének körülményei között végrehajtott kicsapási reakció eredményeként jönnek létre. Meg tudod magyarázni hasonló módon egyes ásványok réteges szerkezetének kialakulását? Az ionok diffúziója olvadt magma sűrű közegében történik.

A begyűrűzött élővilág is a korlátozott erőforrások eredménye. Az ördög köre? gombákból áll (ősidőktől fogva a "gonosz szellemek" cselekvésének nyomának számított), egyszerű módon keletkezik. A micélium minden irányban nő (a föld alatt, a felszínen csak termőtestek láthatók). Egy idő után a talaj a közepén sterilizálódik? a micélium elhal, csak a periférián marad, gyűrű alakú szerkezetet képezve. Az élelmiszerforrások felhasználása a környezet bizonyos területein megmagyarázhatja a baktérium- és penésztelepek gyűrűs szerkezetét is.

A Liesegang gyűrűkkel végzett kísérletek otthon is elvégezhetők (egy kísérlet példáját a cikkben ismertetjük; emellett Stefan Sienkowski a Młodego Technika 8/2006-i számában bemutatta az eredeti Liesegang-kísérletet). Érdemes azonban több pontra felhívni a kísérletezők figyelmét. Elméletileg bármilyen kicsapási reakcióban létrejöhetnek Liesegang gyűrűk (legtöbbjüket a szakirodalom nem írja le, így úttörőkké válhatunk!), de nem mindegyik vezet a kívánt hatáshoz és a reagensek szinte minden lehetséges kombinációja a zselatinban, ill. vizes oldat (a szerző javaslata, a tapasztalat jó lesz). Ne feledje, hogy a zselatin egy fehérje, és bizonyos reagensek lebontják (akkor nem képződik gélréteg). A kifejezettebb gyűrűket a lehető legkisebb kémcsövek használatával kell elérni (lezárt üvegcsövek is használhatók). A türelem azonban kulcsfontosságú, mivel egyes kísérletek nagyon időigényesek (de megéri várni; a jól formált gyűrűk egyszerűek? Gyönyörűek!).

Bár a Liesegang-gyűrű kialakulása kémiai érdekességnek tűnhet (az iskolákban nem említik), a természetben igen elterjedt. A cikkben említett jelenség egy sokkal szélesebb körű jelenség példája? kémiai oszcillációs reakciók, amelyek során a szubsztrát koncentrációja periodikusan megváltozik. A Liesegang gyűrűk ezeknek a térbeli ingadozásoknak az eredménye. Érdekesek azok a reakciók is, amelyek a folyamat során a koncentráció ingadozását mutatják, például a glikolízis reagensek koncentrációjának időszakos változásai, valószínűleg az élő szervezetek biológiai órájának hátterében.

zp8497586rq