Pierścionki Liesegang? fascynujące twory natury

„Krąg diabła”

Zapraszamy do obejrzenia kilku fotografii przedstawiających organizmy żywe oraz próbki przyrody nieożywionej: kolonię bakterii na podłożu agarowym, pleśń rosnącą na owocach, grzyby na miejskim trawniku oraz minerały - agat, malachit, piaskowiec. Co łączy wszystkie przedmioty? Taka jest ich struktura, składająca się z (mniej lub bardziej dobrze zdefiniowanych) koncentrycznych okręgów. Nazywają je chemicy Pierścionki Liesegang.

Nazwa tych budowli pochodzi od nazwiska odkrywcy? Raphael Edouard Liesegang, choć nie był pierwszym, który je opisał. Dokonał tego w 1855 roku Friedlieb Ferdinand Runge, który zajmował się między innymi przeprowadzaniem reakcji chemicznych na bibule filtracyjnej. Stworzony przez niemieckiego chemika?Wyhodowane przez siebie obrazy? () z pewnością można uznać za pierwsze uzyskane pierścienie Lieseganga, a metodą ich przygotowania jest chromatografia bibułowa. Jednak odkrycie nie zostało zauważone w świecie nauki? Runge zrobił to pół wieku przed terminem (znanym wynalazcą chromatografii jest rosyjski botanik Michaił Siemionowicz Tsvet, który pracował w Warszawie na początku XX wieku). Cóż, nie jest to pierwszy taki przypadek w historii nauki; bo nawet odkrycia muszą „przychodzić na czas”.

Rafała Eduarda Lieseganga (1869-1947)? Niemiecki chemik i przedsiębiorca w branży fotograficznej. Jako naukowiec studiował chemię koloidów i materiałów fotograficznych. Zasłynął z odkrycia struktur zwanych pierścieniami Lieseganga.

Na sławę odkrywcy zapracował R. E. Liesegang, któremu pomógł splot okoliczności (również nie pierwszy raz w historii nauki?). W 1896 roku upuścił kryształ azotanu srebra AgNO.₃ na szklanej płytce pokrytej roztworem dichromianu (VI) potasu K₂Cr₂O₇ w żelatynie (Liesegang interesował się fotografią, a dichromiany są nadal używane w tzw. szlachetnych technikach fotografii klasycznej, np. w technice kauczuku i bromu). Wokół kryształu lapis lazuli utworzyły się koncentryczne kręgi brązowego osadu chromianu srebra(VI)Ag.₂CrO₄ zainteresował się niemiecki chemik. Naukowiec rozpoczął systematyczne badanie obserwowanego zjawiska, dlatego ostatecznie nazwano pierścienie jego imieniem.

Reakcja zaobserwowana przez Liesegang odpowiadała równaniu (zapisanemu w skróconej formie jonowej):

W roztworze dichromianu (lub chromianu) ustala się równowaga między anionami

, w zależności od reakcji otoczenia. Ponieważ chromian srebra (VI) jest mniej rozpuszczalny niż dwuchromian srebra (VI), wytrąca się.

Podjął pierwszą próbę wyjaśnienia obserwowanego zjawiska. Wilhelma Friedricha Ostwalda (1853-1932), laureat Nagrody Nobla z chemii w 1909 roku. Niemiecki fizykochemik stwierdził, że wytrącanie wymaga przesycenia roztworu w celu utworzenia zarodków krystalizacji. Z drugiej strony powstawanie pierścieni wiąże się ze zjawiskiem dyfuzji jonów w ośrodku uniemożliwiającym ich ruch (żelatyna). Związek chemiczny z warstwy wodnej wnika głęboko w warstwę żelatyny. Jony „uwięzionego” odczynnika są wykorzystywane do tworzenia osadu. w żelatynie, co prowadzi do zubożenia obszarów bezpośrednio przylegających do osadu (jony dyfundują w kierunku malejącego stężenia).

Pierścienie Liesegang in vitro

Czy w związku z niemożnością szybkiego wyrównania stężeń na drodze konwekcji (mieszania roztworów) odczynnik z warstwy wodnej zderza się z innym rejonem o dostatecznie wysokim stężeniu jonów zawartych w żelatynie, tylko w pewnej odległości od już powstałej warstwy? zjawisko powtarza się okresowo. Dlatego pierścienie Lieseganga powstają w wyniku reakcji wytrącania prowadzonej w warunkach trudnego mieszania reagentów. Czy możesz wyjaśnić warstwową strukturę niektórych minerałów w podobny sposób? Dyfuzja jonów zachodzi w gęstym ośrodku stopionej magmy.

Żywy świat otoczony pierścieniami jest również wynikiem ograniczonych zasobów. Krąg diabła? złożony z grzybów (od niepamiętnych czasów uważany był za ślad działania „złych duchów”), powstaje w prosty sposób. Grzybnia rośnie we wszystkich kierunkach (pod ziemią na powierzchni widoczne są tylko owocniki). Po chwili gleba w środku zostaje wysterylizowana? grzybnia obumiera, pozostając tylko na obrzeżach, tworząc strukturę w kształcie pierścienia. Wykorzystanie zasobów żywności w niektórych obszarach środowiska może również wyjaśniać pierścieniową strukturę kolonii bakterii i pleśni.

eksperymenty Pierścionki Liesegang można je przeprowadzić w domu (w artykule opisano przykład eksperymentu; ponadto w numerze Młodego Techniki z 8/2006 Stefan Sienkowski przedstawił autorski eksperyment Liesegang). Warto jednak zwrócić uwagę eksperymentatorów na kilka punktów. Teoretycznie pierścienie Lieseganga mogą powstać w dowolnej reakcji wytrącania (większość z nich nie jest opisana w literaturze, więc możemy zostać pionierami!), ale nie wszystkie prowadzą do pożądanego efektu i prawie wszystkie możliwe kombinacje odczynników w żelatynie i roztwór wodny (sugerowany przez autora, doświadczenie będzie dobre).

pleśń na owocach

Pamiętaj, że żelatyna jest białkiem i jest rozkładana przez niektóre odczynniki (wtedy nie tworzy się warstwa żelu). Bardziej wyraziste słoje powinny być uzyskiwane przy użyciu jak najmniejszych probówek (można również użyć zamkniętych probówek szklanych). Kluczowa jest jednak cierpliwość, ponieważ niektóre eksperymenty są bardzo czasochłonne (ale warto czekać; dobrze uformowane pierścienie są łatwe? Piękne!).

Chociaż zjawisko kreatywności Pierścionki Liesegang może wydawać się nam tylko chemiczną ciekawostką (w szkołach o tym nie wspominają), jest bardzo rozpowszechniona w przyrodzie. Czy zjawisko, o którym mowa w artykule, jest przykładem zjawiska znacznie szerszego? chemiczne reakcje oscylacyjne, podczas których zachodzą okresowe zmiany stężenia substratu. Pierścionki Liesegang są wynikiem tych fluktuacji w przestrzeni. Interesujące są również reakcje wykazujące fluktuacje stężeń w trakcie procesu, np. okresowe zmiany stężeń odczynników glikolizujących, najprawdopodobniej leżą u podstaw zegara biologicznego organizmów żywych.

Zobacz doświadczenie:

Chemia w sieci

?Przepaść? Internet zawiera wiele stron, które mogą zainteresować chemika. Jednak narastającym problemem jest nadmiar publikowanych danych, czasem także wątpliwej jakości. NIE? przytoczę tu genialne przepowiednie Stanisława Lema, który ponad 40 lat temu w swojej książce ?? głosili, że ekspansja zasobów informacyjnych jednocześnie ogranicza ich dostępność.

Dlatego też w kąciku chemii znajduje się dział, w którym publikowane będą adresy i opisy najciekawszych miejsc „chemicznych”. Powiązany z dzisiejszym artykułem? adresy prowadzące do stron opisujących pierścienie Liesegang.

Oryginalna praca F. F. Runge w formie cyfrowej (sam plik PDF jest dostępny do pobrania pod skróconym adresem: http://tinyurl.com/38of2mv):

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

Strona internetowa z adresem http://www.insilico.hu/liesegang/index.html to prawdziwe kompendium wiedzy o pierścionkach Liesegang? historia odkrycia, teorie wychowania oraz liczne fotografie.

A na koniec coś specjalnego? film przedstawiający formowanie się pierścienia wytrącającego Ag₂CrO₄, dzieło polskiego studenta, rówieśnika czytelników MT. Oczywiście na YouTubie:

Warto też skorzystać z wyszukiwarki (zwłaszcza graficznej) wpisując do niej odpowiednie słowa kluczowe: „kółka Liesegang”, „obrączki Liesegang” lub po prostu „kółka Liesegang”.

W roztworze dichromianu (lub chromianu) ustala się równowaga między anionami

oraz w zależności od reakcji otoczenia. Ponieważ chromian srebra (VI) jest mniej rozpuszczalny niż dwuchromian srebra (VI), wytrąca się.

Pierwszej próby wyjaśnienia obserwowanego zjawiska podjął Wilhelm Friedrich Ostwald (1853-1932), laureat Nagrody Nobla w dziedzinie chemii w 1909 roku. Niemiecki fizykochemik stwierdził, że wytrącanie wymaga przesycenia roztworu w celu utworzenia zarodków krystalizacji. Z drugiej strony powstawanie pierścieni wiąże się ze zjawiskiem dyfuzji jonów w ośrodku uniemożliwiającym ich ruch (żelatyna). Związek chemiczny z warstwy wodnej wnika głęboko w warstwę żelatyny. Jony „uwięzionego” odczynnika są wykorzystywane do tworzenia osadu. w żelatynie, co prowadzi do zubożenia obszarów bezpośrednio przylegających do osadu (jony dyfundują w kierunku malejącego stężenia). Czy w związku z niemożnością szybkiego wyrównania stężeń na drodze konwekcji (mieszania roztworów) odczynnik z warstwy wodnej zderza się z innym rejonem o dostatecznie wysokim stężeniu jonów zawartych w żelatynie, tylko w pewnej odległości od już powstałej warstwy? zjawisko powtarza się okresowo. Tak więc pierścienie Lieseganga powstają w wyniku reakcji wytrącania przeprowadzonej w warunkach trudnego mieszania reagentów. Czy możesz w podobny sposób wyjaśnić powstawanie warstwowej struktury niektórych minerałów? Dyfuzja jonów zachodzi w gęstym ośrodku stopionej magmy.

Żywy świat otoczony pierścieniami jest również wynikiem ograniczonych zasobów. Krąg diabła? złożony z grzybów (od niepamiętnych czasów uważany był za ślad działania „złych duchów”), powstaje w prosty sposób. Grzybnia rośnie we wszystkich kierunkach (pod ziemią na powierzchni widoczne są tylko owocniki). Po chwili gleba w środku zostaje wysterylizowana? grzybnia obumiera, pozostając tylko na obrzeżach, tworząc strukturę w kształcie pierścienia. Wykorzystanie zasobów żywności w niektórych obszarach środowiska może również wyjaśniać pierścieniową strukturę kolonii bakterii i pleśni.

Eksperymenty z pierścieniami Liesegang można przeprowadzić w domu (przykład eksperymentu opisano w artykule; ponadto w numerze Młodego Technika z 8/2006 Stefan Sienkowski przedstawił autorski eksperyment Liesegang). Warto jednak zwrócić uwagę eksperymentatorów na kilka punktów. Teoretycznie pierścienie Lieseganga mogą powstać w dowolnej reakcji wytrącania (większość z nich nie jest opisana w literaturze, więc możemy zostać pionierami!), ale nie wszystkie prowadzą do pożądanego efektu i prawie wszystkie możliwe kombinacje odczynników w żelatynie i roztwór wodny (sugerowany przez autora, doświadczenie będzie dobre). Pamiętaj, że żelatyna jest białkiem i jest rozkładana przez niektóre odczynniki (wtedy nie tworzy się warstwa żelu). Bardziej wyraziste słoje powinny być uzyskiwane przy użyciu jak najmniejszych probówek (można również użyć zamkniętych probówek szklanych). Kluczowa jest jednak cierpliwość, ponieważ niektóre eksperymenty są bardzo czasochłonne (ale warto czekać; dobrze uformowane pierścienie są łatwe? Piękne!).

Chociaż tworzenie pierścienia Liesegang może wydawać się chemiczną ciekawostką (nie wspomina się o tym w szkołach), jest ono bardzo rozpowszechnione w przyrodzie. Czy zjawisko, o którym mowa w artykule, jest przykładem zjawiska znacznie szerszego? chemiczne reakcje oscylacyjne, podczas których zachodzą okresowe zmiany stężenia substratu. Pierścienie Liesegang są wynikiem tych fluktuacji w przestrzeni. Interesujące są również reakcje wykazujące fluktuacje stężeń w trakcie procesu, np. okresowe zmiany stężeń odczynników glikolizujących, najprawdopodobniej leżą u podstaw zegara biologicznego organizmów żywych.

zp8497586rq