Liesegang belt? fascinerende creaties van de natuur

"Cirkel van de Duivel"

Bekijk een paar foto's van levende organismen en voorbeelden van levenloze natuur: een kolonie bacteriën op een agarmedium, een schimmel die groeit op fruit, schimmels op een stadsgras en mineralen - agaat, malachiet, zandsteen. Wat hebben alle artikelen gemeen? Dit is hun structuur, bestaande uit (min of meer goed gedefinieerde) concentrische cirkels. Chemici noemen ze Liesegang belt.

De naam van deze structuren komt van de naam van de ontdekker? Raphael Edouard Liesegang, hoewel hij niet de eerste was die ze beschreef. Dit werd in 1855 gedaan door Friedlieb Ferdinand Runge, die onder meer betrokken was bij het uitvoeren van chemische reacties op filtreerpapier. Gemaakt door een Duitse chemicus Zelf gekweekte afbeeldingen? () kunnen zeker worden beschouwd als de eerste Liesegang-ringen die zijn verkregen, en de methode voor hun bereiding is papierchromatografie. De ontdekking werd echter niet opgemerkt in de wereld van de wetenschap? Runge deed het een halve eeuw eerder dan gepland (de Russische botanicus Mikhail Semyonovich Tsvet, die aan het begin van de XNUMXe eeuw in Warschau werkte, is een bekende uitvinder van chromatografie). Welnu, dit is niet het eerste geval in de geschiedenis van de wetenschap; want zelfs ontdekkingen moeten 'op tijd komen'.

Raphaël Edouard Liesegang (1869-1947)? Duitse chemicus en ondernemer in de fotografische industrie. Als wetenschapper bestudeerde hij de chemie van colloïden en fotografische materialen. Hij stond bekend om de ontdekking van structuren die bekend staan ​​als Liesegang-ringen.

De bekendheid van de ontdekker werd verdiend door R.E. Liesegang, die werd geholpen door een samenloop van omstandigheden (ook niet de eerste keer in de geschiedenis van de wetenschap?). In 1896 liet hij een kristal van zilvernitraat AgNO vallen.₃ op een glasplaat bedekt met een oplossing van kaliumdichromaat (VI) K₂Cr₂O₇ in gelatine (Liesegang was geïnteresseerd in fotografie, en dichromaten worden nog steeds gebruikt in de zogenaamde edele technieken van de klassieke fotografie, zoals de rubber- en broomtechniek). Concentrische cirkels van bruin neerslag van zilver(VI)Ag-chromaat gevormd rond een lapis lazuli-kristal.₂CrO₄ interesseerde de Duitse chemicus. De wetenschapper begon een systematische studie van het waargenomen fenomeen en daarom werden de ringen uiteindelijk naar hem vernoemd.

De reactie die Liesegang waarnam, kwam overeen met de vergelijking (geschreven in verkorte ionische vorm):

In een dichromaat- (of chromaat-)oplossing wordt evenwicht tot stand gebracht tussen de anionen

, afhankelijk van de reactie van de omgeving. Omdat zilver(VI)chromaat minder oplosbaar is dan het dichromaat van dit metaal, slaat het neer.

Hij deed de eerste poging om het waargenomen fenomeen te verklaren. Wilhelm Friedrich Ostwald (1853-1932), winnaar van de Nobelprijs voor scheikunde in 1909. De Duitse fysisch chemicus stelde dat neerslag oververzadiging van de oplossing vereist voor de vorming van kristallisatiekernen. Aan de andere kant wordt de vorming van ringen geassocieerd met het fenomeen van ionendiffusie in een medium dat hun beweging verhindert (gelatine). De chemische verbinding uit de waterlaag dringt diep door in de gelatinelaag. De "gevangen" reactantionen worden gebruikt om een ​​neerslag te vormen. in gelatine, wat leidt tot uitputting van gebieden direct grenzend aan het neerslag (ionen diffunderen naar een afname van de concentratie).

Liesegang-ringen in vitro

Komt het reagens uit de waterlaag, vanwege de onmogelijkheid om de concentraties snel te egaliseren door convectie (mengoplossingen), in botsing met een ander gebied met een voldoende hoge concentratie aan ionen in de gelatine, alleen op enige afstand van de reeds gevormde laag? het fenomeen herhaalt zich periodiek. Bijgevolg worden Liesegang-ringen gevormd als resultaat van een precipitatiereactie die wordt uitgevoerd onder omstandigheden van moeilijke menging van reagentia. Kun je de gelaagde structuur van sommige mineralen op een vergelijkbare manier verklaren? Ionendiffusie vindt plaats in de dichte omgeving van gesmolten magma.

De geringde levende wereld is ook het resultaat van beperkte hulpbronnen. Duivelse cirkel? samengesteld uit paddenstoelen (van oudsher beschouwd als een spoor van de actie van “boze geesten”), ontstaat het op een eenvoudige manier. Het mycelium groeit in alle richtingen (ondergronds zijn aan de oppervlakte alleen vruchtlichamen zichtbaar). Wordt de grond na enige tijd in het midden gesteriliseerd? het mycelium sterft af en blijft alleen aan de rand achter, waardoor een ringvormige structuur ontstaat. Het gebruik van voedselbronnen in bepaalde delen van het milieu kan ook de ringstructuur van kolonies bacteriën en schimmels verklaren.

Experimenten met Liesegang belt ze kunnen thuis worden uitgevoerd (het artikel beschrijft een voorbeeld van een experiment; bovendien presenteerde Stefan Senkowski in nummer 8/2006 van Młodego Technika het originele experiment van Liesegang). Onderzoekers moeten echter op verschillende punten letten. Theoretisch kunnen Liesegang-ringen bij elke precipitatiereactie ontstaan ​​(de meeste zijn niet beschreven in de literatuur, dus we kunnen ontdekkers zijn!), maar ze leiden niet allemaal tot het gewenste effect en bijna alle mogelijke combinaties van reagentia in gelatine en waterige oplossing (voorgesteld door de auteur, de ervaring zal succesvol zijn).

Schimmel op fruit

Houd er rekening mee dat gelatine een eiwit is en door bepaalde reagentia wordt afgebroken (dan vormt zich geen gellaag). Duidelijker gedefinieerde ringen moeten worden verkregen met behulp van reageerbuizen met de kleinst mogelijke diameter (er kunnen ook afgedichte glazen buizen worden gebruikt). Geduld is echter de sleutel, aangezien sommige experimenten erg lang duren (maar het is het wachten waard; goed gevormde ringen zijn gemakkelijk? Mooi!).

Hoewel het fenomeen creativiteit Liesegang belt lijkt ons misschien alleen maar een chemische nieuwsgierigheid (ze noemen het niet op scholen), het is zeer wijdverbreid van aard. Is het in het artikel genoemde fenomeen een voorbeeld van een veel breder fenomeen? chemische oscillerende reacties waarbij periodieke veranderingen in de concentratie van het substraat optreden. Liesegang belt ze zijn het resultaat van deze trillingen in de ruimte. Ook interessant zijn reacties die schommelingen in de concentraties tijdens het proces aantonen. Periodieke veranderingen in de concentraties van glycolytische reagentia liggen bijvoorbeeld hoogstwaarschijnlijk ten grondslag aan de biologische klok van levende organismen.

Bekijk de ervaring:

Chemie op het web

?Afgrond? Op internet staan ​​veel sites die interessant kunnen zijn voor een chemicus. Een groeiend probleem is echter de overvloed aan gepubliceerde gegevens, soms ook van twijfelachtige kwaliteit. Nee? Ik citeer hier de briljante voorspellingen van Stanislaw Lem, die ruim 40 jaar geleden in zijn boek “ verkondigde dat de uitbreiding van informatiebronnen tegelijkertijd hun beschikbaarheid beperkt.

Daarom is er in de chemiehoek een sectie waarin de adressen en beschrijvingen van de meest interessante 'chemische' sites worden gepubliceerd. In verband met het artikel van vandaag? adressen die leiden naar sites die de Liesegang-ringen beschrijven.

Origineel werk van F. F. Runge in digitale vorm (het PDF-bestand zelf kan worden gedownload op het verkorte adres: http://tinyurl.com/38of2mv):

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

Website met adres http://www.insilico.hu/liesegang/index.html is een echte verzameling kennis over Liesegang-ringen? geschiedenis van ontdekkingen, theorieën over onderwijs en veel foto's.

En tot slot nog iets bijzonders? film die de vorming van Ag-sedimentaire ringen toont₂CrO₄, het werk van een Poolse student, een collega van MT-lezers. Natuurlijk heb ik het op YouTube geplaatst:

Het is ook de moeite waard om een ​​zoekmachine te gebruiken (vooral een grafische) door de juiste trefwoorden erin in te voeren: "Ringen van Liesegang", "Strepen van Liesegang" of eenvoudigweg "Ringen van Liesegang".

In een dichromaat- (of chromaat-)oplossing wordt evenwicht tot stand gebracht tussen de anionen

en, afhankelijk van de reactie van de omgeving. Omdat zilver(VI)chromaat minder oplosbaar is dan het dichromaat van dit metaal, slaat het neer.

De eerste poging om het waargenomen fenomeen te verklaren werd gedaan door Wilhelm Friedrich Ostwald (1853-1932), winnaar van de Nobelprijs voor de Scheikunde in 1909. De Duitse fysisch chemicus stelde dat neerslag oververzadiging van de oplossing vereist voor de vorming van kristallisatiekernen. Aan de andere kant wordt de vorming van ringen geassocieerd met het fenomeen van ionendiffusie in een medium dat hun beweging verhindert (gelatine). De chemische verbinding uit de waterlaag dringt diep door in de gelatinelaag. De "gevangen" reactantionen worden gebruikt om een ​​neerslag te vormen. in gelatine, wat leidt tot uitputting van gebieden direct grenzend aan het neerslag (ionen diffunderen naar een afname van de concentratie). Komt het reagens uit de waterlaag, vanwege de onmogelijkheid om de concentraties snel te egaliseren door convectie (mengoplossingen), in botsing met een ander gebied met een voldoende hoge concentratie aan ionen in de gelatine, alleen op afstand van de reeds gevormde laag? het fenomeen herhaalt zich periodiek. Zo worden Liesegang-ringen gevormd als gevolg van een precipitatiereactie die wordt uitgevoerd onder omstandigheden van moeilijke menging van de reagentia. Kun je de gelaagde structuur van sommige mineralen op een vergelijkbare manier verklaren? Ionendiffusie vindt plaats in de dichte omgeving van gesmolten magma.

De geringde levende wereld is ook het resultaat van beperkte hulpbronnen. Duivelse cirkel? samengesteld uit paddenstoelen (van oudsher beschouwd als een spoor van de actie van “boze geesten”), ontstaat het op een eenvoudige manier. Het mycelium groeit in alle richtingen (ondergronds zijn aan de oppervlakte alleen vruchtlichamen zichtbaar). Wordt de grond na enige tijd in het midden gesteriliseerd? het mycelium sterft af en blijft alleen aan de rand achter, waardoor een ringvormige structuur ontstaat. Het gebruik van voedselbronnen in bepaalde delen van het milieu kan ook de ringstructuur van kolonies bacteriën en schimmels verklaren.

Experimenten met Liesegang-ringen kunnen thuis worden uitgevoerd (een voorbeeld van een experiment wordt beschreven in het artikel; bovendien presenteerde Stefan Senkowski in de 8/2006 uitgave van Młodego Technika het originele Liesegang-experiment). Onderzoekers moeten echter op verschillende punten letten. Theoretisch kunnen Liesegang-ringen bij elke precipitatiereactie ontstaan ​​(de meeste zijn niet beschreven in de literatuur, dus we kunnen ontdekkers zijn!), maar ze leiden niet allemaal tot het gewenste effect en bijna alle mogelijke combinaties van reagentia in gelatine en waterige oplossing (voorgesteld door de auteur, de ervaring zal succesvol zijn). Houd er rekening mee dat gelatine een eiwit is en door bepaalde reagentia wordt afgebroken (dan vormt zich geen gellaag). Duidelijker gedefinieerde ringen moeten worden verkregen met behulp van reageerbuizen met de kleinst mogelijke diameter (er kunnen ook afgedichte glazen buizen worden gebruikt). Geduld is echter de sleutel, aangezien sommige experimenten erg lang duren (maar het is het wachten waard; goed gevormde ringen zijn gemakkelijk? Mooi!).

Hoewel het fenomeen van de Liesegang-ringvorming alleen maar een chemisch curiosum lijkt (het wordt niet vermeld op scholen), is het zeer wijdverspreid van aard. Is het in het artikel genoemde fenomeen een voorbeeld van een veel breder fenomeen? chemische oscillerende reacties waarbij periodieke veranderingen in de concentratie van het substraat optreden. Liesegangringen zijn het resultaat van deze trillingen in de ruimte. Ook interessant zijn reacties die schommelingen in de concentraties tijdens het proces aantonen. Periodieke veranderingen in de concentraties van glycolytische reagentia liggen bijvoorbeeld hoogstwaarschijnlijk ten grondslag aan de biologische klok van levende organismen.

zp8497586rq