Prsteny Liesegang? fascinující výtvory přírody

"Kruh ďábla"

Podívejte se prosím na pár fotografií zachycujících živé organismy a vzorky neživé přírody: kolonie bakterií na agarovém médiu, plíseň rostoucí na ovoci, houby na městském trávníku a minerály - achát, malachit, pískovec. Co mají všechny položky společného? Toto je jejich struktura, sestávající z (více či méně dobře definovaných) soustředných kruhů. Chemici jim říkají Liesegang prsteny.

Název těchto struktur pochází ze jména objevitele? Raphael Edouard Liesegang, i když nebyl první, kdo je popsal. To provedl v roce 1855 Friedlieb Ferdinand Runge, který se mimo jiné podílel na provádění chemických reakcí na filtračním papíru. Vytvořil německý chemik? Samostatně vypěstované obrázky? () lze jistě považovat za první získané Liesegangovy prsteny a způsob jejich přípravy je papírová chromatografie. Nicméně, objev nebyl zaznamenán ve světě vědy? Runge to udělal půl století před plánovaným termínem (známým vynálezcem chromatografie je ruský botanik Michail Semjonovič Cvet, který na počátku XNUMX. století působil ve Varšavě). Není to první takový případ v dějinách vědy; neboť i objevy musí „přijít včas“.

Raphael Eduard Liesegang (1869-1947)? Německý chemik a podnikatel ve fotografickém průmyslu. Jako vědec studoval chemii koloidů a fotografických materiálů. Proslavil se objevem struktur známých jako Liesegangovy prsteny.

O slávu objevitele se zasloužil R. E. Liesegang, kterému pomohla souhra okolností (také ne poprvé v historii vědy?). V roce 1896 upustil krystal dusičnanu stříbrného AgNO.₃ na skleněné desce potažené roztokem dichromanu draselného (VI) K₂Cr₂O₇ v želatině (Liesegang se zajímal o fotografii a dichromany se dodnes používají v tzv. ušlechtilých technikách klasické fotografie, např. v technice kaučuku a bromu). Kolem krystalu lapis lazuli se vytvořily soustředné kruhy hnědé sraženiny chromátu stříbrného(VI)Ag.₂Cro₄ zajímal německý chemik. Vědec začal systematicky studovat pozorovaný jev, a proto byly prstence nakonec pojmenovány po něm.

Reakce pozorovaná Liesegangem odpovídala rovnici (napsané ve zkrácené iontové formě):

V roztoku dichromanu (nebo chromanu) se mezi anionty ustaví rovnováha

v závislosti na reakci okolí. Protože chroman stříbrný je méně rozpustný než dichroman stříbrný, vysráží se.

Učinil první pokus vysvětlit pozorovaný jev. Wilhelm Friedrich Ostwald (1853-1932), nositel Nobelovy ceny za chemii z roku 1909. Německý fyzikální chemik uvedl, že srážení vyžaduje přesycení roztoku, aby se vytvořila krystalizační jádra. Na druhé straně je tvorba prstenců spojena s fenoménem difúze iontů v prostředí, které brání jejich pohybu (želatina). Chemická sloučenina z vodní vrstvy proniká hluboko do želatinové vrstvy. Ionty "zachyceného" činidla se používají k vytvoření sraženiny. v želatině, což vede k vyčerpání oblastí bezprostředně sousedících se sedimentem (ionty difundují ve směru klesající koncentrace).

Liesegangovy prsteny in vitro

Kvůli nemožnosti rychlého vyrovnání koncentrací konvekcí (mícháním roztoků) se činidlo z vodné vrstvy sráží s jinou oblastí s dostatečně vysokou koncentrací iontů obsažených v želatině, pouze v určité vzdálenosti od již vytvořené vrstvy? jev se periodicky opakuje. Proto se Liesegangovy kruhy tvoří jako výsledek srážecí reakce prováděné za podmínek obtížného míchání činidel. Dokážete podobným způsobem vysvětlit vrstevnatou stavbu některých minerálů? K difúzi iontů dochází v hustém prostředí roztaveného magmatu.

Okružní živý svět je také výsledkem omezených zdrojů. Kruh ďábla? složená z hub (od nepaměti byla považována za stopu působení „zlých duchů“), vzniká jednoduchým způsobem. Podhoubí roste všemi směry (pod zemí jsou na povrchu vidět pouze plodnice). Po chvíli se půda ve středu sterilizuje? mycelium odumírá, zůstává pouze na periferii a vytváří prstencovitou strukturu. Využití potravinových zdrojů v určitých oblastech životního prostředí může také vysvětlit prstencovou strukturu kolonií bakterií a plísní.

Experimenty s Liesegang prsteny lze je provádět doma (příklad experimentu je popsán v článku; navíc ve vydání Młodego Technika 8/2006 představil Stefan Sienkowski původní Liesegangův experiment). Nicméně stojí za to věnovat pozornost experimentátorům několika bodům. Teoreticky mohou Liesegangovy prstence vznikat při jakékoli srážecí reakci (většina z nich není v literatuře popsána, takže se můžeme stát průkopníky!), ale ne všechny vedou k požadovanému efektu a téměř všechny možné kombinace činidel v želatině a vodný roztok (doporučuje autor, zkušenost bude dobrá).

plíseň na ovoci

Pamatujte, že želatina je bílkovina a je rozkládána některými činidly (pak se nevytvoří gelová vrstva). Výraznější kroužky by měly být získány pomocí co nejmenších zkumavek (lze použít i uzavřené skleněné zkumavky). Trpělivost je však klíčová, protože některé experimenty jsou velmi časově náročné (ale vyplatí se počkat; dobře tvarované prsteny jsou snadné? Nádhera!).

I když fenomén kreativity Liesegang prsteny se nám může zdát pouze chemická kuriozita (ve školách se o ní nezmiňují), v přírodě je velmi rozšířený. Je fenomén zmíněný v článku příkladem mnohem širšího fenoménu? chemické oscilační reakce, při kterých dochází k periodickým změnám koncentrace substrátu. Liesegang prsteny jsou výsledkem těchto fluktuací v prostoru. Zajímavé jsou také reakce, které prokazují kolísání koncentrací v průběhu procesu, například periodické změny koncentrací glykolýzových činidel s největší pravděpodobností stojí za biologickými hodinami živých organismů.

Viz zkušenosti:

Chemie na webu

?Propast? Internet obsahuje mnoho stránek, které mohou být zajímavé pro chemika. Rostoucím problémem je však přemíra publikovaných dat, někdy i pochybné kvality. Ne? zde budou citovat brilantní předpovědi Stanislava Lema, který před více než 40 lety ve své knize ?? prohlásil, že rozšiřování informačních zdrojů současně omezuje jejich dostupnost.

V koutku chemie je proto sekce, ve které budou zveřejněny adresy a popisy nejzajímavějších „chemických“ lokalit. Souvisí s dnešním článkem? adresy vedoucí na stránky popisující Liesegangovy prsteny.

Původní dílo F. F. Rungeho v digitální podobě (samotný soubor PDF je ke stažení na zkrácené adrese: http://tinyurl.com/38of2mv):

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

Webové stránky s adresou http://www.insilico.hu/liesegang/index.html je skutečný přehled znalostí o prstenech Liesegang? historie objevu, teorie vzdělávání a mnoho fotografií.

A na závěr něco speciálního? film zobrazující tvorbu prstenců srážení Ag₂Cro₄, dílo polského studenta, vrstevníka čtenářů MT. Samozřejmě zveřejněno na YouTube:

Vyplatí se také použít vyhledávač (zejména grafický) a zadat do něj příslušná klíčová slova: „Liesegang rings“, „Liesegang bands“ nebo jednoduše „Liesegang rings“.

V roztoku dichromanu (nebo chromanu) se mezi anionty ustaví rovnováha

a v závislosti na reakci okolí. Protože chroman stříbrný je méně rozpustný než dichroman stříbrný, vysráží se.

První pokus o vysvětlení pozorovaného jevu učinil Wilhelm Friedrich Ostwald (1853-1932), nositel Nobelovy ceny za chemii z roku 1909. Německý fyzikální chemik uvedl, že srážení vyžaduje přesycení roztoku, aby se vytvořila krystalizační jádra. Na druhé straně je tvorba prstenců spojena s fenoménem difúze iontů v prostředí, které brání jejich pohybu (želatina). Chemická sloučenina z vodní vrstvy proniká hluboko do želatinové vrstvy. Ionty "zachyceného" činidla se používají k vytvoření sraženiny. v želatině, což vede k vyčerpání oblastí bezprostředně sousedících se sedimentem (ionty difundují ve směru klesající koncentrace). Vzhledem k nemožnosti rychlého vyrovnání koncentrací konvekcí (mícháním roztoků) se činidlo z vodné vrstvy sráží s další oblastí s dostatečně vysokou koncentrací iontů obsažených v želatině, pouze ve vzdálenosti od již vytvořené vrstvy? jev se periodicky opakuje. Liesegangovy kruhy se tedy tvoří jako výsledek srážecí reakce prováděné za podmínek obtížného míchání činidel. Dokážete podobným způsobem vysvětlit vznik vrstevnaté struktury některých minerálů? K difúzi iontů dochází v hustém prostředí roztaveného magmatu.

Okružní živý svět je také výsledkem omezených zdrojů. Kruh ďábla? složená z hub (od nepaměti byla považována za stopu působení „zlých duchů“), vzniká jednoduchým způsobem. Podhoubí roste všemi směry (pod zemí jsou na povrchu vidět pouze plodnice). Po chvíli se půda ve středu sterilizuje? mycelium odumírá, zůstává pouze na periferii a vytváří prstencovitou strukturu. Využití potravinových zdrojů v určitých oblastech životního prostředí může také vysvětlit prstencovou strukturu kolonií bakterií a plísní.

Experimenty s Liesegangovými kroužky lze provádět doma (příklad experimentu je popsán v článku, navíc ve vydání Młodego Technika ze dne 8/2006 představil Stefan Sienkowski původní Liesegangův experiment). Nicméně stojí za to věnovat pozornost experimentátorům několika bodům. Teoreticky mohou Liesegangovy prstence vznikat při jakékoli srážecí reakci (většina z nich není v literatuře popsána, takže se můžeme stát průkopníky!), ale ne všechny vedou k požadovanému efektu a téměř všechny možné kombinace činidel v želatině a vodný roztok (doporučuje autor, zkušenost bude dobrá). Pamatujte, že želatina je bílkovina a je rozkládána některými činidly (pak se nevytvoří gelová vrstva). Výraznější kroužky by měly být získány pomocí co nejmenších zkumavek (lze použít i uzavřené skleněné zkumavky). Trpělivost je však klíčová, protože některé experimenty jsou velmi časově náročné (ale vyplatí se počkat; dobře tvarované prsteny jsou snadné? Nádhera!).

I když se vznik Liesegangova prstence může zdát jako chemická kuriozita (ve školách se o něm neuvádí), v přírodě je velmi rozšířený. Je fenomén zmíněný v článku příkladem mnohem širšího fenoménu? chemické oscilační reakce, při kterých dochází k periodickým změnám koncentrace substrátu. Liesegangské prstence jsou výsledkem těchto výkyvů ve vesmíru. Zajímavé jsou také reakce, které prokazují kolísání koncentrací v průběhu procesu, například periodické změny koncentrací glykolýzových činidel s největší pravděpodobností stojí za biologickými hodinami živých organismů.

zp8497586rq