Пръстени Liesegang? завладяващи творения на природата

"Кръгът на дявола"

Моля, разгледайте няколко снимки, показващи живи организми и проби от неживата природа: колония от бактерии върху агарна среда, плесен, растяща върху плодове, гъбички върху градска морава и минерали - ахат, малахит, пясъчник. Какво е общото между всички елементи? Това е тяхната структура, състояща се от (повече или по-малко добре дефинирани) концентрични кръгове. Химиците ги наричат Пръстени на Лизеганг.

Името на тези структури идва от името на откривателя? Рафаел Едуард Лизеганг, въпреки че не е първият, който ги описва. Това е направено през 1855 г. от Фридлиб Фердинанд Рунге, който е участвал, наред с други неща, в провеждането на химични реакции върху филтърна хартия. Създадени от немски химик? Саморасли изображения? () със сигурност могат да се считат за първите получени пръстени на Liesegang, а методът за тяхното получаване е хартиена хроматография. Откритието обаче не беше забелязано в света на науката? Рунге го направи половин век по-рано (руският ботаник Михаил Семьонович Цвет, работил във Варшава в началото на XNUMX век, е известен изобретател на хроматографията). Е, това не е първият подобен случай в историята на науката; защото дори откритията трябва да „дойдат навреме“.

Рафаел Едуард Лизеганг (1869-1947)? Немски химик и предприемач във фотографската индустрия. Като учен той изучава химията на колоидите и фотографските материали. Той беше известен с откриването на структури, известни като пръстени на Лизеганг.

Славата на откривателя е спечелена от Р. Е. Лизеганг, който е подпомогнат от стечение на обстоятелствата (също не за първи път в историята на науката?). През 1896 г. той пусна кристал от сребърен нитрат AgNO.₃ върху стъклена плоча, покрита с разтвор на калиев дихромат (VI) K₂Cr₂O₇ в желатин (Лизеганг се интересуваше от фотография, а дихроматите все още се използват в така наречените благородни техники на класическата фотография, например в техниката на каучук и бром). Концентрични кръгове от кафява утайка от сребърен(VI)Ag хромат, образувани около кристал лапис лазули.₂СгОз₄ заинтересува немския химик. Ученият започва систематично изследване на наблюдаваното явление и затова пръстените в крайна сметка са кръстени на него.

Реакцията, наблюдавана от Лизеганг, съответства на уравнението (написано в съкратена йонна форма):

В разтвор на дихромат (или хромат) се установява равновесие между анионите

, в зависимост от реакцията на околната среда. Тъй като сребърният (VI) хромат е по-малко разтворим от сребърния (VI) дихромат, той се утаява.

Той прави първия опит да обясни наблюдаваното явление. Вилхелм Фридрих Оствалд (1853-1932), носител на Нобелова награда за химия за 1909 г. Германският физикохимик заяви, че утаяването изисква пренасищане на разтвора, за да се образуват кристализационни ядра. От друга страна, образуването на пръстени е свързано с явлението дифузия на йони в среда, която пречи на тяхното движение (желатин). Химичното съединение от водния слой прониква дълбоко в желатиновия слой. Йоните на "уловения" реагент се използват за образуване на утайка. в желатина, което води до изчерпване на областите, непосредствено съседни на утайката (йони дифундират в посока на намаляване на концентрацията).

Лизеганг пръстени ин витро

Поради невъзможността за бързо изравняване на концентрациите чрез конвекция (смесване на разтвори), реагентът от водния слой сблъсква ли се с друга област с достатъчно висока концентрация на йони, съдържащи се в желатина, само на определено разстояние от вече образувания слой? явлението се повтаря периодично. Следователно пръстените на Лизеганг се образуват в резултат на реакцията на утаяване, проведена при условия на трудно смесване на реагентите. Можете ли да обясните слоевата структура на някои минерали по подобен начин? Дифузията на йони се извършва в плътна среда от разтопена магма.

Опръстенения жив свят също е резултат от ограничените ресурси. Кръгът на дявола? съставен от гъби (от незапомнени времена се смяташе за следа от действието на „зли духове“), възниква по прост начин. Мицелът расте във всички посоки (под земята, на повърхността се виждат само плодните тела). След известно време почвата се стерилизира в центъра? мицелът отмира, остава само по периферията, образувайки пръстеновидна структура. Използването на хранителни ресурси в определени области на околната среда може също да обясни пръстеновидната структура на бактериалните и плесенните колонии.

експерименти Пръстени на Лизеганг те могат да се провеждат у дома (пример за експеримент е описан в статията; освен това в изданието на Młodego Technika от 8/2006 г. Стефан Сиенковски представи оригиналния експеримент на Лизеганг). Въпреки това си струва да се обърне внимание на експериментаторите на няколко точки. Теоретично пръстените на Лизеганг могат да се образуват при всяка реакция на утаяване (повечето от тях не са описани в литературата, така че можем да станем пионери!), но не всички водят до желания ефект и почти всички възможни комбинации от реагенти в желатина и воден разтвор (предложено от автора, опитът ще бъде добър).

мухъл върху плодовете

Не забравяйте, че желатинът е протеин и се разгражда от някои реагенти (тогава не се образува гел слой). По-изразени пръстени трябва да се получат, като се използват възможно най-малки епруветки (може да се използват и запечатани стъклени епруветки). Търпението обаче е от ключово значение, тъй като някои експерименти отнемат много време (но си струва чакането; добре оформените пръстени са лесни? Красиви!).

Въпреки че феноменът на творчеството Пръстени на Лизеганг може да ни се стори само химическо любопитство (не го споменават в училищата), много е разпространено в природата. Дали споменатото в статията явление е пример за много по-широко явление? химични колебателни реакции, по време на които възникват периодични промени в концентрацията на субстрата. Пръстени на Лизеганг те са резултат от тези флуктуации в пространството. Интерес представляват и реакциите, които демонстрират колебания в концентрациите по време на процеса, например, периодичните промени в концентрациите на гликолизните реагенти, най-вероятно са в основата на биологичния часовник на живите организми.

Вижте опит:

Химия в мрежата

?Пропаст? Интернет съдържа много сайтове, които могат да представляват интерес за един химик. Все по-голям проблем обаче е изобилието от публикувани данни, понякога и със съмнително качество. Не? ще цитирам тук брилянтните предсказания на Станислав Лем, който преди повече от 40 години в книгата си ?? прокламира, че разширяването на информационните ресурси едновременно ограничава тяхната наличност.

Затова в ъгъла по химия има раздел, в който ще бъдат публикувани адреси и описания на най-интересните „химически“ сайтове. Свързано с днешната статия? адреси, водещи до сайтове, описващи пръстени на Лизеганг.

Оригиналното произведение на F. F. Runge в цифров вид (самият PDF файл е достъпен за изтегляне на съкратения адрес: http://tinyurl.com/38of2mv):

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

Уебсайт с адрес http://www.insilico.hu/liesegang/index.html е истински сборник от знания за пръстените на Лизеганг? историята на откритието, теориите на образованието и много снимки.

И накрая нещо специално? филм, показващ образуването на пръстен за утаяване на Ag₂СгОз₄, дело на полски студент, връстник на читателите на МТ. Разбира се, публикувано в YouTube:

Също така си струва да използвате търсачка (особено графична), като въведете съответните ключови думи в нея: „Пръстени на Лизеганг“, „Лизегангови ленти“ или просто „Пръстени на Лизеганг“.

В разтвор на дихромат (или хромат) се установява равновесие между анионите

и в зависимост от реакцията на околната среда. Тъй като сребърният (VI) хромат е по-малко разтворим от сребърния (VI) дихромат, той се утаява.

Първият опит да се обясни наблюдаваното явление е направен от Вилхелм Фридрих Оствалд (1853-1932), носител на Нобелова награда за химия през 1909 г. Германският физикохимик заяви, че утаяването изисква пренасищане на разтвора, за да се образуват кристализационни ядра. От друга страна, образуването на пръстени е свързано с явлението дифузия на йони в среда, която пречи на тяхното движение (желатин). Химичното съединение от водния слой прониква дълбоко в желатиновия слой. Йоните на "уловения" реагент се използват за образуване на утайка. в желатина, което води до изчерпване на областите, непосредствено съседни на утайката (йони дифундират в посока на намаляване на концентрацията). Поради невъзможността за бързо изравняване на концентрациите чрез конвекция (смесване на разтвори), реагентът от водния слой се сблъсква с друга област с достатъчно висока концентрация на йони, съдържащи се в желатина, само на разстояние от вече образувания слой? явлението се повтаря периодично. По този начин пръстените на Лизеганг се образуват в резултат на реакцията на утаяване, проведена при условия на трудно смесване на реагентите. Можете ли да обясните по подобен начин образуването на слоеста структура на някои минерали? Дифузията на йони се извършва в плътна среда от разтопена магма.

Експерименти с пръстени на Лизеганг могат да се провеждат у дома (пример за експеримент е описан в статията; освен това в изданието на Młodego Technika от 8/2006 г. Стефан Сиенковски представи оригиналния експеримент на Лизеганг). Въпреки това си струва да се обърне внимание на експериментаторите на няколко точки. Теоретично пръстените на Лизеганг могат да се образуват при всяка реакция на утаяване (повечето от тях не са описани в литературата, така че можем да станем пионери!), но не всички водят до желания ефект и почти всички възможни комбинации от реагенти в желатина и воден разтвор (предложено от автора, опитът ще бъде добър). Не забравяйте, че желатинът е протеин и се разгражда от някои реагенти (тогава не се образува гел слой). По-изразени пръстени трябва да се получат, като се използват възможно най-малки епруветки (може да се използват и запечатани стъклени епруветки). Търпението обаче е от ключово значение, тъй като някои експерименти отнемат много време (но си струва чакането; добре оформените пръстени са лесни? Красиви!).

Въпреки че образуването на пръстена Liesegang може да изглежда като химическо любопитство (не се споменава в училищата), той е много разпространен в природата. Дали споменатото в статията явление е пример за много по-широко явление? химични колебателни реакции, по време на които възникват периодични промени в концентрацията на субстрата. Пръстените на Лизеганг са резултат от тези колебания в пространството. Интерес представляват и реакциите, които демонстрират колебания в концентрациите по време на процеса, например, периодичните промени в концентрациите на гликолизните реагенти, най-вероятно са в основата на биологичния часовник на живите организми.

zp8497586rq