Кільця Лізегангу? захоплюючі твори природи

"Коло диявола"

Подивіться, будь ласка, кілька фотографій, на яких зображені живі організми та зразки неживої природи: колонія бактерій на агаризованому середовищі, пліснява на фруктах, грибки на міській галявині та мінерали – агат, малахіт, піщаник. Що спільного у всіх предметів? Це їх структура, що складається з (більш-менш чітко окреслених) концентричних кіл. Хіміки назвуть їх Кільця Лізегангу.

Назва цих споруд походить від імені першовідкривача? Рафаель Едуард Лізеганг, хоч він і не був першим, хто їх описав. Це було зроблено в 1855 році Фрідлібом Фердинандом Рунґе, який займався, зокрема, проведення хімічних реакцій на фільтрувальному папері. Створено німецьким хіміком? Самостійно вирощені зображення? () Безумовно можна вважати першими отриманими кільцями Лізеганга, а метод їх отримання – паперовою хроматографією. Однак відкриття не було помічене у світі науки? Рунге зробив це на півстоліття раніше терміну (російський ботанік Михайло Семенович Колір, який працював у Варшаві на початку XX століття, – широко відомий винахідник хроматографії). Що ж, це не перший подібний випадок в історії науки; адже навіть відкриття мають “приходити вчасно”.

Рафаель Едуард Лізеганг (1869-1947)? Німецький хімік та підприємець у фотоіндустрії. Як вчений займався хімією колоїдів та фотоматеріалів. Він був відомий відкриттям структур, відомих як кільця Лізегангу.

Славу першовідкривача заслужив Р. Є. Лізеганг, якому допоміг збіг обставин (теж не вперше в історії науки?). У 1896 році він упустив кристал нітрату срібла AgNO.₃ на скляній пластинці, покритій розчином дихромату калію (VI) K₂Cr₂O₇ у желатині (Лізеганг цікавився фотографією, а дихромати досі використовуються в так званих шляхетних техніках класичної фотографії, наприклад, у техніці каучуку та брому). Концентричні кола коричневого осаду хромату срібла (VI) Ag утворені навколо кристала лазуриту.₂CrO₄ зацікавив німецький хімік. Вчений почав систематичне вивчення явища, що спостерігається, і тому кільця в результаті були названі на його честь.

Реакція, що спостерігалася Лізегангом, відповідала рівнянню (записаному в скороченій іонній формі):

У розчині дихромату (або хромату) встановлюється рівновага між аніонами

, Залежно від реакції навколишнього середовища. Оскільки хромат срібла (VI) менш розчинний, ніж дихромат цього металу, він випадає осад.

Він зробив першу спробу пояснити явище, що спостерігається. Вільгельм Фрідріх Оствальд (1853-1932), лауреат Нобелівської премії з хімії 1909 року. Німецький фізико-хімік заявив, що осадження потребує перенасичення розчину для утворення зародків кристалізації. З іншого боку, утворення кілець пов'язане з явищем дифузії іонів у середовищі, що перешкоджає їхньому руху (желатин). Хімічна сполука з водного шару глибоко проникає у желатиновий шар. Іони «захопленого» реагенту використовуються для утворення осаду. у желатині, що призводить до збіднення ділянок, що безпосередньо примикають до осаду (іони дифундують у бік зменшення концентрації).

Кільця Лізегангу у пробірці

Через неможливість швидкого вирівнювання концентрацій конвекцією (змішенням розчинів) реагент з водного шару стикається з іншою областю з досить високою концентрацією іонів, що містяться в желатині, лише на деякій відстані від шару, що вже утворився? явище періодично повторюється. Отже, кільця Лізеганга утворюються внаслідок реакції осадження, що проводиться в умовах утрудненого змішування реагентів. Чи можете ви подібним чином пояснити утворення шаруватої структури деяких мінералів? Дифузія іонів відбувається у щільному середовищі розплавленої магми.

Кільцевий живий світ також є наслідком обмеженості ресурсів. Коло диявола? складений із грибів (споконвіку вважався слідом дії «нечистої сили»), він виникає простим шляхом. Міцелій розростається на всі боки (під землею, на поверхні видно тільки плодові тіла). Через якийсь час ґрунт стає стерилізованим у центрі? міцелій відмирає, залишаючись лише на периферії, утворюючи кільцеподібну структуру. Використання харчових ресурсів у певних зонах середовища також може пояснити кільцеву структуру колоній бактерій та цвілевих грибів.

експерименти з Кільця Лізегангу їх можна проводити вдома (у статті описаний приклад експерименту; крім того, у випуску Młodego Technika від 8/2006 р. Стефан Сенковськи представив оригінальний експеримент Лізеганга). Проте, варто звернути увагу експериментаторів на кілька моментів. Теоретично кільця Лізеганга можуть утворюватися в будь-якій реакції осадження (більшість з них не описані в літературі, так що ми можемо стати першовідкривачами!), але не всі вони призводять до бажаного ефекту та практично всі можливі комбінації реагентів у желатині та водний розчин (запропоновано автором, досвід буде успішним).

Цвіль на фруктах

Пам'ятайте, що желатин є білком та розщеплюється деякими реагентами (тоді шар гелю не утворюється). Більш чітко виражені кільця слід отримувати, використовуючи пробірки якнайменшого діаметра (можна використовувати і герметичні скляні пробірки). Терпіння є ключем, однак, оскільки деякі досліди вимагають дуже багато часу (але це коштує очікування; правильно сформовані кільця просто? Гарно!).

Хоча феномен творчості Кільця Лізегангу може здатися нам тільки хімічною дивиною (у школах про неї не згадують), вона дуже поширена в природі. Явище, згадане у статті, є прикладом значно ширшого явища? хімічні коливальні реакції, у яких відбуваються періодичні зміни концентрації субстрату. Кільця Лізегангу вони є результатом цих коливань у просторі. Цікаві також реакції, що демонструють коливання концентрацій у ході процесу, наприклад, періодичні зміни концентрацій реагентів гліколізу, швидше за все, лежать в основі біологічного годинника живих організмів.

Дивіться досвід:

Хімія у мережі

?Бездна? Інтернет містить безліч сайтів, які можуть бути цікавими для хіміки. Однак зростаючою проблемою є надлишок даних, що публікуються, іноді також сумнівної якості. Ні? цитуватиме тут блискучі пророцтва Станіслава Лема, який вже понад 40 років тому у своїй книзі ?? проголосив, що розширення інформаційних ресурсів одночасно обмежує їхню доступність.

Тому в куточку хімії є розділ, в якому публікуватимуться адреси та описи найцікавіших «хімічних» сайтів. У зв'язку із сьогоднішньою статтею? адреси, що ведуть на сайти, що описують кільця Лізегангу.

Оригінальна робота Ф. Ф. Рунге у цифровому вигляді (сам файл у форматі PDF доступний для скачування за скороченою адресою: http://tinyurl.com/38of2mv):

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

Сайт з адресою http://www.insilico.hu/liesegang/index.html є справжньою збіркою знань про кільця Лізегангу? історія відкриття, теорії освіти та безліч фотографій.

І нарешті щось особливе? плівка, що показує утворення осадових кілець Ag₂CrO₄, робота польського студента, однолітка читачів МТ Звичайно, виклав на YouTube:

Також варто скористатися пошуковою системою (особливо графічною), ввівши в нього відповідні ключові слова: «Кільця Лізеганга», «Смуги Лізеганга» або просто «Кільця Лізеганга».

У розчині дихромату (або хромату) встановлюється рівновага між аніонами

та, залежно від реакції навколишнього середовища. Оскільки хромат срібла (VI) менш розчинний, ніж дихромат цього металу, він випадає осад.

Перша спроба пояснити явище була зроблена Вільгельмом Фрідріхом Оствальдом (1853-1932), лауреатом Нобелівської премії з хімії в 1909 році. Німецький фізико-хімік заявив, що осадження потребує перенасичення розчину для утворення зародків кристалізації. З іншого боку, утворення кілець пов'язане з явищем дифузії іонів у середовищі, що перешкоджає їхньому руху (желатин). Хімічна сполука з водного шару глибоко проникає у желатиновий шар. Іони «захопленого» реагенту використовуються для утворення осаду. у желатині, що призводить до збіднення ділянок, що безпосередньо примикають до осаду (іони дифундують у бік зменшення концентрації). Через неможливість швидкого вирівнювання концентрацій конвекцією (змішенням розчинів) реагент з водного шару стикається з іншою областю з досить високою концентрацією іонів, що містяться в желатині, тільки на відстані від шару, що вже утворився? явище періодично повторюється. Таким чином, кільця Лізеганга утворюються в результаті реакції осадження, що проводиться в умовах утрудненого перемішування реагентів. Чи можете ви подібним чином пояснити формування шаруватої структури деяких мінералів? Дифузія іонів відбувається у щільному середовищі розплавленої магми.

Експерименти з кільцями Лізеганга можна проводити вдома (приклад експерименту описаний у статті; крім того, у випуску Młodego Technika від 8/2006 р. Стефан Сенковський представив оригінальний експеримент Лізеганга). Проте, варто звернути увагу експериментаторів на кілька моментів. Теоретично кільця Лізеганга можуть утворюватися в будь-якій реакції осадження (більшість з них не описані в літературі, так що ми можемо стати першовідкривачами!), але не всі вони призводять до бажаного ефекту та практично всі можливі комбінації реагентів у желатині та водний розчин (запропоновано автором, досвід буде успішним). Пам'ятайте, що желатин є білком та розщеплюється деякими реагентами (тоді шар гелю не утворюється). Більш чітко виражені кільця слід отримувати, використовуючи пробірки якнайменшого діаметра (можна використовувати і герметичні скляні пробірки). Терпіння є ключем, однак, оскільки деякі досліди вимагають дуже багато часу (але це коштує очікування; правильно сформовані кільця просто? Гарно!).

Хоча явище утворення кільця Лізеганга може здатися лише хімічною дивиною (про нього не згадують у школах), воно дуже поширене в природі. Явище, згадане у статті, є прикладом значно ширшого явища? хімічні коливальні реакції, у яких відбуваються періодичні зміни концентрації субстрату. Кільця Лізеганга є результатом цих коливань у просторі. Цікаві також реакції, що демонструють коливання концентрацій у ході процесу, наприклад, періодичні зміни концентрацій реагентів гліколізу, швидше за все, лежать в основі біологічного годинника живих організмів.

zp8497586rq