Кольцы Лізеганга? займальныя творы прыроды

"Кола д'ябла"

Паглядзіце, калі ласка, некалькі фатаграфій, на якіх намаляваны жывыя арганізмы і ўзоры нежывой прыроды: калонія бактэрый на агарызаваным асяроддзі, цвіль, якая расце на садавіне, грыбкі на гарадскім лужку і мінералы – агат, малахіт, пяшчанік. Што агульнае ва ўсіх прадметаў? Гэта іх структура, якая складаецца з (больш-менш выразна акрэсленых) канцэнтрычных акружнасцяў. Хімікі назавуць іх Кольцы Лізеганга.

Назва гэтых збудаванняў паходзіць ад імя першаадкрывальніка? Рафаэль Эдуард Лізеганг, хаця ён і не быў першым, хто іх апісаў. Гэта было зроблена ў 1855 годзе Фрылібам Фердынандам Рунге, які займаўся, у прыватнасці, правядзенне хімічных рэакцый на фільтравальнай паперы. Створаны нямецкім хімікам? Самастойна вырашчаныя выявы? () Безумоўна можна лічыць першымі атрыманымі кольцамі Лізеганга, а метад іх атрымання - папяровай храматаграфіяй. Аднак адкрыццё не было заўважана ў свеце навукі? Рунге зрабіў гэта на паўстагоддзя раней тэрміна (рускі батанік Міхась Сямёнавіч Колер, які працаваў у Варшаве ў пачатку XX стагоддзі, — шырока вядомы вынаходнік храматаграфіі). Што ж, гэта не першы такі выпадак у гісторыі навукі; бо нават адкрыцці павінны "прыходзіць своечасова".

Рафаэль Эдуард Лізеганг (1869-1947)? Нямецкі хімік і прадпрымальнік у фотаіндустрыі. Як вучоны займаўся хіміяй калоідаў і фотаматэрыялаў. Ён быў вядомы адкрыццём структур, вядомых як кольцы Лізеганга.

Славу першаадкрывальніка заслужыў Р. Е. Лізеганг, якому дапамог збег абставінаў (таксама не ўпершыню ў гісторыі навукі?). У 1896 годзе ён выпусціў крышталь нітрату срэбра AgNO.₃ на шкляной пласцінцы, пакрытай растворам дихромата калія (VI) K₂Cr₂O₇ у жэлаціне (Лізеганг цікавіўся фатаграфіяй, а дихроматы да гэтага часу выкарыстоўваюцца ў так званых высакародных тэхніках класічнай фатаграфіі, напрыклад, у тэхніцы каучуку і брому). Канцэнтрычныя колы карычневага асадка храмата срэбра (VI) Ag, адукаваныя вакол крышталя блакіту.₂CrO₄ зацікавіў нямецкага хіміка. Навуковец пачаў сістэматычнае вывучэнне назіранай з'явы і таму кольцы ў выніку былі названыя ў яго гонар.

Назіраная Лізегангам рэакцыя адпавядала раўнанню (запісанаму ў скарочанай іённай форме):

У растворы дихромата (або храмата) усталёўваецца раўнавагу паміж аніёнамі

, у залежнасці ад рэакцыі навакольнага асяроддзя. Паколькі храмат срэбра (VI) менш растваральны, чым дихромат гэтага металу, ён выпадае ў асадак.

Ён распачаў першую спробу растлумачыць назіраную з'яву. Вільгельм Фрыдрых Оствальд (1853-1932), лаўрэат Нобелеўскай прэміі па хіміі 1909 года. Нямецкі фізіка-хімік заявіў, што аблога патрабуе перанасычэння раствора для адукацыі зародкаў крышталізацыі. З іншага боку, адукацыя кольцаў звязана са з'явай дыфузіі іёнаў у асяроддзі, якая перашкаджае іх руху (жэлацін). Хімічнае злучэнне з воднага пласта глыбока пранікае ў жэлацінавы пласт. Іёны «захопленага» рэагента выкарыстоўваюцца для ўтварэння асадка. у жэлаціне, што прыводзіць да збяднення ўчасткаў, непасрэдна прылеглых да ўлягання (іёны дыфузіююць у бок памяншэння канцэнтрацыі).

Кольцы Лізеганга ў прабірцы

З-за немагчымасці хуткага выраўноўвання канцэнтрацый канвекцыяй (змешваннем раствораў) рэагент з воднага пласта сутыкаецца з іншай вобласцю з досыць высокай канцэнтрацыяй іёнаў, якія змяшчаюцца ў жэлаціне, толькі на некаторай адлегласці ад ужо які ўтварыўся пласта? з'ява перыядычна паўтараецца. Такім чынам, кольцы Лізеганга ўтворацца ў выніку рэакцыі аблогі, якая праводзіцца ва ўмовах абцяжаранага змешвання рэагентаў. Ці можаце вы падобнай выявай растлумачыць адукацыю слаістай структуры некаторых мінералаў? Дыфузія іёнаў адбываецца ў шчыльным асяроддзі расплаўленай магмы.

Кальцавы жывы свет таксама з'яўляецца вынікам абмежаванасці рэсурсаў. Кола д'ябла? складзены з грыбоў (звеку стагоддзяў які лічыўся следам дзеяння «нячыстай сілы»), ён узнікае простым шляхам. Міцэлій разрастаецца ва ўсе бакі (пад зямлёй, на паверхні бачныя толькі пладовыя целы). Праз нейкі час глеба становіцца стэрылізаванай у цэнтры? міцэлій адмірае, застаючыся толькі на перыферыі, утвараючы колцападобнай структуру. Выкарыстанне харчовых рэсурсаў у пэўных зонах асяроддзя таксама можа растлумачыць колцавую структуру калоній бактэрый і плесневых грыбоў.

Эксперыменты з Кольцы Лізеганга іх можна праводзіць дома (у артыкуле апісаны прыклад эксперыменту; акрамя таго, у выпуску Młodego Technika ад 8/2006 г. Стэфан Сянкоўскі прадставіў арыгінальны эксперымент Лізеганга). Аднак варта звярнуць увагу эксперыментатараў на некалькі момантаў. Тэарэтычна кольцы Лізеганга могуць утварацца ў любой рэакцыі аблогі (большасць з іх не апісаны ў літаратуры, так што мы можам стаць першаадкрывальнікамі!), але не ўсе яны прыводзяць да жаданага эфекту і практычна ўсе магчымыя камбінацыі рэагентаў у жэлаціне і водны раствор (прапанавана аўтарам, вопыт будзе ўдалым).

Цвіль на садавіне

Памятайце, што жэлацін з'яўляецца бялком і расшчапляецца некаторымі рэагентамі (тады пласт геля не ўтворыцца). Больш выразна выяўленыя кольцы варта атрымліваць, выкарыстоўваючы прабіркі як мага меншага дыяметра (можна выкарыстоўваць і герметычныя шкляныя прабіркі). Цярпенне з'яўляецца ключом, аднак, паколькі некаторыя вопыты патрабуюць вельмі шмат часу (але гэта каштуе чаканні; правільна сфармаваныя кольцы проста? Прыгожа!).

Хаця феномен творчасці Кольцы Лізеганга можа здацца нам толькі хімічным дзівоцтвам (у школах пра яе не згадваюць), яна вельмі шырока распаўсюджана ў прыродзе. З'ява, згаданае ў артыкуле, з'яўляецца прыкладам значна шырэйшай з'явы? хімічныя вагальныя рэакцыі, у ходзе якіх адбываюцца перыядычныя змены канцэнтрацыі субстрата. Кольцы Лізеганга яны з'яўляюцца вынікам гэтых ваганняў у прасторы. Цікавыя таксама рэакцыі, якія дэманструюць ваганні канцэнтрацый у ходзе працэсу, напрыклад, перыядычныя змены канцэнтрацый рэагентаў гліколізу, хутчэй за ўсё, ляжаць у аснове біялагічных гадзін жывых арганізмаў.

Глядзіце вопыт:

Хімія ў сетцы

?Бездна? Інтэрнэт утрымоўвае мноства сайтаў, якія могуць быць цікавыя хіміку. Аднак якая расце праблемай з'яўляецца лішак публікуемых дадзеных, часам таксама сумнеўнай якасці. Не? будзе цытаваць тут бліскучыя прадказанні Станіслава Лема, які ўжо больш за 40 гадоў таму ў сваёй кнізе ?? абвясціў, што пашырэнне інфармацыйных рэсурсаў адначасова абмяжоўвае іх даступнасць.

Таму ў кутку хіміі ёсць раздзел, у якім будуць публікавацца адрасы і апісанні найболей цікавых «хімічных» сайтаў. У сувязі з сённяшнім артыкулам? адрасы, якія вядуць на сайты, якія апісваюць кольцы Лізеганга.

Арыгінальная праца Ф. Ф. Рунге ў лічбавым выглядзе (сам файл у фармаце PDF даступны для запампоўкі па скарочаным адрасе: http://tinyurl.com/38of2mv):

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

Сайт з адрасам http://www.insilico.hu/liesegang/index.html з'яўляецца сапраўдным зборнікам ведаў аб кольцах Лізеганга? гісторыя адкрыцця, тэорыі адукацыі і мноства фатаграфій.

І, нарэшце, нешта асаблівае? плёнка, якая паказвае адукацыю ападкавых кольцаў Ag₂CrO₄, праца польскага студэнта, аднагодка чытачоў МТ. Вядома, выклаў на YouTube:

Таксама варта скарыстацца пошукавікам (асабліва графічным), увёўшы ў яго адпаведныя ключавыя словы: "Кольцы Лізеганга", "Палосы Лізеганга" або проста "Кольцы Лізеганга".

У растворы дихромата (або храмата) усталёўваецца раўнавагу паміж аніёнамі

і, у залежнасці ад рэакцыі навакольнага асяроддзя. Паколькі храмат срэбра (VI) менш растваральны, чым дихромат гэтага металу, ён выпадае ў асадак.

Першая спроба растлумачыць назіраную з'яву была зроблена Вільгельмам Фрыдрыхам Оствальдам (1853-1932), лаўрэатам Нобелеўскай прэміі па хіміі ў 1909 годзе. Нямецкі фізіка-хімік заявіў, што аблога патрабуе перанасычэння раствора для адукацыі зародкаў крышталізацыі. З іншага боку, адукацыя кольцаў звязана са з'явай дыфузіі іёнаў у асяроддзі, якая перашкаджае іх руху (жэлацін). Хімічнае злучэнне з воднага пласта глыбока пранікае ў жэлацінавы пласт. Іёны «захопленага» рэагента выкарыстоўваюцца для ўтварэння асадка. у жэлаціне, што прыводзіць да збяднення ўчасткаў, непасрэдна прылеглых да ўлягання (іёны дыфузіююць у бок памяншэння канцэнтрацыі). З-за немагчымасці хуткага выраўноўвання канцэнтрацый канвекцыяй (змешваннем раствораў) рэагент з воднага пласта сутыкаецца з іншай вобласцю з досыць высокай канцэнтрацыяй іёнаў, якія змяшчаюцца ў жэлаціне, толькі на адлегласці ад ужо які ўтварыўся пласта? з'ява перыядычна паўтараецца. Такім чынам, кольцы Лізеганга ўтворацца ў выніку рэакцыі аблогі, якая праводзіцца ва ўмовах абцяжаранага мяшання рэагентаў. Ці можаце вы падобнай выявай растлумачыць фармаванне слаістай структуры некаторых мінералаў? Дыфузія іёнаў адбываецца ў шчыльным асяроддзі расплаўленай магмы.

Эксперыменты з кольцамі Лізеганга можна праводзіць дома (прыклад эксперыменту апісаны ў артыкуле; акрамя таго, у выпуску Młodego Technika ад 8/2006 г. Стэфан Сянкоўскі прадставіў арыгінальны эксперымент Лізеганга). Аднак варта звярнуць увагу эксперыментатараў на некалькі момантаў. Тэарэтычна кольцы Лізеганга могуць утварацца ў любой рэакцыі аблогі (большасць з іх не апісаны ў літаратуры, так што мы можам стаць першаадкрывальнікамі!), але не ўсе яны прыводзяць да жаданага эфекту і практычна ўсе магчымыя камбінацыі рэагентаў у жэлаціне і водны раствор (прапанавана аўтарам, вопыт будзе ўдалым). Памятайце, што жэлацін з'яўляецца бялком і расшчапляецца некаторымі рэагентамі (тады пласт геля не ўтворыцца). Больш выразна выяўленыя кольцы варта атрымліваць, выкарыстоўваючы прабіркі як мага меншага дыяметра (можна выкарыстоўваць і герметычныя шкляныя прабіркі). Цярпенне з'яўляецца ключом, аднак, паколькі некаторыя вопыты патрабуюць вельмі шмат часу (але гэта каштуе чаканні; правільна сфармаваныя кольцы проста? Прыгожа!).

Хоць з'ява адукацыі кольца Лізеганга можа здацца толькі хімічным дзівоцтвам (пра яго не згадваюць у школах), яно вельмі шырока распаўсюджана ў прыродзе. З'ява, згаданае ў артыкуле, з'яўляецца прыкладам значна шырэйшай з'явы? хімічныя вагальныя рэакцыі, у ходзе якіх адбываюцца перыядычныя змены канцэнтрацыі субстрата. Кольцы Лізеганга з'яўляюцца вынікам гэтых ваганняў у прасторы. Цікавыя таксама рэакцыі, якія дэманструюць ваганні канцэнтрацый у ходзе працэсу, напрыклад, перыядычныя змены канцэнтрацый рэагентаў гліколізу, хутчэй за ўсё, ляжаць у аснове біялагічных гадзін жывых арганізмаў.

zp8497586rq