Liesegang klingelt? faszinierende Kreationen der Natur

"Kreis des Teufels"

Bitte schauen Sie sich ein paar Fotos an, die lebende Organismen und Proben der unbelebten Natur zeigen: eine Bakterienkolonie auf einem Agarmedium, ein Schimmelpilz, der auf Früchten wächst, Pilze auf einem Stadtrasen und Mineralien - Achat, Malachit, Sandstein. Was haben alle Artikel gemeinsam? Dies ist ihre Struktur, die aus (mehr oder weniger genau definierten) konzentrischen Kreisen besteht. Chemiker nennen sie Liesegang klingelt.

Der Name dieser Strukturen kommt vom Namen des Entdeckers? Raphael Edouard Liesegang, obwohl er nicht der erste war, der sie beschrieb. Dies geschah 1855 durch Friedlieb Ferdinand Runge, der sich unter anderem mit der Durchführung chemischer Reaktionen auf Filterpapier beschäftigte. Erstellt von einem deutschen Chemiker?Selbst gewachsene Bilder? () können sicherlich als die ersten erhaltenen Liesegang-Ringe angesehen werden, und das Verfahren zu ihrer Herstellung ist die Papierchromatographie. Die Entdeckung wurde jedoch in der Welt der Wissenschaft nicht wahrgenommen? Runge tat es ein halbes Jahrhundert früher als geplant (der russische Botaniker Mikhail Semyonovich Tsvet, der zu Beginn des XNUMX. Jahrhunderts in Warschau arbeitete, ist ein bekannter Erfinder der Chromatographie). Nun, dies ist nicht der erste derartige Fall in der Geschichte der Wissenschaft; denn auch Entdeckungen müssen „pünktlich kommen“.

Raphael Edouard Liesegang (1869-1947)? Deutscher Chemiker und Unternehmer in der Fotoindustrie. Als Wissenschaftler untersuchte er die Chemie von Kolloiden und fotografischen Materialien. Er war berühmt für die Entdeckung von Strukturen, die als Liesegang-Ringe bekannt sind.

Den Ruhm des Entdeckers erlangte R. E. Liesegang, dem ein Zufall der Umstände half (auch nicht das erste Mal in der Geschichte der Wissenschaft?). Im Jahr 1896 ließ er einen Kristall aus Silbernitrat AgNO fallen.₃ auf einer Glasplatte, beschichtet mit einer Lösung von Kaliumdichromat (VI) K₂Cr₂O₇ in Gelatine (Liesegang interessierte sich für die Fotografie, und Dichromate werden noch heute in den sogenannten Edeltechniken der klassischen Fotografie, wie der Gummi- und Bromtechnik, verwendet). Konzentrische Kreise aus braunem Niederschlag aus Silber(VI)Ag-Chromat bildeten sich um einen Lapislazuli-Kristall.₂CrO₄ interessierte den deutschen Chemiker. Der Wissenschaftler begann eine systematische Untersuchung des beobachteten Phänomens und so wurden die Ringe schließlich nach ihm benannt.

Die von Liesegang beobachtete Reaktion entsprach der Gleichung (in abgekürzter Ionenform geschrieben):

In einer Dichromat- (oder Chromat-)Lösung stellt sich ein Gleichgewicht zwischen den Anionen ein

, abhängig von der Reaktion der Umgebung. Da Silber(VI)-chromat schlechter löslich ist als das Dichromat dieses Metalls, fällt es aus.

Er unternahm den ersten Versuch, das beobachtete Phänomen zu erklären. Wilhelm Friedrich Ostwald (1853-1932), Gewinner des Nobelpreises für Chemie 1909. Der deutsche Physikochemiker stellte fest, dass die Fällung eine Übersättigung der Lösung zur Bildung von Kristallisationskeimen erfordert. Andererseits ist die Bildung von Ringen mit dem Phänomen der Ionendiffusion in einem Medium verbunden, das ihre Bewegung verhindert (Gelatine). Die chemische Verbindung aus der wässrigen Schicht dringt tief in die Gelatineschicht ein. Die „eingefangenen“ Reaktantenionen werden zur Bildung eines Niederschlags verwendet. in Gelatine, was zur Erschöpfung der unmittelbar an den Niederschlag angrenzenden Bereiche führt (Ionen diffundieren in Richtung einer Konzentrationsabnahme).

Liesegang-Ringe in vitro

Kollidiert das Reagens aus der wässrigen Schicht aufgrund der Unmöglichkeit eines schnellen Konzentrationsausgleichs durch Konvektion (Mischen von Lösungen) mit einem anderen Bereich mit einer ausreichend hohen Konzentration an in Gelatine enthaltenen Ionen, nur in einiger Entfernung von der bereits gebildeten Schicht? das Phänomen wiederholt sich periodisch. Folglich entstehen Liesegang-Ringe als Ergebnis einer Fällungsreaktion, die unter Bedingungen schwieriger Vermischung der Reagenzien durchgeführt wird. Können Sie den Schichtaufbau einiger Mineralien auf ähnliche Weise erklären? Die Ionendiffusion findet in der dichten Umgebung geschmolzenen Magmas statt.

Auch die beringte Lebewelt ist das Ergebnis begrenzter Ressourcen. Teufelskreis? Es besteht aus Pilzen (seit jeher galt es als eine Spur der Wirkung „böser Geister“) und entsteht auf einfache Weise. Das Myzel wächst in alle Richtungen (unter der Erde, an der Oberfläche sind nur Fruchtkörper sichtbar). Wird der Boden nach einiger Zeit in der Mitte sterilisiert? Das Myzel stirbt ab, verbleibt nur am Rand und bildet eine ringförmige Struktur. Auch die Nutzung von Nahrungsressourcen in bestimmten Bereichen der Umwelt kann die Ringstruktur von Bakterien- und Schimmelpilzkolonien erklären.

Experimente mit Liesegang klingelt Sie können zu Hause durchgeführt werden (der Artikel beschreibt ein Beispiel eines Experiments; außerdem stellte Stefan Senkowski in der Ausgabe 8/2006 von Młodego Technika das Originalexperiment von Liesegang vor). Allerdings sollten Experimentatoren einige Punkte beachten. Theoretisch können sich Liesegang-Ringe bei jeder Fällungsreaktion bilden (die meisten davon sind in der Literatur nicht beschrieben, wir sind also möglicherweise Entdecker!), aber nicht alle führen zum gewünschten Effekt und fast alle möglichen Kombinationen von Reagenzien in Gelatine und wässriger Lösung Lösung (vom Autor vorgeschlagen, die Erfahrung wird erfolgreich sein).

Schimmel auf Obst

Denken Sie daran, dass Gelatine ein Protein ist und durch bestimmte Reagenzien zersetzt wird (dann bildet sich keine Gelschicht). Klarer definierte Ringe sollten durch Reagenzgläser mit möglichst geringem Durchmesser erzielt werden (es können auch verschlossene Glasröhrchen verwendet werden). Geduld ist jedoch der Schlüssel, da einige Experimente sehr lange dauern (aber das Warten lohnt sich; richtig geformte Ringe sind einfach? Wunderschön!).

Obwohl das Phänomen der Kreativität Liesegang klingelt Für uns mag es nur eine chemische Kuriosität sein (in der Schule wird es nicht erwähnt), in der Natur ist es jedoch weit verbreitet. Ist das im Artikel erwähnte Phänomen ein Beispiel für ein viel umfassenderes Phänomen? chemische Schwingungsreaktionen, bei denen periodische Änderungen der Konzentration des Substrats auftreten. Liesegang klingelt Sie sind das Ergebnis dieser Schwingungen im Raum. Interessant sind auch Reaktionen, die Konzentrationsschwankungen während des Prozesses zeigen, beispielsweise liegen periodische Änderungen der Konzentrationen glykolytischer Reagenzien höchstwahrscheinlich der biologischen Uhr lebender Organismen zugrunde.

Sehen Sie sich das Erlebnis an:

Chemie im Internet

?Abgrund? Im Internet gibt es viele Seiten, die für einen Chemiker von Interesse sein könnten. Ein wachsendes Problem ist jedoch die Überfülle an veröffentlichten Daten, teilweise auch von fragwürdiger Qualität. Nein? Ich möchte hier die brillanten Vorhersagen von Stanislaw Lem zitieren, der vor mehr als 40 Jahren in seinem Buch ?? verkündete, dass die Ausweitung der Informationsressourcen gleichzeitig deren Verfügbarkeit einschränkt.

Deshalb gibt es in der Chemie-Ecke eine Rubrik, in der die Adressen und Beschreibungen der interessantesten „Chemie“-Standorte veröffentlicht werden. Im Zusammenhang mit dem heutigen Artikel? Adressen, die zu Websites führen, die die Liesegang-Ringe beschreiben.

Originalwerk von F. F. Runge in digitaler Form (die PDF-Datei selbst steht unter der verkürzten Adresse zum Download bereit: http://tinyurl.com/38of2mv):

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

Website mit Adresse http://www.insilico.hu/liesegang/index.html Gibt es eine echte Wissenssammlung über Liesegang-Ringe? Entdeckungsgeschichte, Bildungstheorien und viele Fotografien.

Und zum Schluss noch etwas Besonderes? Film, der die Bildung von Ag-Sedimentringen zeigt₂CrO₄, die Arbeit eines polnischen Studenten, einem Kollegen von MT-Lesern. Natürlich habe ich es auf YouTube gepostet:

Es lohnt sich auch, eine Suchmaschine (insbesondere eine grafische) zu nutzen, indem Sie dort die entsprechenden Schlüsselwörter eingeben: „Ringe von Liesegang“, „Streifen von Liesegang“ oder einfach „Ringe von Liesegang“.

In einer Dichromat- (oder Chromat-)Lösung stellt sich ein Gleichgewicht zwischen den Anionen ein

und abhängig von der Reaktion der Umgebung. Da Silber(VI)-chromat schlechter löslich ist als das Dichromat dieses Metalls, fällt es aus.

Der erste Versuch, das beobachtete Phänomen zu erklären, wurde von Wilhelm Friedrich Ostwald (1853-1932) unternommen, dem Nobelpreisträger für Chemie im Jahr 1909. Der deutsche Physikochemiker stellte fest, dass die Fällung eine Übersättigung der Lösung zur Bildung von Kristallisationskeimen erfordert. Andererseits ist die Bildung von Ringen mit dem Phänomen der Ionendiffusion in einem Medium verbunden, das ihre Bewegung verhindert (Gelatine). Die chemische Verbindung aus der wässrigen Schicht dringt tief in die Gelatineschicht ein. Die „eingefangenen“ Reaktantenionen werden zur Bildung eines Niederschlags verwendet. in Gelatine, was zur Erschöpfung der unmittelbar an den Niederschlag angrenzenden Bereiche führt (Ionen diffundieren in Richtung einer Konzentrationsabnahme). Kollidiert das Reagens aus der wässrigen Schicht aufgrund der Unmöglichkeit eines schnellen Konzentrationsausgleichs durch Konvektion (Mischen von Lösungen) mit einem anderen Bereich mit einer ausreichend hohen Konzentration an in Gelatine enthaltenen Ionen, nur in einiger Entfernung von der bereits gebildeten Schicht? das Phänomen wiederholt sich periodisch. So entstehen Liesegang-Ringe als Ergebnis einer Fällungsreaktion, die unter schwierigen Mischbedingungen der Reagenzien durchgeführt wird. Können Sie den Schichtaufbau einiger Mineralien auf ähnliche Weise erklären? Die Ionendiffusion findet in der dichten Umgebung geschmolzenen Magmas statt.

Auch die beringte Lebewelt ist das Ergebnis begrenzter Ressourcen. Teufelskreis? Es besteht aus Pilzen (seit jeher galt es als eine Spur der Wirkung „böser Geister“) und entsteht auf einfache Weise. Das Myzel wächst in alle Richtungen (unter der Erde, an der Oberfläche sind nur Fruchtkörper sichtbar). Wird der Boden nach einiger Zeit in der Mitte sterilisiert? Das Myzel stirbt ab, verbleibt nur am Rand und bildet eine ringförmige Struktur. Auch die Nutzung von Nahrungsressourcen in bestimmten Bereichen der Umwelt kann die Ringstruktur von Bakterien- und Schimmelpilzkolonien erklären.

Experimente mit Liesegang-Ringen können zu Hause durchgeführt werden (ein Beispiel eines Experiments wird im Artikel beschrieben; außerdem stellte Stefan Senkowski in der Ausgabe 8/2006 von Młodego Technika das ursprüngliche Liesegang-Experiment vor). Allerdings sollten Experimentatoren einige Punkte beachten. Theoretisch können sich Liesegang-Ringe bei jeder Fällungsreaktion bilden (die meisten davon sind in der Literatur nicht beschrieben, wir sind also möglicherweise Entdecker!), aber nicht alle führen zum gewünschten Effekt und fast alle möglichen Kombinationen von Reagenzien in Gelatine und wässriger Lösung Lösung (vom Autor vorgeschlagen, die Erfahrung wird erfolgreich sein). Denken Sie daran, dass Gelatine ein Protein ist und durch bestimmte Reagenzien zersetzt wird (dann bildet sich keine Gelschicht). Klarer definierte Ringe sollten durch Reagenzgläser mit möglichst geringem Durchmesser erzielt werden (es können auch verschlossene Glasröhrchen verwendet werden). Geduld ist jedoch der Schlüssel, da einige Experimente sehr lange dauern (aber das Warten lohnt sich; richtig geformte Ringe sind einfach? Wunderschön!).

Auch wenn das Phänomen der Liesegang-Ringbildung nur wie eine chemische Kuriosität erscheinen mag (es wird in Schulen nicht erwähnt), ist es in der Natur sehr weit verbreitet. Ist das im Artikel erwähnte Phänomen ein Beispiel für ein viel umfassenderes Phänomen? chemische Schwingungsreaktionen, bei denen periodische Änderungen der Konzentration des Substrats auftreten. Liesegang-Ringe sind das Ergebnis dieser Schwingungen im Weltraum. Interessant sind auch Reaktionen, die Konzentrationsschwankungen während des Prozesses zeigen, beispielsweise liegen periodische Änderungen der Konzentrationen glykolytischer Reagenzien höchstwahrscheinlich der biologischen Uhr lebender Organismen zugrunde.

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