Liesegang hringir? heillandi sköpun náttúrunnar

"Hringur djöfulsins"

Vinsamlega skoðaðu nokkrar ljósmyndir sem sýna lifandi lífverur og sýni af líflausri náttúru: bakteríaþyrping á agarmiðli, mygla sem vex á ávöxtum, sveppi á borgargarði og steinefni - agat, malakít, sandsteinn. Hvað eiga allir hlutir sameiginlegt? Þetta er uppbygging þeirra, sem samanstendur af (meira eða minna vel skilgreindum) sammiðja hringjum. Efnafræðingar kalla þá Liesegang hringir.

Nafn þessara mannvirkja kemur frá nafni uppgötvandans? Raphael Edouard Liesegang, þó hann hafi ekki verið fyrstur til að lýsa þeim. Þetta gerði Friedlieb Ferdinand Runge árið 1855 sem tók meðal annars þátt í að framkvæma efnahvörf á síupappír. Búið til af þýskum efnafræðingi? Sjálfvaxnar myndir? () geta vissulega talist fyrstu Liesegang hringirnir sem fengust og aðferðin við gerð þeirra er pappírsskiljun. Hins vegar var ekki tekið eftir uppgötvuninni í heimi vísindanna? Runge gerði það hálfri öld á undan áætlun (rússneski grasafræðingurinn Mikhail Semyonovich Tsvet, sem starfaði í Varsjá í byrjun XNUMX. aldar, er þekktur uppfinningamaður litskiljunar). Jæja, þetta er ekki fyrsta slíka tilfellið í sögu vísinda; því jafnvel uppgötvanir verða að „koma á réttum tíma“.

Raphael Eduard Liesegang (1869-1947)? Þýskur efnafræðingur og frumkvöðull í ljósmyndageiranum. Sem vísindamaður rannsakaði hann efnafræði kolloida og ljósmyndaefna. Hann var frægur fyrir að uppgötva mannvirki sem kallast Liesegang hringir.

Frægð uppgötvanda var áunnið af R. E. Liesegang, sem var hjálpað af samblandi af aðstæðum (einnig ekki í fyrsta skipti í sögu vísinda?). Árið 1896 lét hann kristal af silfurnítrati AgNO falla.₃ á glerplötu húðuð með lausn af kalíumdíkrómati (VI) K₂Cr₂O₇ í gelatíni (Liesegang hafði áhuga á ljósmyndun og díkrómat eru enn notuð í svokallaðri eðaltækni klassískrar ljósmyndunar, til dæmis í tækni gúmmí- og bróms). Sammiðja hringir af brúnu botnfalli úr silfri(VI)Ag krómati sem myndast í kringum lapis lazuli kristal.₂CrO₄ áhuga þýska efnafræðingsins. Vísindamaðurinn hóf kerfisbundna rannsókn á fyrirbærinu sem sást og því voru hringarnir að lokum nefndir eftir honum.

Viðbrögðin sem Liesegang sá samsvaraði jöfnunni (skrifuð á styttri jónformi):

Í díkrómat (eða krómat) lausn myndast jafnvægi milli anjónanna

, allt eftir viðbrögðum umhverfisins. Vegna þess að silfur(VI) krómat er minna leysanlegt en silfur(VI) díkrómat, fellur það út.

Hann gerði fyrstu tilraun til að útskýra fyrirbærið sem kom fram. Wilhelm Friedrich Ostwald (1853-1932), hlaut Nóbelsverðlaunin í efnafræði 1909. Þýski eðlisefnafræðingurinn sagði að úrkoma krefjist yfirmettunar lausnarinnar til að mynda kristöllunarkjarna. Á hinn bóginn tengist myndun hringa fyrirbærinu dreifingu jóna í miðli sem hindrar hreyfingu þeirra (gelatín). Efnasambandið úr vatnslaginu smýgur djúpt inn í gelatínlagið. Jónirnar í "föstu" hvarfefninu eru notaðar til að mynda botnfall. í gelatíni, sem leiðir til eyðingar á svæðum sem liggja beint að setinu (jónir dreifast í átt að minnkandi styrk).

Liesegang hringir in vitro

Vegna þess hve ómögulegt er að hægt sé að jafna styrkleika hratt með convection (blöndun lausna), rekst hvarfefnið úr vatnslaginu á annað svæði með nægilega háan styrk jóna sem gelatín inniheldur, aðeins í ákveðinni fjarlægð frá laginu sem þegar hefur myndast? fyrirbærið er endurtekið reglulega. Þess vegna myndast Liesegang hringir sem afleiðing af útfellingarviðbrögðum sem framkvæmdar eru við aðstæður þar sem erfitt er að blanda hvarfefnum. Getur þú útskýrt lagskipt uppbyggingu sumra steinda á svipaðan hátt? Dreifing jóna á sér stað í þéttum miðli bráðinnar kviku.

Hringlaga lífheimurinn er líka afleiðing takmarkaðra auðlinda. Hring djöfulsins? samsett úr sveppum (frá örófi alda var það talið snefil af virkni "illra anda"), kemur það upp á einfaldan hátt. Mycelium vex í allar áttir (undir jörðu, aðeins ávaxtalíkar sjást á yfirborðinu). Eftir smá stund verður jarðvegurinn sótthreinsaður í miðjunni? vefjavefurinn deyr, verður aðeins eftir á jaðrinum og myndar hringlaga byggingu. Notkun fæðuauðlinda á ákveðnum svæðum í umhverfinu getur einnig útskýrt hringbyggingu bakteríu- og myglubyggða.

Tilraunir með Liesegang hringir þær geta verið framkvæmdar heima (dæmi um tilraun er lýst í greininni; auk þess kynnti Stefan Sienkowski upprunalegu tilraun Liesegangs í Młodego Technika 8/2006). Hins vegar er þess virði að borga eftirtekt tilraunamanna að nokkrum atriðum. Fræðilega séð geta Liesegang hringir myndast í hvaða útfellingarviðbrögðum sem er (flestum þeirra er ekki lýst í bókmenntum, þannig að við getum orðið brautryðjendur!), en ekki allir leiða til tilætluðra áhrifa og næstum allar mögulegar samsetningar hvarfefna í gelatíni og vatnslausn (mælt af höfundi, reynslan verður góð).

mygla á ávöxtum

Mundu að gelatín er prótein og er brotið niður af sumum hvarfefnum (þá myndast ekki gellag). Áberandi hringi ætti að fá með því að nota eins lítil tilraunaglös og mögulegt er (einnig er hægt að nota innsigluð glerrör). Þolinmæði er þó lykilatriði þar sem sumar tilraunir eru mjög tímafrekar (en það er þess virði að bíða; vel mótaðir hringir eru auðveldir? Falleg!).

Þó fyrirbæri sköpunargáfu Liesegang hringir kann að virðast okkur aðeins efnafræðileg forvitni (þeir nefna það ekki í skólum), hún er mjög útbreidd í náttúrunni. Er fyrirbærið sem nefnt er í greininni dæmi um mun víðtækara fyrirbæri? efnafræðileg sveifluhvörf þar sem reglubundnar breytingar verða á styrk undirlagsins. Liesegang hringir þær eru afleiðing þessara sveiflna í geimnum. Áhugavert eru einnig viðbrögð sem sýna sveiflur í styrk meðan á ferlinu stendur, til dæmis reglubundnar breytingar á styrk glýkólýsuhvarfefna, sem líklega liggja til grundvallar líffræðilegri klukku lifandi lífvera.

Sjá reynslu:

Efnafræði á vefnum

?Hyldýpi? Netið inniheldur margar síður sem gætu verið áhugaverðar fyrir efnafræðinga. Vaxandi vandamál er hins vegar ofgnótt birtra gagna, stundum einnig af vafasömum gæðum. Ekki? mun vitna hér í snilldarspár Stanislavs Lem, sem fyrir meira en 40 árum síðan í bók sinni ?? lýst því yfir að stækkun upplýsingaauðlinda takmarkar samtímis framboð þeirra.

Þess vegna er í horni efnafræðinnar hluti þar sem heimilisföng og lýsingar á áhugaverðustu "efnafræðilegu" síðunum verða birtar. Tengt greininni í dag? heimilisföng sem leiða til vefsvæða sem lýsa Liesegang hringum.

Upprunalegt verk F. F. Runge á stafrænu formi (PDF skjalið sjálft er hægt að hlaða niður á styttu heimilisfangi: http://tinyurl.com/38of2mv):

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

Vefsíða með heimilisfangi http://www.insilico.hu/liesegang/index.html er alvöru safn af fróðleik um Liesegang hringa? saga uppgötvunarinnar, kenningar um menntun og margar ljósmyndir.

Og að lokum, eitthvað sérstakt? kvikmynd sem sýnir myndun Ag úrkomuhringa₂CrO₄, verk pólsks nemanda, jafningja MT lesenda. Auðvitað sett á YouTube:

Það er líka þess virði að nota leitarvél (sérstaklega myndræna) með því að slá inn viðeigandi leitarorð í hana: „Liesegang hringir“, „Liesegang hringir“ eða einfaldlega „Liesegang hringir“.

Í díkrómat (eða krómat) lausn myndast jafnvægi milli anjónanna

og, allt eftir viðbrögðum umhverfisins. Vegna þess að silfur(VI) krómat er minna leysanlegt en silfur(VI) díkrómat, fellur það út.

Fyrsta tilraunin til að útskýra fyrirbærið sem kom fram var gerð af Wilhelm Friedrich Ostwald (1853-1932), handhafi Nóbelsverðlaunanna í efnafræði árið 1909. Þýski eðlisefnafræðingurinn sagði að úrkoma krefjist yfirmettunar lausnarinnar til að mynda kristöllunarkjarna. Á hinn bóginn tengist myndun hringa fyrirbærinu dreifingu jóna í miðli sem hindrar hreyfingu þeirra (gelatín). Efnasambandið úr vatnslaginu smýgur djúpt inn í gelatínlagið. Jónirnar í "fanga" hvarfefninu eru notaðar til að mynda botnfall. í gelatíni, sem leiðir til tæmingar á svæðum sem liggja beint við setið (jónir dreifast í átt að minnkandi styrk). Vegna þess hve ómögulegt er að hægt sé að jafna styrkleika fljótt með convection (blöndun lausna), rekst hvarfefnið úr vatnslögunum á annað svæði með nægilega háum styrk jóna sem eru í gelatíni, aðeins í fjarlægð frá laginu sem þegar hefur myndast? fyrirbærið er endurtekið reglulega. Þannig myndast Liesegang hringir vegna útfellingarhvarfsins sem framkvæmt er við erfiða blöndun hvarfefnanna. Getur þú útskýrt myndun lagskiptrar byggingar sumra steinda á svipaðan hátt? Dreifing jóna á sér stað í þéttum miðli bráðinnar kviku.

Hringlaga lífheimurinn er líka afleiðing takmarkaðra auðlinda. Hring djöfulsins? samsett úr sveppum (frá örófi alda var það talið snefil af virkni "illra anda"), kemur það upp á einfaldan hátt. Mycelium vex í allar áttir (undir jörðu, aðeins ávaxtalíkar sjást á yfirborðinu). Eftir smá stund verður jarðvegurinn sótthreinsaður í miðjunni? vefjavefurinn deyr, verður aðeins eftir á jaðrinum og myndar hringlaga byggingu. Notkun fæðuauðlinda á ákveðnum svæðum í umhverfinu getur einnig útskýrt hringbyggingu bakteríu- og myglubyggða.

Tilraunir með Liesegang hringi er hægt að gera heima (dæmi um tilraun er lýst í greininni; auk þess kynnti Stefan Sienkowski upprunalegu Liesegang tilraunina í útgáfu Młodego Technika dagsettu 8/2006). Hins vegar er þess virði að borga eftirtekt tilraunamanna að nokkrum atriðum. Fræðilega séð geta Liesegang hringir myndast í hvaða útfellingarviðbrögðum sem er (flestum þeirra er ekki lýst í bókmenntum, þannig að við getum orðið brautryðjendur!), en ekki allir leiða til tilætluðra áhrifa og næstum allar mögulegar samsetningar hvarfefna í gelatíni og vatnslausn (mælt af höfundi, reynslan verður góð). Mundu að gelatín er prótein og er brotið niður af sumum hvarfefnum (þá myndast ekki gellag). Áberandi hringi ætti að fá með því að nota eins lítil tilraunaglös og mögulegt er (einnig er hægt að nota innsigluð glerrör). Þolinmæði er þó lykilatriði þar sem sumar tilraunir eru mjög tímafrekar (en það er þess virði að bíða; vel mótaðir hringir eru auðveldir? Falleg!).

Þótt myndun Liesegang hringsins kunni að virðast vera efnafræðileg forvitni (það er ekki minnst á hana í skólum) er hann mjög útbreiddur í náttúrunni. Er fyrirbærið sem nefnt er í greininni dæmi um mun víðtækara fyrirbæri? efnafræðileg sveifluhvörf þar sem reglubundnar breytingar verða á styrk undirlagsins. Liesegang hringir eru afleiðing þessara sveiflna í geimnum. Áhugavert eru líka viðbrögð sem sýna sveiflur í styrk meðan á ferlinu stendur, til dæmis reglubundnar breytingar á styrk glýkólýsuhvarfefna, sem líklega liggja til grundvallar líffræðilegri klukku lifandi lífvera.

zp8497586rq