حلقه های Liesegang؟ خلاقیت های شگفت انگیز طبیعت

"دایره شیطان"

لطفاً به چند عکس که ارگانیسم‌های زنده و نمونه‌هایی از طبیعت بی‌جان را نشان می‌دهد نگاه کنید: کلنی باکتری‌ها در محیط آگار، کپک روییده روی میوه‌ها، قارچ‌ها در یک چمن شهری و مواد معدنی - عقیق، مالاکیت، ماسه‌سنگ. همه اقلام چه چیزی مشترک دارند؟ این ساختار آنهاست که از دایره های متحدالمرکز (کم و بیش مشخص) تشکیل شده است. شیمیدان ها آنها را صدا می زنند حلقه های Liesegang.

نام این سازه ها از نام کاشف می آید؟ رافائل ادوارد لیزگانگ، اگرچه او اولین کسی نبود که آنها را توصیف کرد. این کار در سال 1855 توسط Friedlieb Ferdinand Runge انجام شد که از جمله در انجام واکنش های شیمیایی روی کاغذ صافی شرکت داشت. توسط یک شیمیدان آلمانی ایجاد شده است؟ تصاویر خود پرورش یافته؟ () را قطعا می توان اولین حلقه های Liesegang به دست آمده دانست و روش تهیه آنها کروماتوگرافی کاغذی است. با این حال، این کشف در دنیای علم مورد توجه قرار نگرفت؟ رانگ نیم قرن زودتر از موعد مقرر این کار را انجام داد (میخائیل سمیونوویچ تسوت، گیاه شناس روسی، که در آغاز قرن بیستم در ورشو کار می کرد، مخترع معروف کروماتوگرافی است). خب، این اولین مورد در تاریخ علم نیست. زیرا حتی اکتشافات نیز باید «به موقع بیایند».

رافائل ادوارد لیزگانگ (1869-1947)؟ شیمیدان و کارآفرین آلمانی در صنعت عکاسی. او به عنوان یک دانشمند، شیمی کلوئیدها و مواد عکاسی را مطالعه کرد. او به دلیل کشف سازه هایی معروف به حلقه های Liesegang مشهور بود.

شهرت کاشف توسط R. E. Liesegang به دست آمد که با ترکیبی از شرایط به او کمک کرد (همچنین برای اولین بار در تاریخ علم نیست؟). در سال 1896، او یک کریستال نیترات نقره AgNO را ریخت.₃ روی یک صفحه شیشه ای پوشیده شده با محلول دی کرومات پتاسیم (VI) K₂Cr₂O₇ در ژلاتین (Liesegang به عکاسی علاقه مند بود و دی کرومات ها هنوز در تکنیک های به اصطلاح نجیب عکاسی کلاسیک استفاده می شود، به عنوان مثال، در تکنیک لاستیک و برم). دایره های متحدالمرکز از رسوب قهوه ای کرومات نقره (VI) Ag در اطراف کریستال لاجورد تشکیل شده است.₂CrO₄ به شیمیدان آلمانی علاقه مند شد. این دانشمند مطالعه سیستماتیک پدیده مشاهده شده را آغاز کرد و بنابراین حلقه ها در نهایت به نام او نامگذاری شدند.

واکنش مشاهده شده توسط Liesegang با معادله (نوشته شده به صورت یونی مختصر) مطابقت دارد:

در محلول دی کرومات (یا کرومات)، تعادل بین آنیون ها برقرار می شود

، بسته به واکنش محیط. از آنجایی که کرومات نقره (VI) کمتر از دی کرومات نقره (VI) حل می شود، رسوب می کند.

او اولین تلاش را برای توضیح پدیده مشاهده شده انجام داد. ویلهلم فردریش استوالد (1853-1932)، برنده جایزه نوبل در سال 1909 در شیمی. این شیمیدان فیزیک آلمانی اظهار داشت که برای تشکیل هسته های تبلور، بارش نیاز به فوق اشباع محلول دارد. از طرفی تشکیل حلقه ها با پدیده انتشار یون ها در محیطی که مانع حرکت آنها می شود (ژلاتین) همراه است. ترکیب شیمیایی از لایه آب به عمق لایه ژلاتین نفوذ می کند. یون های معرف "به دام افتاده" برای تشکیل یک رسوب استفاده می شود. در ژلاتین، که منجر به تخلیه مناطق بلافاصله مجاور رسوب می شود (یون ها در جهت کاهش غلظت پخش می شوند).

Liesegang در شرایط آزمایشگاهی حلقه می زند

به دلیل عدم امکان یکسان سازی سریع غلظت ها با همرفت (اختلاط محلول ها)، آیا معرف از لایه آبی با منطقه دیگری با غلظت کافی از یون های موجود در ژلاتین، فقط در فاصله معینی از لایه تشکیل شده از قبل، برخورد می کند؟ این پدیده به صورت دوره ای تکرار می شود. بنابراین، حلقه‌های Liesegang در نتیجه واکنش رسوبی که در شرایط اختلاط دشوار معرف‌ها انجام می‌شود، تشکیل می‌شوند. آیا می توانید ساختار لایه ای برخی کانی ها را به روشی مشابه توضیح دهید؟ انتشار یون ها در یک محیط متراکم از ماگمای مذاب رخ می دهد.

دنیای زنده حلقه دار نیز نتیجه منابع محدود است. دایره شیطان؟ از قارچ تشکیل شده است (از زمان های بسیار قدیم آن را اثری از عمل "ارواح شیطانی" می دانستند)، به روشی ساده ایجاد می شود. میسلیوم در همه جهات رشد می کند (در زیر زمین، فقط اجسام میوه در سطح قابل مشاهده هستند). بعد از مدتی خاک در مرکز استریل می شود؟ میسلیوم می میرد و فقط در حاشیه باقی می ماند و ساختار حلقه ای شکل را تشکیل می دهد. استفاده از منابع غذایی در مناطق خاصی از محیط می تواند ساختار حلقه ای کلنی های باکتری و کپک را نیز توضیح دهد.

آزمایش با حلقه های Liesegang آنها را می توان در خانه انجام داد (نمونه ای از یک آزمایش در مقاله توضیح داده شده است؛ علاوه بر این، در شماره 8/2006 Młodego Technika، استفان سینکوفسکی آزمایش اصلی Liesegang را ارائه کرد). با این حال، ارزش توجه آزمایشگران را به چند نکته دارد. از نظر تئوری، حلقه‌های Liesegang می‌توانند در هر واکنش بارشی تشکیل شوند (بیشتر آنها در ادبیات توضیح داده نشده‌اند، بنابراین می‌توانیم پیشگام باشیم!)، اما همه آنها به اثر مطلوب و تقریباً تمام ترکیبات ممکن از معرف‌ها در ژلاتین و ژلاتین منجر نمی‌شوند. محلول آبی (پیشنهاد شده توسط نویسنده، تجربه خوب خواهد بود).

کپک زدن روی میوه ها

به یاد داشته باشید که ژلاتین یک پروتئین است و توسط برخی از معرف ها تجزیه می شود (سپس یک لایه ژل تشکیل نمی شود). حلقه های بارزتر باید با استفاده از لوله های آزمایش تا حد امکان کوچک به دست آید (از لوله های شیشه ای مهر و موم شده نیز می توان استفاده کرد). با این حال، شکیبایی کلیدی است، زیرا برخی از آزمایش‌ها بسیار زمان‌بر هستند (اما ارزش صبر کردن را دارد؛ حلقه‌های خوش فرم آسان هستند؟ زیبا!).

اگرچه پدیده خلاقیت حلقه های Liesegang ممکن است برای ما فقط یک کنجکاوی شیمیایی به نظر برسد (آنها در مدارس به آن اشاره نمی کنند)، در طبیعت بسیار گسترده است. آیا پدیده ای که در مقاله ذکر شد نمونه ای از یک پدیده بسیار گسترده تر است؟ واکنش های نوسانی شیمیایی که در طی آن تغییرات دوره ای در غلظت بستر رخ می دهد. حلقه های Liesegang آنها نتیجه این نوسانات در فضا هستند. همچنین واکنش هایی جالب توجه است که نوسانات غلظت را در طول فرآیند نشان می دهد، به عنوان مثال، تغییرات دوره ای در غلظت معرف های گلیکولیز، به احتمال زیاد، زیربنای ساعت بیولوژیکی موجودات زنده است.

مشاهده تجربه:

شیمی در وب

?پرتگاه؟ اینترنت حاوی سایت های زیادی است که ممکن است برای یک شیمیدان جالب باشد. با این حال، یک مشکل رو به رشد، فراوانی بیش از حد داده های منتشر شده است، که گاهی اوقات نیز کیفیت مشکوکی دارند. نه؟ در اینجا پیش بینی های درخشان استانیسلاو لم را که بیش از 40 سال پیش در کتاب خود ?? اعلام کرد که گسترش منابع اطلاعاتی به طور همزمان در دسترس بودن آنها را محدود می کند.

بنابراین، در گوشه شیمی بخشی وجود دارد که در آن آدرس و توضیحات جالب ترین سایت های "شیمیایی" منتشر می شود. مربوط به مقاله امروز؟ آدرس های منتهی به سایت هایی که حلقه های Liesegang را توصیف می کنند.

اثر اصلی F. F. Runge به صورت دیجیتال (فایل PDF خود در آدرس کوتاه شده برای دانلود موجود است: http://tinyurl.com/38of2mv):

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

وب سایت با آدرس http://www.insilico.hu/liesegang/index.html آیا یک خلاصه واقعی از دانش در مورد حلقه های Liesegang است؟ تاریخچه کشف، نظریه های آموزش و بسیاری از عکس ها.

و در نهایت، چیز خاصی؟ فیلمی که تشکیل حلقه بارش نقره را نشان می دهد₂CrO₄، کار یک دانشجوی لهستانی، همتای خوانندگان MT. البته در یوتیوب ارسال شده:

همچنین ارزش استفاده از یک موتور جستجو (مخصوصاً گرافیکی) را با وارد کردن کلمات کلیدی مناسب در آن دارد: "Lesegang rings"، "Liesegang bands" یا به سادگی "Liesegang rings".

در محلول دی کرومات (یا کرومات)، تعادل بین آنیون ها برقرار می شود

و بسته به واکنش محیط. از آنجایی که کرومات نقره (VI) کمتر از دی کرومات نقره (VI) حل می شود، رسوب می کند.

اولین تلاش برای توضیح پدیده مشاهده شده توسط ویلهلم فردریش استوالد (1853-1932) برنده جایزه نوبل شیمی در سال 1909 انجام شد. این شیمیدان فیزیک آلمانی اظهار داشت که برای تشکیل هسته های تبلور، برای تشکیل هسته های تبلور، باید محلول فوق اشباع شود. از طرفی تشکیل حلقه ها با پدیده انتشار یون ها در محیطی که مانع حرکت آنها می شود (ژلاتین) همراه است. ترکیب شیمیایی از لایه آب به عمق لایه ژلاتین نفوذ می کند. یون های معرف "به دام افتاده" برای تشکیل یک رسوب استفاده می شود. در ژلاتین، که منجر به تخلیه مناطق بلافاصله مجاور رسوب می شود (یون ها در جهت کاهش غلظت پخش می شوند). به دلیل عدم امکان یکسان سازی سریع غلظت ها با همرفت (اختلاط محلول ها)، معرف از لایه آبی تنها در فاصله ای از لایه تشکیل شده با منطقه دیگری با غلظت کافی از یون های موجود در ژلاتین برخورد می کند؟ این پدیده به صورت دوره ای تکرار می شود. بنابراین، حلقه‌های Liesegang در نتیجه واکنش رسوبی که در شرایط اختلاط دشوار معرف‌ها انجام می‌شود، تشکیل می‌شوند. آیا می توانید شکل گیری ساختار لایه ای برخی کانی ها را به روشی مشابه توضیح دهید؟ انتشار یون ها در یک محیط متراکم از ماگمای مذاب رخ می دهد.

آزمایش‌ها با حلقه‌های Liesegang را می‌توان در خانه انجام داد (نمونه‌ای از آزمایش در مقاله توضیح داده شده است؛ علاوه بر این، در شماره Młodego Technika مورخ 8/2006، Stefan Sienkowski آزمایش اصلی Liesegang را ارائه کرد). با این حال، ارزش توجه آزمایشگران را به چند نکته دارد. از نظر تئوری، حلقه‌های Liesegang می‌توانند در هر واکنش بارشی تشکیل شوند (بیشتر آنها در ادبیات توضیح داده نشده‌اند، بنابراین می‌توانیم پیشگام باشیم!)، اما همه آنها به اثر مطلوب و تقریباً تمام ترکیبات ممکن از معرف‌ها در ژلاتین و ژلاتین منجر نمی‌شوند. محلول آبی (پیشنهاد شده توسط نویسنده، تجربه خوب خواهد بود). به یاد داشته باشید که ژلاتین یک پروتئین است و توسط برخی از معرف ها تجزیه می شود (سپس یک لایه ژل تشکیل نمی شود). حلقه های بارزتر باید با استفاده از لوله های آزمایش تا حد امکان کوچک به دست آید (از لوله های شیشه ای مهر و موم شده نیز می توان استفاده کرد). با این حال، شکیبایی کلیدی است، زیرا برخی از آزمایش‌ها بسیار زمان‌بر هستند (اما ارزش صبر کردن را دارد؛ حلقه‌های خوش فرم آسان هستند؟ زیبا!).

اگرچه ممکن است تشکیل حلقه Liesegang یک کنجکاوی شیمیایی به نظر برسد (در مدارس ذکر نشده است)، اما در طبیعت بسیار گسترده است. آیا پدیده ای که در مقاله ذکر شد نمونه ای از یک پدیده بسیار گسترده تر است؟ واکنش های نوسانی شیمیایی که در طی آن تغییرات دوره ای در غلظت بستر رخ می دهد. حلقه های Liesegang نتیجه این نوسانات در فضا هستند. همچنین واکنش هایی جالب توجه است که نوسانات غلظت را در طول فرآیند نشان می دهد، به عنوان مثال، تغییرات دوره ای در غلظت معرف های گلیکولیز، به احتمال زیاد، زیربنای ساعت بیولوژیکی موجودات زنده است.

zp8497586rq