Liesegang ბეჭდები? ბუნების მომხიბლავი ქმნილებები
"ეშმაკის წრე"
გთხოვთ, გადახედოთ რამდენიმე ფოტოს, რომლებზეც ნაჩვენებია ცოცხალი ორგანიზმები და უსულო ბუნების ნიმუშები: ბაქტერიების კოლონია აგარის გარემოზე, ნაყოფი, რომელიც იზრდება ხილზე, სოკოები ქალაქის გაზონზე და მინერალები - აქატი, მალაქიტი, ქვიშაქვა. რა საერთო აქვს ყველა ნივთს? ეს არის მათი სტრუქტურა, რომელიც შედგება (მეტ-ნაკლებად კარგად განსაზღვრული) კონცენტრული წრეებისგან. ქიმიკოსები მათ ეძახიან Liesegang ბეჭდები.
ამ სტრუქტურების სახელწოდება მომდინარეობს აღმომჩენის სახელიდან? რაფაელ ედუარდ ლიზეგანგი, თუმცა ის პირველი არ იყო, ვინც მათ აღწერა. ეს გააკეთა 1855 წელს ფრიდლიბ ფერდინანდ რუნგემ, რომელიც სხვა საკითხებთან ერთად მონაწილეობდა ფილტრის ქაღალდზე ქიმიური რეაქციების განხორციელებაში. შექმნილი გერმანელი ქიმიკოსის მიერ?თვითაღზრდილი სურათები? () რა თქმა უნდა, შეიძლება მივიჩნიოთ პირველ მიღებულ Liesegang რგოლებად და მათი მომზადების მეთოდი ქაღალდის ქრომატოგრაფიაა. თუმცა, აღმოჩენა არ შენიშნა მეცნიერების სამყაროში? რუნგემ ეს გააკეთა ვადაზე ნახევარი საუკუნით ადრე (რუსი ბოტანიკოსი მიხაილ სემიონოვიჩ ცვეტი, რომელიც მე-XNUMX საუკუნის დასაწყისში ვარშავაში მოღვაწეობდა, ქრომატოგრაფიის ცნობილი გამომგონებელია). ისე, ეს არ არის პირველი ასეთი შემთხვევა მეცნიერების ისტორიაში; რადგან აღმოჩენებიც კი „დროზე უნდა მოვიდეს“.
რაფაელ ედუარდ ლისეგანგი (1869-1947)? გერმანელი ქიმიკოსი და მეწარმე ფოტოგრაფიის ინდუსტრიაში. როგორც მეცნიერი სწავლობდა კოლოიდების ქიმიას და ფოტომასალას. ის ცნობილი იყო სტრუქტურების აღმოჩენით, რომლებიც ცნობილია როგორც Liesegang რგოლები.
აღმომჩენის პოპულარობა მოიპოვა R. E. Liesegang-მა, რომელსაც დაეხმარა გარემოებების ერთობლიობამ (ასევე არა პირველად მეცნიერების ისტორიაში?). 1896 წელს მან ჩამოაგდო ვერცხლის ნიტრატის კრისტალი AgNO.3 კალიუმის დიქრომატის (VI) ხსნარით დაფარულ მინის ფირფიტაზე კ2Cr2O7 ჟელატინი (ლისეგანგი დაინტერესებული იყო ფოტოგრაფიით და დიქრომატები კვლავ გამოიყენება კლასიკური ფოტოგრაფიის ეგრეთ წოდებულ კეთილშობილურ ტექნიკაში, მაგალითად, რეზინისა და ბრომის ტექნიკაში). ლაპის ლაზულის ბროლის ირგვლივ წარმოქმნილი ვერცხლის(VI)Ag ქრომატის ყავისფერი ნალექის კონცენტრული წრეები.2CrO4 დაინტერესდა გერმანელი ქიმიკოსი. მეცნიერმა დაიწყო დაკვირვებული ფენომენის სისტემატური შესწავლა და ამიტომ ბეჭდებს საბოლოოდ მისი სახელი დაარქვეს.
ლიზეგანგის მიერ დაკვირვებული რეაქცია შეესაბამებოდა განტოლებას (დაწერილი შემოკლებული იონური ფორმით):
დიქრომატის (ან ქრომატის) ხსნარში წონასწორობა დამყარებულია ანიონებს შორის
, დამოკიდებულია გარემოს რეაქციაზე. ვინაიდან ვერცხლის(VI) ქრომატი ნაკლებად ხსნადია ვიდრე ვერცხლის(VI) დიქრომატი, ის ნალექი ხდება.
დაკვირვებული ფენომენის ახსნის პირველი მცდელობა მან გააკეთა. ვილჰელმ ფრიდრიხ ოსტვალდი (1853-1932), 1909 წლის ნობელის პრემიის ლაურეატი ქიმიაში. გერმანელმა ფიზიკოსმა თქვა, რომ ნალექი მოითხოვს ხსნარის ზეგაჯერებას, რათა შეიქმნას კრისტალიზაციის ბირთვები. მეორეს მხრივ, რგოლების წარმოქმნა დაკავშირებულია იონების დიფუზიის ფენომენთან გარემოში, რომელიც ხელს უშლის მათ მოძრაობას (ჟელატინი). წყლის ფენის ქიმიური ნაერთი ღრმად აღწევს ჟელატინის ფენაში. "ხაფანგში" რეაგენტის იონები გამოიყენება ნალექის შესაქმნელად. ჟელატინი, რაც იწვევს ნალექის უშუალოდ მიმდებარე ტერიტორიების ამოწურვას (იონები დიფუზირდება კონცენტრაციის შემცირების მიმართულებით).
Liesegang ბეჭდები in vitro
კონვექციით კონცენტრაციების სწრაფი გათანაბრების შეუძლებლობის გამო (ხსნარების შერევა), ეჯახება თუ არა წყლის შრის რეაგენტი სხვა რეგიონს ჟელატინის საკმარისად მაღალი კონცენტრაციით, მხოლოდ უკვე წარმოქმნილი შრედან გარკვეულ მანძილზე? ფენომენი პერიოდულად მეორდება. ამიტომ, Liesegang რგოლები წარმოიქმნება ნალექის რეაქციის შედეგად, რომელიც ხორციელდება რეაგენტების რთული შერევის პირობებში. შეგიძლიათ ანალოგიურად ახსნათ ზოგიერთი მინერალის ფენიანი სტრუქტურა? იონების დიფუზია ხდება გამდნარი მაგმის მკვრივ გარემოში.
რგოლებიანი ცოცხალი სამყარო ასევე შეზღუდული რესურსების შედეგია. ეშმაკის წრე? სოკოსგან შემდგარი (უხსოვარი დროიდან ითვლებოდა "ბოროტი სულების" მოქმედების კვალს), წარმოიქმნება მარტივი გზით. მიცელიუმი იზრდება ყველა მიმართულებით (მიწის ქვეშ, ზედაპირზე მხოლოდ ხილის სხეულები ჩანს). გარკვეული პერიოდის შემდეგ, ნიადაგი სტერილიზდება ცენტრში? მიცელიუმი კვდება, რჩება მხოლოდ პერიფერიაზე და ქმნის რგოლის ფორმის სტრუქტურას. კვების რესურსების გამოყენება გარემოს გარკვეულ სფეროებში ასევე შეიძლება ახსნას ბაქტერიების და ობის კოლონიების რგოლის სტრუქტურა.
ექსპერიმენტები Liesegang ბეჭდები მათი ჩატარება შესაძლებელია სახლში (სტატიაში აღწერილია ექსპერიმენტის მაგალითი; გარდა ამისა, Młodego Technika-ს 8/2006 ნომერში სტეფან სიენკოვსკიმ წარმოადგინა ლისეგანგის ორიგინალური ექსპერიმენტი). თუმცა, ღირს ექსპერიმენტატორების ყურადღების მიქცევა რამდენიმე პუნქტზე. თეორიულად, Liesegang რგოლები შეიძლება წარმოიქმნას ნალექების ნებისმიერ რეაქციაში (მათი უმეტესობა არ არის აღწერილი ლიტერატურაში, ასე რომ, ჩვენ შეგვიძლია გავხდეთ პიონერები!), მაგრამ ყველა მათგანი არ იწვევს სასურველ ეფექტს და რეაგენტების თითქმის ყველა შესაძლო კომბინაციას ჟელატინი და წყალხსნარი (ავტორის შემოთავაზებული გამოცდილება კარგი იქნება).
ყალიბი ხილზე
გახსოვდეთ, რომ ჟელატინი არის ცილა და იშლება ზოგიერთი რეაგენტის მიერ (შემდეგ გელის ფენა არ წარმოიქმნება). უფრო გამოხატული რგოლები უნდა მივიღოთ რაც შეიძლება პატარა საცდელი მილების გამოყენებით (შეიძლება დალუქული მინის მილების გამოყენებაც). მოთმინება არის მთავარი, თუმცა, რადგან ზოგიერთი ექსპერიმენტი ძალიან შრომატევადია (მაგრამ ღირს ლოდინი; კარგად ჩამოყალიბებული რგოლები მარტივია? მშვენიერია!).
მიუხედავად იმისა, რომ შემოქმედების ფენომენი Liesegang ბეჭდები შეიძლება მხოლოდ ქიმიურ კურიოზად მოგვეჩვენოს (სკოლებში არ ახსენებენ), ის ძალზედ გავრცელებულია ბუნებაში. არის თუ არა სტატიაში ნახსენები ფენომენი ბევრად უფრო ფართო ფენომენის მაგალითი? ქიმიური რხევითი რეაქციები, რომლის დროსაც ხდება სუბსტრატის კონცენტრაციის პერიოდული ცვლილებები. Liesegang ბეჭდები ისინი სივრცის ამ რყევების შედეგია. საინტერესოა აგრეთვე რეაქციები, რომლებიც აჩვენებენ კონცენტრაციის რყევებს პროცესის დროს, მაგალითად, გლიკოლიზის რეაგენტების კონცენტრაციის პერიოდული ცვლილებები, სავარაუდოდ, ცოცხალი ორგანიზმების ბიოლოგიურ საათს ეფუძნება.
იხილეთ გამოცდილება:
ქიმია ინტერნეტში
?უფსკრული? ინტერნეტი შეიცავს ბევრ საიტს, რომელიც შეიძლება საინტერესო იყოს ქიმიკოსისთვის. თუმცა, მზარდი პრობლემაა გამოქვეყნებული მონაცემების სიჭარბე, ზოგჯერ საეჭვო ხარისხისაც. არა? აქ ციტირებს სტანისლავ ლემის ბრწყინვალე პროგნოზებს, რომელიც 40 წელზე მეტი ხნის წინ თავის წიგნში ?? გამოაცხადა, რომ საინფორმაციო რესურსების გაფართოება ერთდროულად ზღუდავს მათ ხელმისაწვდომობას.
ამიტომ, ქიმიის კუთხეში არის განყოფილება, რომელშიც გამოქვეყნდება ყველაზე საინტერესო „ქიმიური“ საიტების მისამართები და აღწერილობები. დაკავშირებულია დღევანდელ სტატიასთან? მისამართები, რომლებიც მიდიან საიტებზე, სადაც აღწერილია Liesegang რგოლები.
F. F. Runge-ის ორიგინალური ნამუშევარი ციფრული ფორმით (თავად PDF ფაილი ხელმისაწვდომია ჩამოსატვირთად შემოკლებულ მისამართზე: http://tinyurl.com/38of2mv):
http://edocs.ub.uni-frankfurt.de/volltexte/2007/3756/.
საიტი მისამართით http://www.insilico.hu/liesegang/index.html არის ცოდნის ნამდვილი კომპენდიუმი Liesegang ბეჭდების შესახებ? აღმოჩენის ისტორია, განათლების თეორიები და მრავალი ფოტო.
და ბოლოს, რაღაც განსაკუთრებული? ფილმი, რომელშიც ნაჩვენებია აგრეგატის ნალექის რგოლის ფორმირება2CrO4, პოლონელი სტუდენტის, MT მკითხველის თანატოლის ნამუშევარი. რა თქმა უნდა, გამოქვეყნებულია YouTube-ზე:
ასევე ღირს საძიებო სისტემის (განსაკუთრებით გრაფიკული) გამოყენება მასში შესაბამისი საკვანძო სიტყვების შეყვანით: "Liesegang rings", "Liesegang bands" ან უბრალოდ "Liesegang rings".
დიქრომატის (ან ქრომატის) ხსნარში წონასწორობა დამყარებულია ანიონებს შორის
და გარემოს რეაქციის მიხედვით. ვინაიდან ვერცხლის(VI) ქრომატი ნაკლებად ხსნადია ვიდრე ვერცხლის(VI) დიქრომატი, ის ნალექი ხდება.
დაკვირვებული ფენომენის ახსნის პირველი მცდელობა გააკეთა ვილჰელმ ფრიდრიხ ოსტვალდმა (1853-1932), ქიმიის დარგში ნობელის პრემიის ლაურეატი 1909 წელს. გერმანელმა ფიზიკოსმა თქვა, რომ ნალექი მოითხოვს ხსნარის ზეგაჯერებას, რათა შეიქმნას კრისტალიზაციის ბირთვები. მეორეს მხრივ, რგოლების წარმოქმნა დაკავშირებულია იონების დიფუზიის ფენომენთან გარემოში, რომელიც ხელს უშლის მათ მოძრაობას (ჟელატინი). წყლის ფენის ქიმიური ნაერთი ღრმად აღწევს ჟელატინის ფენაში. "ხაფანგში" რეაგენტის იონები გამოიყენება ნალექის შესაქმნელად. ჟელატინი, რაც იწვევს ნალექის უშუალოდ მიმდებარე ტერიტორიების ამოწურვას (იონები დიფუზირდება კონცენტრაციის შემცირების მიმართულებით). კონვექციით (ხსნარების შერევით) კონცენტრაციების სწრაფი გათანაბრების შეუძლებლობის გამო, წყლის ფენის რეაგენტი ეჯახება სხვა რეგიონს ჟელატინის იონების საკმარისად მაღალი კონცენტრაციით, მხოლოდ უკვე წარმოქმნილი ფენისგან დაშორებით? ფენომენი პერიოდულად მეორდება. ამრიგად, Liesegang რგოლები წარმოიქმნება ნალექის რეაქციის შედეგად, რომელიც ხორციელდება რეაგენტების რთული შერევის პირობებში. შეგიძლიათ ანალოგიურად ახსნათ ზოგიერთი მინერალის ფენოვანი სტრუქტურის წარმოქმნა? იონების დიფუზია ხდება გამდნარი მაგმის მკვრივ გარემოში.
რგოლებიანი ცოცხალი სამყარო ასევე შეზღუდული რესურსების შედეგია. ეშმაკის წრე? სოკოსგან შემდგარი (უხსოვარი დროიდან ითვლებოდა "ბოროტი სულების" მოქმედების კვალს), წარმოიქმნება მარტივი გზით. მიცელიუმი იზრდება ყველა მიმართულებით (მიწის ქვეშ, ზედაპირზე მხოლოდ ხილის სხეულები ჩანს). გარკვეული პერიოდის შემდეგ, ნიადაგი სტერილიზდება ცენტრში? მიცელიუმი კვდება, რჩება მხოლოდ პერიფერიაზე და ქმნის რგოლის ფორმის სტრუქტურას. კვების რესურსების გამოყენება გარემოს გარკვეულ სფეროებში ასევე შეიძლება ახსნას ბაქტერიების და ობის კოლონიების რგოლის სტრუქტურა.
Liesegang რგოლებით ექსპერიმენტები შეიძლება ჩატარდეს სახლში (ექსპერიმენტის მაგალითი აღწერილია სტატიაში; გარდა ამისა, Młodego Technika-ს 8/2006 წლის ნომერში სტეფან სიენკოვსკიმ წარმოადგინა Liesegang-ის ორიგინალური ექსპერიმენტი). თუმცა, ღირს ექსპერიმენტატორების ყურადღების მიქცევა რამდენიმე პუნქტზე. თეორიულად, Liesegang რგოლები შეიძლება წარმოიქმნას ნალექების ნებისმიერ რეაქციაში (მათი უმეტესობა არ არის აღწერილი ლიტერატურაში, ასე რომ, ჩვენ შეგვიძლია გავხდეთ პიონერები!), მაგრამ ყველა მათგანი არ იწვევს სასურველ ეფექტს და რეაგენტების თითქმის ყველა შესაძლო კომბინაციას ჟელატინი და წყალხსნარი (ავტორის შემოთავაზებული გამოცდილება კარგი იქნება). გახსოვდეთ, რომ ჟელატინი არის ცილა და იშლება ზოგიერთი რეაგენტის მიერ (შემდეგ გელის ფენა არ წარმოიქმნება). უფრო გამოხატული რგოლები უნდა მივიღოთ რაც შეიძლება პატარა საცდელი მილების გამოყენებით (შეიძლება დალუქული მინის მილების გამოყენებაც). მოთმინება არის მთავარი, თუმცა, რადგან ზოგიერთი ექსპერიმენტი ძალიან შრომატევადია (მაგრამ ღირს ლოდინი; კარგად ჩამოყალიბებული რგოლები მარტივია? მშვენიერია!).
მიუხედავად იმისა, რომ ლისეგანგის ბეჭდის ფორმირება შეიძლება ქიმიურ კურიოზად მოგეჩვენოთ (სკოლებში არ არის ნახსენები), ის ბუნებაში ძალიან გავრცელებულია. არის თუ არა სტატიაში ნახსენები ფენომენი ბევრად უფრო ფართო ფენომენის მაგალითი? ქიმიური რხევითი რეაქციები, რომლის დროსაც ხდება სუბსტრატის კონცენტრაციის პერიოდული ცვლილებები. ლისეგანგის რგოლები კოსმოსში ამ რყევების შედეგია. საინტერესოა აგრეთვე რეაქციები, რომლებიც აჩვენებენ კონცენტრაციის რყევებს პროცესის დროს, მაგალითად, გლიკოლიზის რეაგენტების კონცენტრაციის პერიოდული ცვლილებები, სავარაუდოდ, ცოცხალი ორგანიზმების ბიოლოგიურ საათს ეფუძნება.
zp8497586rq
