ליזגנג מצלצל? יצירות טבע מרתקות
"מעגל השטן"
נא להסתכל בכמה תצלומים המציגים אורגניזמים חיים ודגימות של טבע דומם: מושבה של חיידקים על מצע אגר, עובש הגדל על פירות, פטריות על מדשאה בעיר ומינרלים - אגת, מלכיט, אבן חול. מה משותף לכל הפריטים? זהו המבנה שלהם, המורכב ממעגלים קונצנטריים (מוגדרים פחות או יותר). כימאים קוראים להם ליזגנג מצלצל.
שמם של מבנים אלו בא משמו של המגלה? רפאל אדוארד ליזגאנג, למרות שהוא לא היה הראשון שתיאר אותם. זה נעשה ב-1855 על ידי פרידליב פרדיננד רונגה, שהיה מעורב, בין היתר, בביצוע תגובות כימיות על נייר סינון. נוצר על ידי כימאי גרמני?תמונות שגדלו בעצמם? () בהחלט יכולות להיחשב כטבעות ה-Liesegang הראשונות שהושגו, ושיטת הכנתן היא כרומטוגרפיה מנייר. אולם, התגלית לא הבחינה בעולם המדע? רונג'ה עשתה זאת חצי מאה לפני המתוכנן (הבוטנאי הרוסי מיכאיל סמיונוביץ' צוות, שעבד בוורשה בתחילת המאה ה-XNUMX, הוא ממציא כרומטוגרפיה ידוע). ובכן, זה לא המקרה הראשון כזה בתולדות המדע; כי אפילו תגליות חייבות "לבוא בזמן".
רפאל אדוארד ליזגאנג (1869-1947)? כימאי ויזם גרמני בתעשיית הצילום. כמדען, הוא חקר את הכימיה של קולואידים וחומרי צילום. הוא היה מפורסם בזכות גילוי מבנים הידועים כטבעות ליזגאנג.
את תהילתו של המגלה זכה ר. E. Liesegang, שנעזר בשילוב של נסיבות (גם לא בפעם הראשונה בתולדות המדע?). בשנת 1896, הוא הפיל גביש של חנקתי כסף AgNO.3 על צלחת זכוכית מצופה בתמיסת אשלגן דיכרומט (VI) K2Cr2O7 בג'לטין (ליסגאנג התעניין בצילום, ודיכרומטים עדיין משמשים בטכניקות כביכול אצילות של צילום קלאסי, למשל, בטכניקת גומי וברום). עיגולים קונצנטריים של משקעים חומים של כסף(VI)Ag כרומט שנוצרו סביב גביש לאפיס לזולי.2CrO4 עניין את הכימאי הגרמני. המדען החל במחקר שיטתי של התופעה הנצפית ולכן הטבעות נקראו בסופו של דבר על שמו.
התגובה שנצפה על ידי Liesegang תאמה את המשוואה (שכתובה בצורה יונית מקוצרת):
בתמיסת דיכרומט (או כרומט), נוצר שיווי משקל בין האניונים
, בהתאם לתגובת הסביבה. מכיוון שכרומט כסף(VI) פחות מסיס מדיכרומט כסף(VI), הוא משקע.
הוא עשה את הניסיון הראשון להסביר את התופעה שנצפתה. וילהלם פרידריך אוסטוולד (1853-1932), זוכה פרס נובל לכימיה לשנת 1909. הכימאי הפיזיקלי הגרמני קבע כי משקעים דורשים רוויה-על של התמיסה על מנת ליצור גרעיני התגבשות. מצד שני, היווצרות הטבעות קשורה לתופעה של דיפוזיה של יונים בתווך המונע את תנועתם (ג'לטין). התרכובת הכימית משכבת המים חודרת עמוק לתוך שכבת הג'לטין. היונים של המגיב ה"כלוא" משמשים ליצירת משקעים. בג'לטין, מה שמוביל לדלדול של אזורים הסמוכים מיד למשקעים (יונים מתפזרים בכיוון של ירידה בריכוז).
ליזגנג מצלצל במבחנה
עקב חוסר האפשרות להשוות ריכוזים מהירה בהסעה (ערבוב תמיסות), האם המגיב מהשכבה המימית מתנגש באזור אחר עם ריכוז גבוה מספיק של יונים הכלול בג'לטין, רק במרחק מסוים מהשכבה שכבר נוצרה? התופעה חוזרת על עצמה מדי פעם. לכן, טבעות Liesegang נוצרות כתוצאה מתגובת המשקעים המתבצעת בתנאים של ערבוב קשה של הריאגנטים. האם אתה יכול להסביר את המבנה השכבתי של כמה מינרלים בצורה דומה? פיזור של יונים מתרחש בתווך צפוף של מאגמה מותכת.
עולם החיים הטבעתי הוא גם תוצאה של משאבים מוגבלים. מעגל השטן? מורכב מפטריות (מימי קדם זה נחשב זכר לפעולת "רוחות רעות"), הוא מתעורר בצורה פשוטה. התפטיר גדל לכל הכיוונים (מתחת לאדמה, רק גופי פרי נראים על פני השטח). לאחר זמן מה, האדמה נעשית מעוקרת במרכז? התפטיר מת, נשאר רק בפריפריה, ויוצר מבנה בצורת טבעת. השימוש במשאבי מזון באזורים מסוימים בסביבה יכול להסביר גם את מבנה הטבעת של מושבות חיידקים ועובשים.
ניסויים עם ליזגנג מצלצל הם יכולים להתבצע בבית (דוגמה לניסוי מתוארת במאמר; בנוסף, בגיליון 8/2006 של Młodego Technika, Stefan Sienkowski הציג את הניסוי המקורי של Liesegang). עם זאת, כדאי לשים לב לנסיינים למספר נקודות. תיאורטית, טבעות ליזגאנג יכולות להיווצר בכל תגובת משקעים (רובן אינן מתוארות בספרות, כך שנוכל להפוך לחלוצים!), אך לא כולן מובילות להשפעה הרצויה וכמעט כל השילובים האפשריים של ריאגנטים בג'לטין ו. תמיסה מימית (המלצת המחבר, הניסיון יהיה טוב).
עובש על פירות
זכרו שג'לטין הוא חלבון ומתפרק על ידי ריאגנטים מסוימים (ואז לא נוצרת שכבת ג'ל). יש להשיג טבעות בולטות יותר באמצעות מבחנות קטנות ככל האפשר (ניתן להשתמש גם במבחנות זכוכית אטומות). סבלנות היא המפתח, עם זאת, שכן חלק מהניסויים גוזלים זמן רב (אבל שווה לחכות; טבעות מעוצבות היטב הן קלות? יפה!).
אמנם תופעת היצירתיות ליזגנג מצלצל אולי נראה לנו רק קוריוז כימי (לא מזכירים את זה בבתי ספר), זה מאוד נפוץ בטבע. האם התופעה המוזכרת במאמר היא דוגמה לתופעה רחבה הרבה יותר? תגובות תנודה כימיות שבמהלכן מתרחשים שינויים תקופתיים בריכוז המצע. ליזגנג מצלצל הם תוצאה של תנודות אלה במרחב. מעניינות גם תגובות המדגימות תנודות בריכוזים במהלך התהליך, למשל, שינויים תקופתיים בריכוזים של ריאגנטים גליקוליזה, ככל הנראה, עומדים בבסיס השעון הביולוגי של אורגניזמים חיים.
ראה ניסיון:
כימיה באינטרנט
?תהום? האינטרנט מכיל אתרים רבים שעשויים לעניין כימאי. עם זאת, בעיה הולכת וגוברת היא ריבוי הנתונים המתפרסמים, לפעמים גם באיכות מפוקפקת. לֹא? יצטט כאן את התחזיות המבריקות של סטניסלב לם, שלפני יותר מ-40 שנה בספרו ?? הכריז כי הרחבת משאבי המידע מגבילה בו זמנית את זמינותם.
לכן, בפינת הכימיה ישנו מדור בו יפורסמו כתובות ותיאורים של אתרי ה"כימיקלים" המעניינים ביותר. קשור לכתבה של היום? כתובות המובילות לאתרים המתארים טבעות של Liesegang.
העבודה המקורית של F. F. Runge בצורה דיגיטלית (קובץ ה-PDF עצמו זמין להורדה בכתובת המקוצרת: http://tinyurl.com/38of2mv):
http://edocs.ub.uni-frankfurt.de/volltexte/2007/3756/.
אתר עם כתובת http://www.insilico.hu/liesegang/index.html האם אוסף אמיתי של ידע על טבעות ליזגאנג? ההיסטוריה של התגלית, תיאוריות של חינוך ותצלומים רבים.
ולבסוף, משהו מיוחד? סרט המראה היווצרות טבעת משקעים Ag2CrO4, עבודתו של סטודנט פולני, בן גילם של קוראי MT. כמובן, פורסם ביוטיוב:
כדאי גם להשתמש במנוע חיפוש (במיוחד גרפי) על ידי הזנת מילות המפתח המתאימות לתוכו: "טבעות ליסנג", "להקות ליסנג" או פשוט "טבעות ליסנג".
בתמיסת דיכרומט (או כרומט), נוצר שיווי משקל בין האניונים
וכן, בהתאם לתגובת הסביבה. מכיוון שכרומט כסף(VI) פחות מסיס מדיכרומט כסף(VI), הוא משקע.
הניסיון הראשון להסביר את התופעה שנצפתה נעשה על ידי וילהלם פרידריך אוסטוולד (1853-1932), חתן פרס נובל לכימיה ב-1909. הכימאי הפיזיקלי הגרמני קבע כי משקעים דורשים רוויה-על של התמיסה על מנת ליצור גרעיני התגבשות. מצד שני, היווצרות הטבעות קשורה לתופעה של דיפוזיה של יונים בתווך המונע את תנועתם (ג'לטין). התרכובת הכימית משכבת המים חודרת עמוק לתוך שכבת הג'לטין. היונים של המגיב ה"כלוא" משמשים ליצירת משקעים. בג'לטין, מה שמוביל לדלדול של אזורים הסמוכים מיד למשקעים (יונים מתפזרים בכיוון של ירידה בריכוז). עקב חוסר האפשרות להשוות ריכוזים מהירה בהסעה (ערבוב תמיסות), הריאגנט מהשכבה המימית מתנגש באזור אחר עם ריכוז גבוה מספיק של יונים הכלול בג'לטין, רק במרחק מהשכבה שכבר נוצרה? התופעה חוזרת על עצמה מדי פעם. לפיכך, טבעות Liesegang נוצרות כתוצאה מתגובת המשקעים המתבצעת בתנאים של ערבוב קשה של הריאגנטים. האם אתה יכול להסביר את היווצרות המבנה השכבתי של כמה מינרלים בצורה דומה? פיזור של יונים מתרחש בתווך צפוף של מאגמה מותכת.
עולם החיים הטבעתי הוא גם תוצאה של משאבים מוגבלים. מעגל השטן? מורכב מפטריות (מימי קדם זה נחשב זכר לפעולת "רוחות רעות"), הוא מתעורר בצורה פשוטה. התפטיר גדל לכל הכיוונים (מתחת לאדמה, רק גופי פרי נראים על פני השטח). לאחר זמן מה, האדמה נעשית מעוקרת במרכז? התפטיר מת, נשאר רק בפריפריה, ויוצר מבנה בצורת טבעת. השימוש במשאבי מזון באזורים מסוימים בסביבה יכול להסביר גם את מבנה הטבעת של מושבות חיידקים ועובשים.
ניתן לבצע ניסויים עם טבעות ליזגאנג בבית (דוגמה לניסוי מתוארת במאמר; בנוסף, בגיליון Młodego Technika מיום 8/2006, סטפן סינקובסקי הציג את ניסוי ה-Liesegang המקורי). עם זאת, כדאי לשים לב לנסיינים למספר נקודות. תיאורטית, טבעות ליזגאנג יכולות להיווצר בכל תגובת משקעים (רובן אינן מתוארות בספרות, כך שנוכל להפוך לחלוצים!), אך לא כולן מובילות להשפעה הרצויה וכמעט כל השילובים האפשריים של ריאגנטים בג'לטין ו. תמיסה מימית (המלצת המחבר, הניסיון יהיה טוב). זכרו שג'לטין הוא חלבון ומתפרק על ידי ריאגנטים מסוימים (ואז לא נוצרת שכבת ג'ל). יש להשיג טבעות בולטות יותר באמצעות מבחנות קטנות ככל האפשר (ניתן להשתמש גם במבחנות זכוכית אטומות). סבלנות היא המפתח, עם זאת, שכן חלק מהניסויים גוזלים זמן רב (אבל שווה לחכות; טבעות מעוצבות היטב הן קלות? יפה!).
למרות שהיווצרות טבעת ה-Liesegang עשויה להיראות כמו קוריוז כימי (היא לא מוזכרת בבתי ספר), היא נפוצה מאוד בטבע. האם התופעה המוזכרת במאמר היא דוגמה לתופעה רחבה הרבה יותר? תגובות תנודה כימיות שבמהלכן מתרחשים שינויים תקופתיים בריכוז המצע. טבעות ליזגאנג הן תוצאה של תנודות אלה במרחב. מעניינות גם תגובות המדגימות תנודות בריכוזים במהלך התהליך, למשל, שינויים תקופתיים בריכוזים של ריאגנטים גליקוליזה, ככל הנראה, עומדים בבסיס השעון הביולוגי של אורגניזמים חיים.
zp8497586rq
