Anneaux Liesegang? créations fascinantes de la nature

"Cercle du Diable"

Veuillez regarder quelques photographies montrant des organismes vivants et des échantillons de nature inanimée : une colonie de bactéries sur un milieu gélosé, une moisissure poussant sur des fruits, des champignons sur une pelouse de ville et des minéraux - agate, malachite, grès. Qu'est-ce que tous les articles ont en commun ? C'est leur structure, constituée de cercles concentriques (plus ou moins bien définis). Les chimistes les appellent Anneaux Liesegang.

Le nom de ces structures vient du nom du découvreur ? Raphael Edouard Liesegang, bien qu'il n'ait pas été le premier à les décrire. Cela a été fait en 1855 par Friedlieb Ferdinand Runge, qui a été impliqué, entre autres, dans la réalisation de réactions chimiques sur du papier filtre. Créé par un chimiste allemand ? () peuvent certainement être considérés comme les premiers anneaux de Liesegang obtenus, et la méthode de leur préparation est la chromatographie sur papier. Cependant, la découverte n'a pas été remarquée dans le monde de la science? Runge l'a fait avec un demi-siècle d'avance (le botaniste russe Mikhail Semyonovich Tsvet, qui a travaillé à Varsovie au début du XXe siècle, est un inventeur bien connu de la chromatographie). Eh bien, ce n'est pas le premier cas de ce genre dans l'histoire des sciences ; car même les découvertes doivent "arriver à temps".

Raphaël Eduard Liesegang (1869-1947) ? Chimiste et entrepreneur allemand dans l'industrie de la photographie. En tant que scientifique, il a étudié la chimie des colloïdes et des matériaux photographiques. Il était célèbre pour avoir découvert des structures connues sous le nom d'anneaux de Liesegang.

La renommée du découvreur a été méritée par R. E. Liesegang, qui a été aidé par un concours de circonstances (pas non plus pour la première fois dans l'histoire des sciences ?). En 1896, il laissa tomber un cristal de nitrate d'argent AgNO.₃ sur une plaque de verre recouverte d'une solution de bichromate de potassium (VI) K₂Cr₂O₇ en gélatine (Liesegang s'intéressait à la photographie, et les bichromates sont encore utilisés dans les techniques dites nobles de la photographie classique, par exemple dans la technique du caoutchouc et du brome). Des cercles concentriques de précipité brun de chromate d'argent(VI)Ag se sont formés autour d'un cristal de lapis-lazuli.₂CrO₄ intéresse le chimiste allemand. Le scientifique a commencé une étude systématique du phénomène observé et, par conséquent, les anneaux ont finalement été nommés d'après lui.

La réaction observée par Liesegang correspondait à l'équation (écrite sous forme ionique abrégée) :

Dans une solution de dichromate (ou de chromate), un équilibre s'établit entre les anions

, en fonction de la réaction de l'environnement. Comme le chromate d'argent(VI) est moins soluble que le dichromate d'argent(VI), il précipite.

Il a fait la première tentative pour expliquer le phénomène observé. Wilhelm Friedrich Ostwald (1853-1932), lauréat du prix Nobel de chimie 1909. Le physico-chimiste allemand a déclaré que la précipitation nécessite une sursaturation de la solution afin de former des noyaux de cristallisation. D'autre part, la formation d'anneaux est associée au phénomène de diffusion des ions dans un milieu qui empêche leur mouvement (la gélatine). Le composé chimique de la couche d'eau pénètre profondément dans la couche de gélatine. Les ions du réactif « piégé » sont utilisés pour former un précipité. dans la gélatine, ce qui entraîne un appauvrissement des zones immédiatement adjacentes au sédiment (les ions diffusent dans le sens de la concentration décroissante).

Anneaux de Liesegang in vitro

En raison de l'impossibilité d'une égalisation rapide des concentrations par convection (mélange de solutions), le réactif de la couche aqueuse entre-t-il en collision avec une autre région avec une concentration suffisamment élevée d'ions contenus dans la gélatine, seulement à une certaine distance de la couche déjà formée ? le phénomène se répète périodiquement. Par conséquent, des anneaux de Liesegang se forment à la suite de la réaction de précipitation réalisée dans des conditions de mélange difficile des réactifs. Pouvez-vous expliquer la structure en couches de certains minéraux de la même manière ? La diffusion des ions se produit dans un milieu dense de magma en fusion.

Le monde vivant annelé est aussi le résultat de ressources limitées. Cercle du diable ? composé de champignons (depuis des temps immémoriaux il était considéré comme une trace de l'action des "mauvais esprits"), il se pose de manière simple. Le mycélium pousse dans toutes les directions (sous le sol, seules les fructifications sont visibles en surface). Au bout d'un moment, la terre se stérilise au centre ? le mycélium meurt, ne restant que sur la périphérie, formant une structure en forme d'anneau. L'utilisation des ressources alimentaires dans certaines zones de l'environnement peut également expliquer la structure en anneau des colonies de bactéries et de moisissures.

Des expériences avec Anneaux Liesegang elles peuvent être réalisées à domicile (un exemple d'expérience est décrit dans l'article ; en outre, dans le numéro de Młodego Technika du 8/2006, Stefan Sienkowski a présenté l'expérience originale de Liesegang). Cependant, il convient de prêter l'attention des expérimentateurs à plusieurs points. Théoriquement, les anneaux de Liesegang peuvent se former dans n'importe quelle réaction de précipitation (la plupart d'entre eux ne sont pas décrits dans la littérature, nous pouvons donc devenir des pionniers !), mais tous ne conduisent pas à l'effet souhaité et presque toutes les combinaisons possibles de réactifs dans la gélatine et solution aqueuse (suggéré par l'auteur, l'expérience sera bonne).

moisissure sur les fruits

N'oubliez pas que la gélatine est une protéine et qu'elle est décomposée par certains réactifs (une couche de gel ne se forme alors pas). Des anneaux plus prononcés doivent être obtenus en utilisant des tubes à essai aussi petits que possible (des tubes en verre scellés peuvent également être utilisés). La patience est la clé, cependant, car certaines expériences prennent beaucoup de temps (mais ça vaut le coup d'attendre ; des anneaux bien formés, c'est facile ? Magnifique !).

Bien que le phénomène de la créativité Anneaux Liesegang peut nous sembler qu'une curiosité chimique (on n'en parle pas dans les écoles), elle est très répandue dans la nature. Le phénomène mentionné dans l'article est-il un exemple d'un phénomène beaucoup plus large ? réactions oscillatoires chimiques au cours desquelles se produisent des changements périodiques de la concentration du substrat. Anneaux Liesegang ils sont le résultat de ces fluctuations dans l'espace. Sont également intéressantes les réactions qui démontrent des fluctuations de concentrations au cours du processus, par exemple, des changements périodiques dans les concentrations de réactifs de glycolyse, très probablement, sous-tendent l'horloge biologique des organismes vivants.

Voir l'expérience :

Chimie sur le web

?Abîme? Internet contient de nombreux sites qui peuvent intéresser un chimiste. Cependant, un problème croissant est la surabondance de données publiées, parfois aussi de qualité douteuse. Pas? citera ici les brillantes prédictions de Stanislav Lem, qui il y a plus de 40 ans dans son livre ?? ont proclamé que l'expansion des ressources d'information limite simultanément leur disponibilité.

Par conséquent, dans le coin de la chimie, il y a une section dans laquelle seront publiées les adresses et les descriptions des sites "chimiques" les plus intéressants. Lié à l'article d'aujourd'hui? adresses menant à des sites décrivant les anneaux de Liesegang.

L'œuvre originale de F. F. Runge sous forme numérique (le fichier PDF lui-même est disponible en téléchargement à l'adresse abrégée : http://tinyurl.com/38of2mv):

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

Site Web avec adresse http://www.insilico.hu/liesegang/index.html est un véritable recueil de connaissances sur les anneaux de Liesegang ? l'histoire de la découverte, les théories de l'éducation et de nombreuses photographies.

Et enfin, quelque chose de spécial ? film montrant la formation d'un anneau de précipitation d'Ag₂CrO₄, le travail d'un étudiant polonais, un pair de lecteurs de MT. Bien sûr, posté sur YouTube :

Il vaut également la peine d'utiliser un moteur de recherche (surtout graphique) en y inscrivant les mots-clés appropriés: "Liesegang rings", "Liesegang bands" ou simplement "Liesegang rings".

Dans une solution de dichromate (ou de chromate), un équilibre s'établit entre les anions

et, en fonction de la réaction de l'environnement. Comme le chromate d'argent(VI) est moins soluble que le dichromate d'argent(VI), il précipite.

La première tentative d'explication du phénomène observé a été faite par Wilhelm Friedrich Ostwald (1853-1932), lauréat du prix Nobel de chimie en 1909. Le physico-chimiste allemand a déclaré que la précipitation nécessite une sursaturation de la solution afin de former des noyaux de cristallisation. D'autre part, la formation d'anneaux est associée au phénomène de diffusion des ions dans un milieu qui empêche leur mouvement (la gélatine). Le composé chimique de la couche d'eau pénètre profondément dans la couche de gélatine. Les ions du réactif « piégé » sont utilisés pour former un précipité. dans la gélatine, ce qui entraîne un appauvrissement des zones immédiatement adjacentes au sédiment (les ions diffusent dans le sens de la concentration décroissante). En raison de l'impossibilité d'égalisation rapide des concentrations par convection (mélange de solutions), le réactif de la couche aqueuse entre en collision avec une autre région avec une concentration suffisamment élevée d'ions contenus dans la gélatine, uniquement à distance de la couche déjà formée? le phénomène se répète périodiquement. Ainsi, des anneaux de Liesegang se forment à la suite d'une réaction de précipitation réalisée dans des conditions de mélange difficile des réactifs. Pouvez-vous expliquer la formation de la structure en couches de certains minéraux de la même manière ? La diffusion des ions se produit dans un milieu dense de magma en fusion.

Le monde vivant annelé est aussi le résultat de ressources limitées. Cercle du diable ? composé de champignons (depuis des temps immémoriaux il était considéré comme une trace de l'action des "mauvais esprits"), il se pose de manière simple. Le mycélium pousse dans toutes les directions (sous le sol, seules les fructifications sont visibles en surface). Au bout d'un moment, la terre se stérilise au centre ? le mycélium meurt, ne restant que sur la périphérie, formant une structure en forme d'anneau. L'utilisation des ressources alimentaires dans certaines zones de l'environnement peut également expliquer la structure en anneau des colonies de bactéries et de moisissures.

Des expériences avec des anneaux de Liesegang peuvent être réalisées à la maison (un exemple d'expérience est décrit dans l'article ; en outre, dans le numéro de Młodego Technika du 8/2006, Stefan Sienkowski a présenté l'expérience originale de Liesegang). Cependant, il convient de prêter l'attention des expérimentateurs à plusieurs points. Théoriquement, les anneaux de Liesegang peuvent se former dans n'importe quelle réaction de précipitation (la plupart d'entre eux ne sont pas décrits dans la littérature, nous pouvons donc devenir des pionniers !), mais tous ne conduisent pas à l'effet souhaité et presque toutes les combinaisons possibles de réactifs dans la gélatine et solution aqueuse (suggéré par l'auteur, l'expérience sera bonne). N'oubliez pas que la gélatine est une protéine et qu'elle est décomposée par certains réactifs (une couche de gel ne se forme alors pas). Des anneaux plus prononcés doivent être obtenus en utilisant des tubes à essai aussi petits que possible (des tubes en verre scellés peuvent également être utilisés). La patience est la clé, cependant, car certaines expériences prennent beaucoup de temps (mais ça vaut le coup d'attendre ; des anneaux bien formés, c'est facile ? Magnifique !).

Bien que la formation de l'anneau de Liesegang puisse sembler une curiosité chimique (il n'est pas mentionné dans les écoles), il est très répandu dans la nature. Le phénomène mentionné dans l'article est-il un exemple d'un phénomène beaucoup plus large ? réactions oscillatoires chimiques au cours desquelles se produisent des changements périodiques de la concentration du substrat. Les anneaux de Liesegang sont le résultat de ces fluctuations dans l'espace. Sont également intéressantes les réactions qui démontrent des fluctuations de concentrations au cours du processus, par exemple, des changements périodiques dans les concentrations de réactifs de glycolyse, très probablement, sous-tendent l'horloge biologique des organismes vivants.

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