Кольца Лизеганга

    Огромную роль в наносистемах играют процессы самоорганизации. Они позволяют контролируемо получать молекулярные структуры с заданной пространственной конфигурацией и свойствами. Одним из примеров самоорганизации в химических системах являются периодические структуры из концентрических окружностей.

    Что же такое "кольца Лизеганга"?

   
КОЛЬЦА ЛИЗЕГАНГА (Liesegang) - 1) слоистые структуры, образующиеся при отложении нерастворимых осадков в гелях; 2) концентрические кольца или ритмически перемежающиеся полосы, наблюдающиеся в яшмах, агатах и др.; 3) чередующиеся слои студня, содержащие осадок и свободные от осадка, возникшие в результате встречной диффузии двух растворённых веществ, которые при взаимодействии образуют нерастворимое соединение (Прим.: известны также под названием "слои Лизеганга").

    Эти структуры впервые были получены в 1896 г. немецким химиком Р. Лизегангом, который экспериментируя с фотохимикатами, обнаружил, что если капнуть ляписом {аптекарский сплав солей - нитрата калия и нитрата серебра, используемый для дезинфекции, "прижигания" ран} на стеклянную пластину, покрытую желатином и содержащую хромат-ион, то продукт реакции, выпадая в осадок, располагается на пластинке концентрическими окружностями. Лизеганг увлекся этим явлением и почти полвека занимался его исследованием.   

    Опыт Лизеганга

    Сущность опыта ученого сводилась к тому, что вокруг капли AgNO3 на желатине, пропитанной K2Cr2O7, при диффузии раствора в процессе реакции возникали микроскопические кристаллики Ag2Cr2O7, которые первоначально двигались вместе с раствором, но затем, по мере роста, задерживались в порах желатины, будучи не в состоянии двигаться дальше из-за своих размеров, и потому периодически осаждались в виде концентрических колец.



    Открытое явление нашло практическое применение при изучении различных процессов в физике и химии, в прикладном искусстве, кольца Лизеганга использовали для украшения различных изделий с имитацией яшмы, малахита, агата и др. Лизеганг также предложил технологию изготовления искусственного жемчуга.

    
Возможный физический механизм, объясняющий образование структур Лизеганга, был впервые предложен Оствальдом в 1987 году. Он основан на предположении о периодическом возникновении пересыщения в пространстве и времени и его влиянии на скорость зарождения твердой фазы. Оствальд позднее предложил механизм «обострения» осадка ("Ostwald ripening") – растворение малых и рост больших частиц. Эти два механизма в настоящее время лежат в основе альтернативных подходов к теоретическому объяснению осадочных структур.

Источники:
1. http://www.nanometer.ru/2010/11/02/internet_olimpiada_220382.html
2. http://bigmeden.ru/article/%D0%9B%D0%B8%D0%B7%D0%B5%D0%B3%D0%B0%D0%BD%D0%B3%D0%B0_%D0%9A%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D1%86%D0%B0
Comments