Tworzenie pierścieni Lieseganga

Zjawisko wytrącania osadów w roztworach, w których utrudnione jest wyrównywanie stężeń na drodze mieszania i konwekcji, opisano już w połowie XIX wieku (Friedlieb Ferdinand Runge w 1855), ale systematyczne badania tego efektu podjął się dopiero w końcu stulecia Raphael Eduard Liesegang. W roku 1896 zauważył, że wokół kryształka azotanu(V) srebra AgNO3, umieszczonego na powierzchni żelatynowego roztworu dichromianu(VI) potasu K2Cr2O7 tworzą się koncentryczne kręgi ciemnego osadu chromianu(VI) srebra AgCrO4.

Zaobserwowany fenomen nazwano pierścieniami Liesegnga. Próby wytłumaczenia zjawiska podjął się znakomity niemiecki chemik Wilhelm Friedrich Ostwald (nagroda Nobla w 1909). Do utworzeniu pierścienia osadu zostają ?wykorzystane? wszystkie okoliczne jony, a przemieszczanie się dalszych jest znacznie utrudnione w środowisku żelu. Następny pierścień osadu utworzy się dopiero w rejonie, w którym istnieje dostateczne stężenie jonów i do którego dotrze substancja umieszczona na powierzchni żelatyny.

Autor musi ?ostrzec? eksperymentatorów, którzy zechcą samodzielnie wykonać próby. Na efekty doświadczenia trzeba czekać dość długo (nawet kilka dni), na dodatek próba nie zawsze ?wychodzi?. Warto wypróbować różne zestawy odczynników dających osady. Poniżej zaprezentowano eksperyment, który uda się na pewno.

Do przeprowadzenia próby potrzebny będzie żelatynowy roztwór (w proporcji: łyżeczka spożywczej żelatyny na pół szklanki gorącej wody) siarczanu(VI) manganu(II) MnSO₄ umieszczony w próbówce oraz wo

dny roztwór amoniaku NH_3aq (fotografia 1). Roztwór żelatynowy soli manganu musi uprzednio całkowicie skrzepnąć (fotografia 2). Na powierzchnię żelatyny nalewamy niewielką ilość wodnego roztworu amoniaku (fotografia 3) i wylot probówki zamykamy zwitkiem waty (fotografia 4). Już po chwili widoczne są objawy zachodzącej reakcji ? w miejscu zetknięcia roztworu amoniaku z żelatyną tworzy się biała warstwa (fotografia 5) wodorotlenku manganu(II):

Po pewnym czasie warstwa ciemnieje ze względu na reakcję osadu z tlenem powodującą utlenianie manganu(II) do manganu(IV):

Niżej powstają wyraźnie widoczne pierścienie białego osadu, wytrącającego się już bez dostępu tlenu z powietrza (fotografia 6). Po kilku dniach proces tworzenia pierścieni dobiega końca (fotografie 7 i 8). Pierścienie będą wyraźniej zaznaczone, gdy reakcję przeprowadzimy w wąskiej probówce niewielkich rozmiarów (fotografie 9 i 10).

Zjawisko powstawania pierścieni Lieseganga jest znacznie powszechniejsze, niż nam się wydaje. Jako przykład służy szereg minerałów: agaty, malachity, piaskowce.