Liesegangsche Ringe

1-Cent-große Liesegangsche Ringe auf einem hellblaugrauen Chalcedon-Hornstein; Ackerstein aus dem Mittleren Muschelkalk, Birkenfeld bei Pforzheim

Liesegangsche Ringe - eine Extraseite sind sie wert!

Die Kapazität der Seite "Einmal Lava und zurück" ist beschränkt, so dass nur wenige Liesegang-Ringe-Bilder eingebaut werden können. Hier ist Platz.

Relativ viele Ackerflächen in und um Pforzheim liegen im Mittleren Muschelkalk, der reichlich Hornsteine liefert. Darunter sind welche, die die hellblaugraue Chalcedonfarbe haben und die Liesegangschen Ringe zeigen, bis hin zu einem "achatischen" Erscheinungsbild. Als Museum vor Ort nehmen wir uns hier den Platz für Bildnachweise.

Liesegangsche Ringe  - beschreiben, erklären, definieren

Die Liesegangschen Ringe oder Liesegang-Ringe entstehen bei einer chemischen Reaktion in einem Gel. Zwei Substanzen reagieren miteinander. Die eine Substanz ist im Gel gelöst. Die andere Substanz wird aufs Gel getröpfelt und dringt ins Gel ein. Das Eindringen ist kein schnelles Hineinfließen oder Einsickern, sondern ein langsames Diffundieren. Die Diffusion ist ein Phänomen für sich.

 

Im Gel reagieren die beiden Substanzen miteinander. Das Ergebnis der Reaktion, die neue Substanz, wird im Gel sichtbar, wenn sie ausfällt, wenn sie sich am Gelboden  niederschlägt. Das passiert nun nicht gleichmäßig, sondern periodisch. Es entsteht keine gleichmäßige Niederschlagsfläche, sondern Niederschlagszonen in der Form konzentrischer Ringe.

 

Der deutsche Chemiker Raphael Eduard Liesegang hat die Ringbildung bei chemischen Reaktionen in einem Gel nicht als Erster entdeckt, sondern als Erster 1896 umfassend beschrieben. Die Ringe wurden dann mit seinem Namen verbunden, allgemeiner: periodisch entstehende Strukturen bei chemischen Reaktionen in einem Gel.

Liesegangsche Ringe - experimentieren

Gelatine wird in erwärmtes, nicht kochendes Wasser eingerührt. Kaliumchromat kommt dazu. Es löst sich in der Gelantine auf. Von der noch warmen Lösung wird so viel in eine Versuchsschale gegossen, dass der Boden geradeso bedeckt ist, das heißt zwischen hauchdünn und 1 mm Höhe. Danach muss das Gel auskühlen, was ein paar Stunden dauern kann. (Die Lösung geliert nicht, wenn die Gelatine vorher in kochendes Wasser eingerührt wurde!)

Das zunächst noch sehr flüssige Gel erstarrt zu einer festen Schicht. Fest bedeutet weich, aber nicht mehr fließfähig. Jetzt kommt auf das kaliumchromtathaltige Gel ein Tropfen Silbernitrat. Man tropft möglichst in der Mitte, damit sich die Ringe gleichmäßig ausbilden können. Am nächsten Tag und am übernächsten gibt es jeweils noch einen weiteren Tropfen Silbernitrat aufs Gel, um für die Ringbildung Substanz nachzuliefern.

 

Das Silbernitrat diffundiert ins Gel. Es kommt zu einer Reaktion zwischen Kaliumchromat (K2CrO4) und Silbernitrat (AgNO3). Es entsteht rotbraunes Silberchromat (Ag2CrO4), das die Fällungsringe bildet. Silberchromat ist eine feste, schwer lösliche Substanz.

 

Die abgebildete Versuchsschale wurde am Ende des Experiments gut verschlossen, weil die Substanzen nicht unbedingt gesundsheitsfördernd sind. 

Liesegangsche Ringe - mikroskopieren

Die Liesegangschen Ringe auf dem durchsichtigen Schalenboden im obigen Experiment werden im Folgenden unter dem Mikroskop angesehen. Texte kommen noch.

Liesegangsche Ringe - Ackersteine der Pforzheimer Umgebung 

Dieser Hornstein und alle folgenden stammen von Ackerflächen des Dammfelds in Birkenfeld, Nachbarort von Pforzheim.
Dieser Ackerstein zeigt die hellblaugraue Farbe des Chalcedons und ähnelt mit seiner Bänderung einem Achat.
Der vorige achatähnliche Stein ist hier unter dem Mikroskop fotografiert.
Stark vergrößerte Teilaufnahme des achatähnlichen Hornsteins.
In der Literatur liest man für diese Chalcedon-Hornsteine mit Liesegangschen Ringen auch das Wort "Bänderjaspis". Der rechte Ackerstein wurde von einem Pforzheimer Edelsteinschleifer bearbeitet.
Liesegangsche Ringe in schöner Gleichmäßigkeit auf einem Dammfelder Hornstein. Der Hornstein ist ein Oolith, ein Stein mit kleinen eiförmigen Chalcdeon-Quarz- Gebilden.
Rückseite des vorigen Steins mit Liesegangschen Ringen und eiförmigen Gebilden aus Quarz und Chalcedon.

Liesegangsche Ringe - noch ein paar Stein-Beispiele

Höhenschotter der Ur-Enz aus Mühlacker-Enzberg mit Liesegang-Ringen. Die abgerollten, gerundeten Steine sind in dieser Art häufig auf den Hangäckern zu finden.
Liesegangsche Ringe in einem Keupersandstein. Eine orangefarbene Eisenverbindung diffundierte in den Quarz-Sandstein.
Typischer Hornstein aus dem Mittleren Muschelkalk, Umgebung von Pforzheim, mit einem Nest aus einer Quarz-Chalcedon-Masse
Die Quarz-Chalcedon-Masse auf dem Hornstein zeigt zwar keine Ringe, aber doch gerundete Formen.

Liesegangsche Ringe - im Reagenzglas entstehen lassen

 

1. Gelantinepulver wird in warmes Wasser eingerührt und aufgelöst. Hinzu kommen Magnesiumchlorid und ein Sichtbarmacher namens Phenolphthalein, der aber in der klaren Lösung unsichtbar bleibt. Die Lösung wird in ein Reagenzglas gegeben, kühlt ab und geliert/erstarrt zu einem Gel. In dem Gel sind nun zwei Substanzen, Magnesiumchlorid und der Sichtbarmacher, beide nicht sichtbar.

L - Luft, A - Ammoniaklösung mit einem wässrigen R - Ring, RR - starre Liesegangsche Ringe aus Magnesiumhydroxid im Gel, G - Gel +/mit Magnesiumchlorid und I - Indikator=Phenolphthalein, der die Farbe Pink verursacht.

2. Auf das erstarrte Gel im Reagenzglas wird eine Ammoniaklösung geschüttet, etwa zwei Daumen hoch. Der Rest bis zum Verschluss gehört der Luft. Über dem festen Gel schwappt nun das flüssige Ammoniak.

Das Reagenzglas wird gekippt. Gel, Gel-Grenze und Ringe bleiben starr. Die Ammoniaklösung schwappt.

3. Jetzt gilt es geduldig abzuwarten. Das Ammoniak diffundiert ins Gel und reagiert mit dem Magnesiumchlorid. Dabei entsteht Magnesiumhydroxid, das ausfällt, sich absetzt und Ringe bildet.

Das Reagenzglas ist umgedreht. Das Gel und die Ringe bleiben starr. Die Luftblase schiebt sich zwischen Gel und Ammoniaklösung.

4. Das Gel ist bei Versuchsbeginn weder sauer noch alkalisch, eben pH-neutral. Das ins Gel diffundierende Ammoniak macht es zunehmend alkalisch. Das wiederum weckt den Sichtbarmacher, das Phenolphthalein. Der Indikator reagiert mit einer Farbveränderung von farblos zu pinkfarben. Farblos - pH-Wert neutral bei 7, pink - pH-Wert über 8 im alkalischen Bereich. Mit der Farbveränderung werden die Liesegangschen Ringe im Gel und im Gegenlicht sichtbar. Sie sind weniger pinkfarben, eher weiß, weil im Ring das ausgefällte Magnesiumhydroxid den pH-Wert wieder nach neutral hin verändert.

Eine ringförmige Partikelansammlung im obersten Ring, die nur unter dem Mikroskop zu sehen ist.