一、实验目的

1．了解双目镜、照相机的使用。

2．了解Liesegang环带的能力学起因。

二、实验原理

在适当的条件下，难溶盐的凝胶中进行沉淀凝胶反应时，所生成的不溶物在凝胶中具有间断性空间分布特征，即一种空间周期性图案，通常称之为Liesegang环带。Liesegang环带是一种非平衡有序结构，这类结构在自然界广泛存在着，人们越来越注意到地质学中存在的一引起条带、环带结构及动物体中结石组分的空间分布与凝胶中周期性沉淀的形成具有某些十分相似的特征，因此认识和理解凝胶中的周期性沉淀反应所产生Liesegang环带现象，对于探讨岩石矿物中的一些环带结构及动物中结石组分的空间分布具有实际意义。本实验要求认识Lie-segang环带现象，初步了解Liesegang环带的动力学起因。

在凝胶中许多难溶盐沉淀反应都可形成Liesegang环带，本实验采用K₂CrO₇-AgNO₃系统，其沉淀反应为

当和的初始空间分布不均匀时，由于在凝胶中没有对流且沉淀颗粒的扩散作用也很小，因而如果沉淀反应在时一空上是间断式，则其沉淀物在凝胶内将具有间断性分布特征。

三、实验药品和仪器

明胶（生物试剂），重铬酸钾0.1mol·dm^-3（分析纯），硝酸根（基准试剂），烧杯若干个，培养且若干个，恒温箱一台，双目镜一台，照相机一台。

四、实验方法

在70±10℃的热水浴中按1:5的比例用水将明胶溶涨约1小时至完全溶解。取该明胶溶液30cm³与0.100mol·dm^-3 K₂CrO₇溶液10cm³和60cm³ H₂O混合，置于70±10℃的热水浴中，搅拌约30分钟，调节pH值为5~6，冷却至室温，趁尚未凝固时倒入培养皿中，使培养皿中凝固层厚度为2~3mm，待凝固后，将一颗0.01~0.06克的AgNO₃晶粒放在培养皿的中心位置。然后放入10±20℃的恒温箱内静置，待周期性图案出现时，每间隔一定时间在双目镜下观察并记录实验和照相。

一般在放入AgNO₃晶粒10~15小时后可观察到周期性环状图案，30~40小时后可观察到次生环图案。

五、讨论

凝胶中的沉淀反应图案除了带状外，因反应系统和条件的不同，还有辐射状和树枝状等等.关于Liesegang环带的成因,最简单的解释是所谓过饱的理论。该理论认为，在沉淀出现前，必须有某种程度的过饱和。在AgNO₃扩散进入凝胶时，形成与凝胶边缘平等的扩散前沿。当区域为Ag₂CrO₄所过饱和时，出现结晶。当Ag₂CrO₄沉淀时，使该区域的浓度下降，向成长着的晶体扩散，因此降低了临近区域的浓度。当AgNO₃继续向凝胶内扩散时，它将通过一个低的浓度区域，只有到达正常的浓度区域时，沉淀才会再度长生。这种过程的重复就导致了周期交替的形成。除了过饱和和理论外，还有许多其它的理论。虽然Liesegang环带的发现及对它的研究已有百年的历史，但是直到现在无论是理论研究还是实验研究仍然还很活跃。因为它涉及到形态的形成和演化这一十分普遍的自然现象问题。当前的研究主要是将其纳入非平衡自组织理论框架中，对其各种沉淀反应图案的起因进行全面系统深入的讨论。