Önszerveződés az áramlásvezérelt kalcium-oxalát rendszerben


Környezetünkben gyakran megfigyelhetők olyan rendszerek, amelyekben makroszkopikus önszerveződés, spontán rendezettség jön létre időben és/vagy térben periodikus struktúrákat eredményezve. Kémiai reakciók és transzportfolyamatok együttes hatása biztosítja a geometriai alakzatokra hasonlító koncentrációeloszlás, azaz a mintázatok megjelenését. Az SZTE Kémiai Tanszékcsoport Nemlineáris Dinamika és Kinetika Kutatócsoportjában foglalkozunk a mintázatképződés elméleti és kísérleti vizsgálatával, a szerkezetek minőségi és mennyiségi jellemzésével.


ChemComm


A Chemical Communications rangos folyóiratban (és annak belső címlapján) megjelent közleményben a kalcium-oxalát áramlás-vezérelt kialakulását tanulmányoztuk. A kalcium-oxalát az élő szervezetekben a vesekövek egyik leggyakoribb alkotója, de egyes növényekben, például a rebarbara és a spenót leveleiben is nagy mennyiségben található. A természetben egy-, két- és három kristályvizet tartalmazó kristályként fordul elő. Termodinamikailag a monohidrát forma stabil, és vizes közegben az instabil dihidrátot csak speciális stabilizáló adalékok segítségével lehet előállítani. 


Munkánkban különböző összetételű nátrium-oxalát-oldatokba alulról, vékony kapillárison keresztül, különböző áramlási sebességgel kalcium-klorid-oldatot áramoltattunk. A csapadékmintázat kialakulását és fejlődését digitális kamerával rögzítettük, a kémiai összetételt különböző módszerekkel határoztuk meg. A szilárd mintázat az edény alján jön létre, és sugárirányban szálszerű képződményeket tartalmaz. Az 1. ábra közepén látható a nagyobb koncentrációjú (és sűrűségű) kalcium-klorid-oldat beáramoltatásának helye, amelytől bizonyos távolságban megfigyelhető a nagyobb mennyiségben levált csapadék. A csapadék nem egyenletes eloszlású, sugárirányban kialakuló szálszerű képződmények sokasága található meg benne.


kalcium_oxalat

1. ábra A kalcium-oxalát csapadékmintázat képe.

 

Megállapítottuk, hogy az áramlási sebesség növelése a termodinamikailag instabil, kalcium-oxalát dihidrát kialakulásának kedvez, ami áramlásmentes körülmények között vizes közegben  nem tapasztalható. A 2. ábrán az áramlásmentes rendszerre jellemző rózsaszerű, kalcium-oxalát monohidrát, illetve a pillangó alakú kalcium-oxalát dihidrát struktúrák láthatók.

 

Elektronmikroszkopos_felvetel
2. ábra Pásztázó elektronmikroszkópos felvétel az áramlásos mintából

(fehér vonal: 10 µm).


Bohner Bíborka, Schuszter Gábor, Berkesi Ottó, Horváth Dezső és Tóth Ágota

Képgaléria

07.jpg

Rendezvénynaptár

Rendezvénynaptár *

  • február 17.
    12:30 - 14:30
  • február 17.
    18:00 - 19:00
    Dr. Somody Imre hosszú ideig szerepelt a leggazdagabb magyarok toplistáján, neve összeforrt a vagyonát megalapozó Plusssz pezsgőtablettával. Neve sokak számára csenghet ismerősen akár az egészségügy, a közgazdaságtan vagy a politika területéről is. A kilencvenes évek végére jutott a csúcsra; karitatív és üzleti tevékenységéért számos kimagasló kitüntetést kapott. Aztán a sikeres üzletembert egyre több anyagi kudarc érte, miközben elvált és súlyosan megbetegedett. Élete 2014-ben gyökeresen új fordulatot vett... Minderről szívesen osztja meg gondolatait a hallgatósággal.
    Jegyinformációk: http://jegyek.ihrendezvenykozpont.hu/event/SOMODY200217
    Az SZTE Mentor(h)áló 2.0 projekt programja
  • február 21.
    11:00 - 13:00

Kövess minket

Facebook YouTube Twitter Google Plus