INLEIDING
Raphael Liesegang, geïnteresseerd in fotochemie, beschreef voor het eerst ‘merkwaardige ritmische verschijnselen’ in een gel, een materiaal voornamelijk bestaande uit water dat niet kan vloeien omdat het gebonden is in een netwerk van molecuulketens. (Liesegang, 1896). Bijvoorbeeld, ringen van kristallen van zilverchromaat (AgCr2O7) vormden zich rond een druppel oplossing van zilvernitraat (AgNO3), als deze in contact werd gebracht met gelatine met daarin een oplossing van kaliumdichromaat (K2Cr2O7). Dergelijke ritmische neerslag is later beschreven voor vele combinaties van gel, met een interne zoutoplossing en een daarmee in contact gebrachte externe zoutoplossing (Sharbaugh & Sharbaugh, 1989).
VERKLARING
Een van de oudste verklaringen voor de vorming van ritmische neerslag luidt als volgt: Wanneer positief en negatief geladen zoutionen, via willekeurige beweging, van buiten in een gel naar binnen diffunderen, dan nemen in de gel de concentraties van deze ionen toe. Daardoor ontstaat er mogelijk zoveel reactie met in de gel al aanwezige negatieve en positieve zoutionen, dat er verzadiging kan ontstaan. Neemt nu door diffusie de concentratie nog verder toe, dan worden meer zoutmoleculen gevormd dan er in dezelfde tijd weer uiteenvallen om terug in oplossing te gaan. Zodoende klonteren zoutmoleculen samen als colloïden, waarna deze groepjes vrij zwevende zoutmoleculen kunnen dienen als kernen (nuclei) voor de groei van zoutkristallen. Zijn de groeiende zoutkristallen minder oplosbaar dan de colloïdale zoutnuclei, dan zal er in de buurt van de zoutkristallen een verzadigingsconcentratie voor kristallen zijn die lager is dan de verzadigingsconcentratie die nodig is voor de neerslag van nieuwe zoutnuclei. Pas op enige afstand van de zoutkristallen kan de concentratie door voortgaande diffusie weer zo hoog worden dat er opnieuw oververzadiging optreedt met betrekking tot zoutnuclei. Deze kunnen daar weer neerslaan, om dan weer uit te groeien tot nieuwe zoutkristallen. Zo ontstaan er op regelmatige afstanden zones van neerslag en kristalgroei, gescheiden door zones waarin geen of minder nuclei kunnen neerslaan en waar daarom geen of minder kristallen zullen groeien.
TIJDSCHAAL
Het ritmische neerslaan gebeurt op een kenmerkende wijze, die haar beslag krijgt in verschillende eigenschappen, zoals de dikte van de ringen, de afstand tussen de ringen en de verdeling, van concentraties en afmetingen van hierin neergeslagen zoutkristallen. Deze eigenschappen zijn weer afhankelijk van omgevingsfactoren en hiermee samenhangende snelheden van diffusie, reactie en verandering van concentraties, als maat voor de snelheid en duur van de processen (Karpati Smidroczki et al., 1995). De verdeling van Liesegang ringen in de ruimte informeert dus over het vormingsproces in de tijd.
VERKIEZELING
Er zijn ook ritmische afwisseling van donkere en lichtere, min of meer verkiezelde banden in vuursteen beschreven (DeCelles & Gutschick, 1983; McBride et al., 1999). Dergelijke 'Liesegang ringen' zijn niet zeldzaam, zie bijvoorbeeld de objecten LIESEGANGSE RINGEN, ZEBRASTEEN en BLAUWE RINGEN. Mogelijk zijn dit speciale gevallen van de vorming van Liesegang ringen, die wat meer aandacht verdienen. Door de eigenschappen van deze ringen of banden in verkiezeling te bestuderen komen we ook in dit geval mogelijk meer te weten over de omstandigheden tijdens de vorming van vuurstenen. We zullen de ringen nauwkeurig moeten onderzoeken, beschrijven en meten. Met een mathematisch model kunnen we dan de ruimtelijke waarden relateren aan de tijdswaarden.