Tajomstvo farebných listov papiera - Chromatografia pre domáce použitie - Keinsteinova skrinka
Minulý týždeň ste si tu mohli prečítať, prečo je veľa látok farebných a prečo vidíme náš svet farebný. Ale teraz v jesenných farbách sú ešte úžasnejšie ako obvykle: Listy stromov a kríkov, ktoré sú v lete zelené, žltnú, oranžovú a červenú: menia farbu!
Látky vyzerajú sfarbené, pretože ich elektróny pohlcujú svetlo s veľmi špecifickými vlnovými dĺžkami a môžu dočasne prepnúť na inú dosiahnuteľnú hladinu energie - vyššie poschodie v atómovej výškovej budove. Ak sa farba objektu zmení, znamená to, že sa zmení buď jeho farebná látka (a teda vzdialenosti medzi atómovými výškovými poschodiami), alebo že objekt obsahuje niekoľko farebných látok, ktorých zmiešavací pomer sa mení.
Pomocou tu opísaného experimentu môžete dokázať, že listy rastlín obsahujú niekoľko farbív. Tento experiment sa dá bezpečne uskutočniť doma, ak budete postupovať podľa pokynov a bezpečnostných pokynov v tomto článku a na chemických nádobách. Deti experimentujú iba pod dohľadom dospelých! Keinsteinova skrinka nepreberá zodpovednosť za škody v dôsledku implementácie, najmä pri nedodržaní pokynov.
Zelené listy obsahujú chlorofyl, zelenú alebo modrozelenú látku, ktorá počas fotosyntézy premieňa energiu absorbovaných svetelných vĺn na chemickú. Táto energia sa potom musí preniesť na ďalšie molekuly. Toto sa dosahuje pomocou ďalších látok, ktoré sú tiež zafarbené: karotenoidy chemicky súvisia s vitamínom A (betakarotén) a majú podobné žlté, oranžové až červenohnedé sfarbenie. Na čerstvom liste sú však karotenoidy maskované alebo zmiešané s chlorofylom, takže väčšina listov vyzerá v lete sviežo zelená.
Na jeseň však veľa rastlín zastaví fotosyntézu a urobí si zimnú prestávku. Prebytočný chlorofyl v listoch sa štiepi, zatiaľ čo karotenoidy zostávajú v listoch dlhšie. Bez krytu alebo zmesi s chlorofylom sa nám karotenoidy teraz bez výhrad javia ako žlté, oranžové a červené.
Jednotlivé farbivá sa stanú viditeľnými, keď ich oddelíte
Aby sme vo farebnej zmesi listov mohli vidieť a rozlišovať jednotlivé farbivá, musíme ich od seba oddeliť. Na oddelenie látok vyvinuli chemici mnoho rôznych stratégií, pomocou ktorých využívajú rôzne vlastnosti rôznych látok. V prípade farbív, ktoré dokážeme odlíšiť iba pri pohľade, stačí ich roztriediť na rôzne miesta, kde sa na ne môžeme pozrieť individuálne.
Vhodná stratégia pre tento účel sa nazýva chromatografia: Zmes farbív sa zmieša s rozpúšťadlom (tiež nazývaným mobilná alebo mobilná fáza) a nechá sa pretekať cez druh koryta rieky (tiež sa nazýva stacionárna alebo stacionárna fáza). Farbivá sa v rieke správajú ako flotsam: Podľa svojej povahy sa v rôznej miere prilepia na dno a brehy (t. J. Koryto rieky) rieky a v danom čase postupujú inak. Na rôzne druhy plávajúcich úlomkov (alebo farbív) sa dá potom pozerať jednotlivo na rôznych úsekoch koryta rieky.
Na oddelenie listových pigmentov stačí ako stacionárna fáza pás papiera, ktorý je zavesený v nádobe s medom alebo podobne, ktorá slúži ako separačná komora. Ako prietokové činidlo, ktoré spolu s farbivami vytvára mobilnú fázu, sa môže použiť zmes acetónu a benzínu.
Príprava experimentu: separácia listových pigmentov pomocou papierovej chromatografie
Dôležité! Pred vyskúšaním si prečítajte až do konca nasledujúceho sprievodcu! Obsahuje dôležité informácie o potenciálne nebezpečných látkach a správnom zneškodňovaní odpadu!
Pre papierovú chromatografiu na oddelenie listových pigmentov potrebujete:
- zelené (na jeseň aj žlté a/alebo červené) listy rastlín (napr. javorové listy)
- Podložka na kreslenie
- Acetón
- Ropný lieh (z drogérie alebo lekárne)
- Tĺčik
alebo malá, pevná sklenená alebo keramická miska a nástroj na búšenie (ak chcete oddeliť niekoľko zmesí farbív súčasne, odporúčam pre každú zmes samostatnú maltu) - čistý piesok (hrot noža na zmes farbív)
- prázdnu, čistú nádobu na med alebo džem s vekom a čo najrovnejším dnom
- Dve Pasteurove pipety alebo iné dávkovacie pomôcky pre malé množstvá tekutiny (napr. Nosové kvapkové pipety z drogérie)
- Špendlíky s hlavou
- Nožnice, ceruzka
- Vhodné miesto na experimentovanie:
Acetón a benzín sú veľmi prchavé a nemali by sa zbytočne inhalovať! Pracujte preto vonku alebo v dobre vetranej miestnosti na stierateľnom povrchu odolnom voči rozpúšťadlám (žiadny plast!). Na experimentálnej stanici sa nesmie jesť, piť ani fajčiť, najmä keď experimentujete! Benzín a acetón a ich výpary sú veľmi horľavé! Uistite sa, že fľaše s chemikáliami sú uzavreté, kedykoľvek je to možné. Pretože sú farby veľmi citlivé na svetlo, mali by ste byť tiež schopní pracovať rýchlo a pri slabom osvetlení (v žiadnom prípade nie na priamom slnku). - Tiež odporúčam nosiť ochranné okuliare:
Rozpúšťadlá môžu dráždiť oči. Ak kvapalina príde do kontaktu s očami, dôkladne ich vyplachujte (10 minút!). V prípade pochybností vyhľadajte oftalmológa. So zapnutými bezpečnostnými okuliarmi je však veľmi nepravdepodobné, že sa vám do očí dostane postriekanie rozpúšťadlom.
Takto sa pripravujete na experiment
Aby ste sa pripravili na experiment (nemusíte sa ponáhľať alebo sa chrániť pred svetlom), vyrežte z hárku na kreslenie (A4) vodorovný pás široký 3 až 5 cm a vložte ho zvisle do otvorenej nádoby s medom, kým sa nedotkne podlahy. Na páse si vyznačte výšku okraja skla a zložte ho asi 1 mm pod značku. Vystrihnite oblasť „nad sklom“ v strede zvisle až po záhyb, aby ste teraz mohli ohnúť jeden polovičný prúžok dopredu a druhý dozadu. Ak teraz papierový prúžok zavesíte do pohára znova tak, aby dva polovičné prúžky ležali na okraji, mal by nerozdelený prúžok visieť vertikálne a rovno a mal by končiť priamo nad dnom skla. Toto je naša stacionárna fáza.
Najskôr papierový prúžok opäť vyberte zo skla. Potom do pohára naplňte 8 ml (alebo 8 dobre naplnených pipiet) lakového benzínu a 2 ml (2 dobre naplnené pipety) acetónu. Ak dno pohára nie je úplne zakryté, pridajte trochu viac benzínu a acetónu v pomere 4: 1. Zaskrutkujte veko na nádobu, aby ste zabránili úniku výparov rozpúšťadla (budete ich cítiť).
Ako získať sfarbenie z listov
Odteraz by ste mali experimentálnu stanicu chrániť pred priamym slnečným žiarením alebo osvetlením a byť schopní pracovať bez dlhých prerušení.
Vložte štipku piesku do malty. Zelený (alebo žltý alebo červený) javorový list nakrájajte na malé kúsky (list nakrájam každých 3 až 5 mm pozdĺžne a potom kolmo naň, aby sa vytvorili malé štvorčeky alebo obdĺžniky v tvare škatule) a útržky vložím do malty. Pridajte len toľko acetónu, aby v malte zostala viditeľná tekutina - v mojej miske na espresso to bola jedna, najviac dve pipety do nosa.
Acetón a benzín musia byť zneškodnené v špeciálnom zbernom mieste odpadu! Použitím najmenších možných množstiev, ktoré sa ideálne vyparia za krátky čas, predídete zbytočnému plytvaniu a v ideálnom prípade aj odchodu na zberné miesto.!
Pomocou piesku a acetónu niekoľko minút dôkladne rozdrvte úlomky listov (ak sa acetón odparí, pridajte ešte niekoľko kvapiek), kým acetón nezfarbí na tmavozeleno (alebo na žlto alebo červeno). Tento roztok by mal obsahovať čo najviac farbiva v čo najmenšom množstve acetónu. Prebytočný acetón môžete jednoducho nechať odpariť (nádobu chráňte pred svetlom!).
Ako spustiť chromatografiu
Fragmenty listov odložte nabok a maltu s roztokom farbiva trochu nakloňte, aby ste videli tekutinu nad pieskom. Ponorte špendlíkovú hlavičku do roztoku a nasajte tekutinu na spodok papierového prúžku. Farebná škvrna musí neskôr zostať v pohári nad hladinou kvapaliny! Preto som si pripojil tampóny asi 1 cm nad spodný okraj pásky.
Prvý tampón nechajte krátko zaschnúť a potom na to isté miesto namočte viac roztoku. Aplikáciu opakujte, kým nebude jasne viditeľný farebný rozstrek a intenzívnej farby. Potom odskrutkujte nádobu s medom a zaveste pás späť, aby bol jeho koniec ponorený do kvapaliny vo vnútri. Nasaďte viečko naspäť na sklenený otvor hore dnom, aby ste zabránili úniku pár rozpúšťadla. Pokiaľ je to možné, zastavte pohyb skla.
Ako zabezpečiť výsledky testov
Kvapalina migruje zdola nahor do papierového pásu, ktorý je v nej ponorený - spočiatku veľmi rýchlo, neskôr čoraz pomalšie. Pritom ním v rôznej miere premýva rôzne farbivá. Pred vytiahnutím papierového prúžku zo skla a tým zastavením toku nechajte experiment trvať asi 15 minút, maximálne dovtedy, kým kvapalina takmer nedosiahne záhyb. Potom opäť zaskrutkujte sklo.
Pozrite sa na rozloženie farieb a nechajte prúžok krátko zaschnúť (rozpúšťadlá sa odparia veľmi rýchlo, takže papier by mal byť okamžite zaschnutý). Označte farebné pásy ceruzkou a napíšte na ne. Pretože sa farby na svetle stále rýchlo rozkladajú, značky môžu slúžiť ako referencia pre neskoršie experimenty. Ak chcete fotografovať, najlepšie je tak urobiť ihneď po pokuse, pokiaľ sú farby stále najjasnejšie. Suchý prúžok je možné uložiť aj medzi stránky knihy alebo do uzavretej škatule chránenej pred svetlom.
Po oddelení farbív od zeleného listu by ste mali vidieť nasledujúce pásy zdola nahor:
- Východiskový bod: niektoré látky nemigrujú alebo sa vôbec nemigrujú, takže pôvodné bodky, teraz žltošedé, sú stále viditeľné.
- žltozelená: chlorofyl B: Tento variant chlorofylu migruje v papieri najpomalšie.
- modrozelená: chlorofyl A: tento variant chlorofylu migruje o niečo rýchlejšie ako chlorofyl B.
- žltá: luteín (xantofyl): toto je žltooranžové karoténové farbivo, ktoré napríklad tiež zmení žltý vaječný žĺtok.
- oranžovo-žltá: niektoré ďalšie karotenoidy migrujú ešte rýchlejšie, a teda ďalej ako luteín.
Farebné zvyšky žltých listov už neobsahujú viditeľné chlorofyly, a preto v nich pásy pre chlorofyl A a B chýbajú. Červené listy tiež obsahujú žlté karotenoidy. Červené farbivá sa menej dobre rozpúšťajú v acetóne a nepohybujú sa viditeľne od východiskového bodu opísaného experimentu.
Pre lepšie porovnanie je možné vedľa seba na širokom páse papiera preskúmať niekoľko farebných zmesí.
Ďalšie pokusy o chromatografiu
Obsahujú listy rôznych druhov rastlín rovnakú farbu? Obsahujú červené alebo žlté jedlá (napr. Zelenina, ovocie, paprikové korenie) aj karotenoidy? Čo tak žlté a červené okvetné lístky?
Týmto otázkam môžete jednoducho venovať ďalšie experimenty podľa tohto popisu. Mohli by ste myslieť na viac?
Zneškodňovanie odpadu
Po experimentovaní nádobu s medom pevne priskrutkujte, aby ste ušetrili zvyšok rozpúšťadla pre ďalšie experimenty. Maltu s mletými listami nechajte cez noc vonku (na balkóne alebo terase), kým sa zvyškové rozpúšťadlo neodparí. Zvyšky lístia a piesok potom môžete vyhodiť do koša. Zvyšky rozpúšťadla, ktoré sa neodparili, je potrebné odniesť do špeciálneho zberného miesta. Naplňte ich do tesne uzatvárateľnej fľaše zo skla alebo polyetylénu (PE) alebo polypropylénu (PP) (iné plasty sa môžu rozpustiť v acetóne!). Uchovávajte ich mimo dosahu svetla a tepla, až kým ich neprenesiete na miesto zberu odpadu.
Záver
Zelené javorové listy obsahujú dva druhy chlorofylu, karoténové farbivo luteín a ďalšie karotenoidy. Na jeseň sa chlorofyly štiepia rýchlo, karotenoidy oveľa pomalšie, takže listy žltnú a neskôr červenajú. Pomocou papierovej chromatografie s acetónom/benzínom sa dajú chlorofyly a karotenoidy oddeliť v krátkom čase.
A farbivá, ktoré druhy rastlín ste separovali?
Skopírovali ste experiment:
Ak niečo nefungovalo alebo fungovalo iba čiastočne, napíšte to do komentárov. Rád pomôžem pri riešení problémov!