Тайната на цветните листове хартия - Хроматография за домашна употреба - кутията на Кейнщайн
Миналата седмица можете да прочетете тук защо много тъкани изглеждат оцветени и защо виждаме нашия свят като пъстър. Сега през есента цветовете са още по-чудни от обикновено: Листата на дърветата и храстите, които през лятото са зелени, стават жълти, оранжеви и червени: те променят цвета си!
Веществата изглеждат оцветени, защото техните електрони поглъщат светлина с много специфични дължини на вълните и могат временно да превключат на друго, постижимо енергийно ниво - по-висок етаж в атомната височина. Ако цветът на обекта се промени, това означава, че или цветното вещество в него се променя (и по този начин разстоянията между атомните високи етажи), или че обектът съдържа няколко цветни вещества, чието съотношение на смесване се променя.
С описания тук експеримент можете да докажете, че листата на растенията съдържат няколко багрила. Този експеримент може безопасно да се проведе у дома, ако следвате инструкциите и инструкциите за безопасност в тази статия и върху контейнерите за химикали. Децата експериментират само под наблюдението на възрастни! Кутията на Keinstein не поема отговорност за щети в резултат на изпълнението, особено ако инструкциите не са спазени.
Зелените листа съдържат хлорофил, зелено или синьо-зелено вещество, което преобразува енергията на абсорбираните светлинни вълни в химическа енергия по време на фотосинтезата. След това тази енергия трябва да бъде прехвърлена към други молекули. Това се прави от други вещества, които също са оцветени: каротиноидите са химически свързани с витамин А (бета-каротин) и подобно на това имат жълт, оранжев до червено-кафяв цвят. В пресен лист обаче каротеноидите се маскират или смесват с хлорофил, така че през лятото повечето листа изглеждат пищно зелени.
През есента обаче много растения спират своята фотосинтеза и правят зимна почивка. Излишният хлорофил в листата се разгражда, докато каротеноидите остават в листата по-дълго. Без покритието или сместа с хлорофил, каротеноидите сега ни се струват безрезервно жълти, оранжеви и червени.
Отделните багрила стават видими, когато ги разделите
За да можем да видим и разграничим отделните багрила в цветната смес на листата, трябва да ги разделяме един от друг. За да разделят веществата, химиците са измислили много различни стратегии, с които използват различните свойства на различните вещества. В случай на багрила, които можем да разграничим само като погледнем, е достатъчно да ги сортираме на различни места, където можем да ги разгледаме поотделно.
Подходящата стратегия за това се нарича хроматография: Багрилната смес се смесва с разтворител (наричан още подвижна или подвижна фаза) и се оставя да тече през някакво корито на реката (наричана още стационарна или неподвижна фаза). Оцветителите се държат като флот в реката: В зависимост от естеството си, те се придържат към дъното и бреговете (т.е. коритото на реката) на реката в различна степен и напредват по различен начин за дадено време. След това различните видове плаващи отломки (или багрила) могат да бъдат разглеждани поотделно на различни участъци от коритото на реката.
За да се отделят листните пигменти, лента хартия е достатъчна като неподвижна фаза, която е окачена в буркан с мед или подобен, който служи като камера за разделяне. Смес от ацетон и бензин може да се използва като течлив агент, който образува подвижната фаза заедно с оцветителите.
Подготовка за експеримент: отделяне на листни пигменти с помощта на хартиена хроматография
Важно! Прочетете следното ръководство до края, преди да опитате! Той съдържа важна информация за потенциално опасните вещества и правилното изхвърляне на отпадъците!
За хартиена хроматография за отделяне на листни пигменти са ви необходими:
- зелени (през есента също жълти и/или червени) листа на растенията (напр. кленови листа)
- Подложка за рисуване
- Ацетон
- Петролен спирт (от аптеката или аптеката)
- Хаван и пестик
или малка, здрава стъклена или керамична купа и инструмент за разбиване (ако искате да отделите няколко смеси за багри едновременно, препоръчвам отделен хоросан за всяка смес) - чист пясък (нож за всяка смес от багрила)
- празен, чист буркан за мед или конфитюр с капак и възможно най-плоско дъно
- Две пипери на Пастьор или други помощни средства за дозиране на малки количества течност (напр. Пипети за капки в носа от аптеката)
- Щипки с глава
- Ножици, молив
- Подходящо място за експерименти:
Ацетонът и бензинът са силно летливи и не трябва да се вдишват ненужно! Затова работете на открито или в добре проветриво помещение върху изтриваема, устойчива на разтворители повърхност (без пластмаса!). Няма място за ядене, пиене или пушене в експерименталната станция и особено при експериментиране! Бензинът и ацетонът и техните пари са лесно запалими! Уверете се, че бутилките с химикали са затворени, когато е възможно. Тъй като багрилата са много чувствителни към светлина, вие също трябва да можете да работите бързо и при слаба светлина (при никакви обстоятелства на пряка слънчева светлина). - Препоръчвам също да носите защитни очила:
Разтворителите могат да раздразнят очите. Ако течностите влязат в очите, измийте ги старателно (за 10 минути!) И след това, ако имате съмнения, потърсете офталмолог. Въпреки това, с предпазни очила, е малко вероятно пръски от разтворител да попаднат в очите ви.
Така се подготвяте за експеримента
За да се подготвите за експеримента (не е нужно да бързате или да се предпазвате от светлина), изрежете хоризонтална лента с ширина 3 до 5 см от лист за рисуване (А4) и я поставете вертикално в отворения буркан за мед, докато докосне пода. Отбележете височината на ръба на стъклото върху лентата и я сгънете на около 1 мм под марката. Нарежете зоната „над стъклото“ в средата вертикално до гънката, така че сега можете да огънете едната половина лента напред, а другата назад. Ако сега окачите хартиената лента отново в чашата, така че двете полу-ленти да лежат на ръба, неразделената лента трябва да виси вертикално и права и да завършва директно над дъното на стъклото. Това е нашата стационарна фаза.
Първо извадете хартиената лента от чашата отново. След това напълнете 8 ml (или 8 добре напълнени пипети) бял спирт и 2 ml (2 добре напълнени пипети) ацетон в чашата. Ако дъното на чашата не е напълно покрито, добавете още малко бензин и ацетон в съотношение 4: 1. Завийте капака на буркана, за да предотвратите изтичането на изпаренията от разтворителя (ще ги помиришете).
Как да получите оцветяването от листата
Отсега нататък трябва да предпазвате експерименталната си станция от пряка слънчева светлина или осветление и да можете да работите без дълги прекъсвания.
Поставете щипка пясък в хаванче. Нарежете зелен (или жълт или червен) кленов лист на малки парченца (аз нарязвам листа на всеки 3 до 5 мм по дължина и след това перпендикулярно на него, така че да се създадат малки квадратчета или правоъгълници във формата на кутия) и поставям фрагментите в хаванчето. Добавете достатъчно ацетон, така че течността да остане видима в хоросана - в моята хаванче за еспресо беше една, най-много две капки за нос.
Ацетонът и бензинът трябва да се изхвърлят в специален пункт за събиране на отпадъци! Използвайки възможно най-малките количества, които в идеалния случай се изпаряват за кратко време, вие избягвате ненужни отпадъци и в идеалния случай отивате до пункта за събиране!
Използвайте пясък и ацетон, за да смелите фрагментите на листата за няколко минути (ако ацетонът се изпари, просто добавете още няколко капки), докато ацетонът стане тъмно зелен (или жълт или червен). Този разтвор трябва да съдържа възможно най-много багрило в възможно най-малко ацетон. Можете просто да оставите излишния ацетон да се изпари (предпазвайте контейнера от светлина!).
Как да започнете хроматографията
Преместете фрагментите на листа настрани и наклонете хоросана с разтвора на багрилото малко, за да видите течността над пясъка. Потопете главата на щифт в разтвора и попийте течността на дъното на хартиената лента. По-късно цветното петно трябва да остане в чашата над нивото на течността! Затова прикрепих тампоните си на около 1 см над долния ръб на лентата.
Оставете първия тампон да изсъхне за кратко и след това нанесете повече разтвор на същото място. Повтаряйте нанасянето, докато пръскането на цвета се види ясно и с интензивен цвят. След това развийте бурканчето с мед и закачете лентата обратно, така че краят й да е потопен в течността вътре. Поставете капака обратно в горната част на отвора на стъклото с главата надолу, за да предотвратите изтичането на парите на разтворителя. Ако е възможно, спрете да движите стъклото.
Как да осигурите резултатите от теста си
Течността мигрира отдолу нагоре в потопената в нея хартиена лента - отначало много бързо, по-късно все по-бавно. По този начин той измива различните багрила с него в различна степен. Оставете експеримента да продължи около 15 минути, най-много докато течността почти достигне гънката, преди да извадите хартиената лента от стъклото и по този начин да спрете потока. След това отново завийте стъклото.
Наблюдавайте разпределението на цветовете, докато оставяте лентата да изсъхне за кратко (разтворителите се изпаряват много бързо, така че хартията трябва да изсъхне за нула време). Маркирайте цветните ленти с молив и напишете върху тях. Тъй като багрилата продължават да се разлагат бързо на светлина, маркировката може да служи като ориентир за по-късни експерименти. Ако искате да правите снимки, най-добре е да го направите веднага след опита, стига цветовете все още да са най-ясни. Сухата лента може да се съхранява и между страниците на книга или в затворена кутия, защитена от светлина.
Когато сте отделили боите от зелено листо, трябва да можете да видите следните ленти отдолу нагоре:
- Отправна точка: Някои тъкани изобщо не мигрират или мигрират, така че първоначалното петно, вече жълтеникаво сиво, все още се вижда
- жълто-зелено: хлорофил В: Този вариант на хлорофил мигрира най-бавно в хартия.
- синьо-зелено: хлорофил А: този вариант на хлорофил мигрира малко по-бързо от хлорофил Б.
- жълто: лутеин (ксантофил): Това е жълто-оранжев каротинов цвят, който напр. също превръща жълтъка в жълто.
- оранжево-жълто: някои други каротеноиди мигрират дори по-бързо и следователно по-далеч от лутеина.
Цветните петна от жълти листа вече не съдържат видими хлорофили, поради което в тях липсват лентите за хлорофил А и В. Червените листа също съдържат жълти каротеноиди. Червените багрила са по-малко разтворими в ацетон и не се движат видимо от началната точка в описания експеримент.
За по-добро сравнение няколко цветни смеси могат да бъдат изследвани една до друга на широка лента хартия.
По-нататъшни опити за хроматография
Листата на различните растителни видове съдържат ли един и същи цвят? Червените или жълтите храни (например зеленчуци, плодове, подправки с червен пипер) също съдържат каротеноиди? Какво ще кажете за жълти и червени венчелистчета?
Можете просто да преследвате тези въпроси с допълнителни експерименти според това описание. Може би се сещате за повече?
Изхвърляне на отпадъци
След експериментиране завийте плътно бурканчето с мед, за да запазите останалата част от разтворителя за по-късни експерименти. Оставете хоросана със смлени листа навън (на балкона или терасата) за една нощ, докато остатъчният разтворител се изпари. След това можете да изхвърлите остатъците от листа и пясък в кошчето. Остатъците от разтворители, които не са се изпарили, трябва да бъдат отведени в специален пункт за събиране на отпадъци. За целта ги напълнете в плътно затваряща се бутилка, направена от стъкло или полиетилен (РЕ) или полипропилен (РР) (други пластмаси могат да се разтварят от ацетон!) И ги съхранявайте далеч от светлина и топлина, докато успеете да ги донесете до пункта за събиране на отпадъци.
Заключение
Зелените кленови листа съдържат два вида хлорофил, каротиновото багрило лутеин и други каротеноиди. През есента хлорофилите се разграждат бързо, каротеноидите много по-бавно, така че листата пожълтяват, а по-късно се зачервяват. Използвайки хартиена хроматография с ацетон/бензин, хлорофилите и каротеноидите могат да бъдат разделени за малко време.
А багрилата на кои видове растения сте отделили?
Копирахте ли експеримента:
Ако нещо не работи или работи само частично, напишете го в коментарите. Радвам се да помогна за отстраняване на неизправности!