Odhalte ponechání skrytých barev v této vědecké činnosti

Přemýšleli jste někdy, proč se listy mění ze zelené na úžasnou řadu žlutých, oranžových a červených odstínů během podzimu?

Listy získají své brilantní barvy Pigmenty tvořeno různými tvorbami barev molekuly. Během teplých, slunečných měsíců používají rostliny své listy k přeměně slunečního světla na energii potravy, což je proces volán fotosyntéza. To primárně používá pigment, který odráží zelené světlo, který dává listům jejich charakteristickou barvu. Na podzim, kdy dorazí chladnější, dorazí kratší dny, mnoho druhů stromů již nevyrábí potravinovou energii s jejich listy, a v důsledku toho již nepotřebuje zelený pigment. Listy ‚další pigmenty – některé z nich již byly v létě – jsou viditelné.

V této vědecké činnosti odhalíte tyto skryté barvy oddělením rostlinných pigmentů procesem zvaným papírová chromatografie. Jaké barvy uvidíte?

Materiály

• Listy v různých stádiích otočení pádových barev (čím více, tím lepší – asi 20 každé barvy, ze stejného stromu, je nejlepší)
• Nůžky
• Silné, bílé, těžké váhy, ultra-absorbent papírové ručníkynebobílý kávový filtr papírneboChromatografický filtrační papír, který lze zakoupit samostatně od partnera Science BuddiesDomácí vědecké nástroje®.Poznámka: Chromatografický papír obvykle funguje lépe než papírové ručníky nebo kávové filtry. Pokud používáte papírové ručníky, ujistěte se, že použijte silné papírové ručníky, protože tyto mají za následek lepší oddělení barev.
• Pravítko
• Tužka
• ClotchEspins nebo velké papírové klipy (3–4 pro každou skupinu listů)
• Párátka
• Silné, robustní brýle, jako jsou zednické nádoby (jeden pro každou skupinu listů)
• Vysoké skleněné sklenice nebo pití brýlí (jeden pro každou skupinu listů)
• Dřevěná lžíce nebo jiná dřevěná nádobí s tupým koncem pro drcení listů
• Vidlice
• Desky (jeden pro každou skupinu listů)
• Velmi malé tepelné misky nebo držáky svíček na čaj (jeden pro každou skupinu listů)
• Isopropylalkohol, 70% nebo vyšší
• Měření lžíce, lžička
• Sporák
• Voda z vodovodu
• Hrnec
• Měřítko
• Opětovné uzavíratelné plastové sáčky (jeden pro každou skupinu listů)
• Páska

Instrukce

1. Oddělte své listy do odlišných skupin uspořádaných podle barvy s asi 20 velkými listy na skupinu. Rozdělení na zelené, žluté a červené hromady může být nejjednodušší.
2. Listy nakrájejte na malé kousky nůžkami.
3. Pro každou barvu listů vložte 10 gramů listů do nádoby zedníku nebo pití.
4. Ke každé sklenici přidejte čtyři čajové lžičky isopropylalkoholu (70 procent nebo vyšší).
5. Rozdrťte listy do alkoholu pomocí tupého konce dřevěné lžíce asi pět minut, dokud není roztok tmavý.
   • Jak se změnila barva tření alkoholu? Je konečná barva, co jste očekávali pro každou skupinu listů?
6. Nechte řešení sedět 30 minut na tmavém místě uvnitř.
7. Přeneste roztok rozdrceného listu do opětovného plastového sáčku. Udělejte to pro každou barvu listů samostatně. Pak zavřete každou tašku, ale nechte jeden konec otevřený. Stiskněte listy a sbírejte barevnou kapalinu v malé tepelném kontejneru.
8. Nalijte vodu do hrnce a zahřejte ji na sporák. Poté vypněte sporák a umístěte tři nádoby odolné proti tepelně s listovými extrakty do horké vody. Nechte je sedět v horké vodě asi 20 až 30 minut, nebo dokud se isopropylalkohol většinou neodpaří. Jak se alkohol odpaří, vaše výtažky by se měly při míchání vidličkou zesílit.
   • Koncentrace extraktů by neměla vyžadovat více než 30 minut odpařování isopropylalkoholu, ačkoli extrakty se koncentrovají, čím déle se alkohol může vypařit.
   • Každou barvu důkladně míchejte, aby se mísila a uvolnila všechny kousky sušeného pigmentu ze strany misky. Nezapomeňte pro každou barvu použít čistou vidličku, abyste je nemíchali!
9. Zatímco řešení sedí, připravte si papírový ručník nebo filtrační proužky. Pro každou skupinu listů vytvořte tři až čtyři proužky. Nakrájejte silný, tlustý papírový ručník nebo bílý kávový filtr na dlouhé jednopalcové proužky. Měli by být dostatečně dlouho na to, aby se dotkli dna vysokých skleněných nádob. S tužkou jemně nakreslete čáru jeden palec od dna každého proužku. Pro tento krok můžete také použít chromatografický papír – což vám poskytne ještě lepší výsledky.
10. Když jsou vaše barevné extrakty dostatečně koncentrované, použijte vidličku k odstranění všech zbývajících listových kusů z roztoků a zahození je, přičemž kapalinu ponechejte ve skle.
11. Důkladně promíchejte každý barevný roztok pásem, pomocí jiného párátka pro každý roztok, aby se barvy nemíchaly. Vaše řešení by se nyní měla zdát silnější.
12. Pomocí pásem, hladce a rovnoměrně „maloval“ některé z každého roztoku přes papírový ručník nebo kávový filtr pás (nebo pás chromatografického papíru) na linii tužky, kterou jste nakreslili. Protože některé rostlinné pigmenty se mohou skvrny, měli byste to udělat na talíři, aby barva nezasáhla váš pracovní povrch. Pro každou barvu to proveďte pomocí celkem tři až čtyři proužky.
13. Nechte proužky sušit. Poté naneste další vrstvu vzorku na papírové proužky. V ideálním případě chcete tento krok opakovat nejméně 5 až 10krát, abyste na papír dostali dostatek vzorku. Pokuste se pokaždé použít vzorek na stejné místo. Čím více koncentrovaný je váš vzorek na papírovém proužku, tím lepší budou vaše výsledky!
14. Zatímco proužky suší, nalijte dostatečně isopropylalkohol (70 procent nebo vyšší) do každé vysoké sklenice, aby jen zakryl dno. Připravte jednu sklenici pro každé barevné řešení.
15. K připojení sušeného papírového proužku na tužku nebo dřevěnou dlahu použijte klip nebo pásku. Pokud je vaše sklenice dostatečně široká, můžete vedle sebe přidat několik papírových proužků.
16. Pečlivě položte tužku nebo dřevěnou dlahu přes otevření vysoké sklenice, aby se pigmentovaný konec proužku jen dotkl alkoholu. Ujistěte se, že je linka tužky ne ponořeno do kapaliny! Zkontrolujte, zda se každý pás nedotýká stran nádoby. Pokud do sklenice umístíte několik proužků současně, zabrání se jim dotýkat se navzájem.
17. Sledujte, jak rozpouštědlo (isopropylalkohol) stoupá na papírové pás. Nechte proužky v rozpouštědle, dokud téměř nedosáhne horní části proužku. V závislosti na typu papíru to může trvat kdekoli od 30 minut do několika hodin.
    • Co se děje s barvou papírových proužků?
18. Jakmile se rozpouštědlo přiblíží k horní části proužku, vyjměte všechny proužky a nechte je uschnout.
19. Podívejte se na různé sušené proužky.
    • Jak se liší barvy v proužcích? Mají proužky z různých barevných řešení jedinečné barvy, sdílené barvy nebo obojí?
20. Podívejte se na pořadí, ve kterém se barvy objevují na různých proužcích.
    • Je stejná barva na stejném místě v různých proužcích, nebo je to na jiném místě? Zobrazují se barvy ve stejném pořadí separace nebo v různých objednávkách na každém proužku?
21. Tipy:Pokud vaše chromatografie vyjde bledě, zkuste použít více listů, rozřezat je na menší kousky a/nebo „malovat“ více svého řešení na tužkovou linii na papírovém ručníku. Alternativně se můžete také pokusit použít extrakty samy jako vaše rozpouštědlo. Nalijte každý z extraktů do jiné skleněné nádoby. Poté zavěste papírové proužky přímo do extraktů.

Vyčištění

Protože některé rostlinné pigmenty mohou skvrny, buďte opatrní, abyste při jejich házení nevylili vaše barevná řešení.

Co se stalo?

I když rostlinný list vypadá, že je většinou jedna barva, ve skutečnosti se skládá ze směsi molekul pigmentu. V této činnosti se nazývá vědecká technikaPapírová chromatografiebyl použit k oddělení jednotlivých barevných pigmentů. Měli byste vidět různé barvy na různých místech, když jdete podél jednoho z proužků papírových ručníků, a pořadí, ve kterém se barvy objevují, by mělo být zhruba stejné mezi různými barevnými řešeními, které jste testovali.

Jaké jsou různé barvy na testovacích proužcích? Toto jsou různé pigmenty v listech. Ty, které můžete vidět na proužcích papírových ručníků, jsou: zelená chlorofyl, žluté xanthofyly, oranžové karotenoidy a červené antokyany. Pigmenty cestují podél papírového proužku na základě jejich interakcí s papírovým proužkem a roztokem isopropylalkoholu. Pigmenty, které jsou více přitahovány papírovým proužkem, než isopropylalkohol zůstávají poblíž dna proužku, kde byl roztok nejprve „malován“ na linii tužky. Pigmenty, které jsou alkoholem více přitahovány, než papírový pás, obvykle cestují dále po pásu. Protože barva listu závisí na směsi pigmentů v něm, různé barevné listy zobrazí různé barvy na jejich papírových proužcích. Například velmi zelené listy nemusí mít na jejich proužcích žádné červené barvy (antokyaniny).

Kopá hlouběji

V listech rostlin je mnoho typů pigmentů. Chlorofyl je způsobuje, že vypadají zeleně a pomáhají provádět fotosyntézu během teplých, slunečných měsíců. Jakmile dorazí podzim a zelená, barva výroby potravin zmizí, jsou viditelnější další pigmenty, jako jsou žlutá, oranžová a červená.

Xanthophyls jsou žluté pigmenty a karotenoidy dávají listy oranžovou barvu. Fotosyntéza také používá tyto pigmenty během léta, ale chlorofyl, silnější pigment, je přemohuje. Tyto pigmenty trvají více času, než se rozpadne než chlorofyl, takže vidíte, že jsou viditelné v podzimních listech. Nacházejí se také v mrkvi, narciscích, banánech a dalších rostlinách, které mají tyto zářivé barvy.

Existují také antokyany, intenzivní červené pigmenty, které se nevytvářejí v létě, objevují se pouze s konečnou skupinou pádových barev. Tyto molekuly také poskytují červený odstín jablům, brusičkám, jahodám a dalším.

Přestože je list směsí těchto pigmentů, můžete oddělit barvy pomocí metody nazvanéPapírová chromatografie. V této metodě se na chromatografický papír aplikuje směs (jako je vaše pigmentová směs). Papírový pás je ponořen do kapaliny, nazývá se rozpouštědlem nebo mobilní fází. Kapalina začne cestovat po papírovém proužku a nosí všechny komponenty ve směsi (jako jsou vaše různé barevné pigmenty) podél chromatografického papíru. Při cestování papírem každá složka interaguje s papírem a rozpouštědlem odlišně v závislosti na jeho chemických vlastnostech. Některé z nich jsou více přitahovány papírem, zatímco jiní upřednostňují zůstat v mobilní fázi. Výsledkem je, že každá jednotlivá komponenta cestuje podél papíru jinou rychlostí. Takto lze u papírové chromatografie barevná směs molekul pigmentu rozdělit na každou jednotlivou pigmentovou složku.

Více o papírové chromatografii se můžete dozvědět ve výše uvedeném videu. Video poskytuje přehled o tom, co je papírová chromatografie, ukazuje, jak se to dělá, vysvětluje zapojené separační procesy a také poskytuje tipy a triky pro odstraňování problémů s experimentem.

Tato aktivita vám je přivedena ve spolupráciVědecké kamarádi. Najít Původní aktivitaNa webových stránkách Science Buddies.

Zdrojový odkaz