Категории

Опыт с хлорофиллом

Опыт с точилом.

Чем полезен хлорофилл для человека? Состав и особенности жидкого препарата, цены и отзывы

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


13.Обнаружение катехинов в клетках растений

Этот опыт по сравнению с предыдущими может показаться несколько сложным.

Для опыта нужны 10-процентный раствор нитрата натрия, 20-процентный раствор моче­вины, 9—10-процентный раствор уксусной ки­слоты, 2-процентный раствор гидроксида нат-

44

рия, срезы молодых побегов ольхи, ивы, сосны, острый нож или лезвие

Тонкие срезы молодых веток поместите по­следовательно в равные объемы растворов:

сначала нитрата натрия, затем мочевины и наконец уксусной кислоты. Выдержите 3— 5 мин в каждом Затем перенесите срезы в раствор гидроксида натрия, объем которого в 2 раза превышает объем уксусной кислоты. При наличии веществ из группы катехинов на срезах появится вишнево-красное окра­шивание.

Задание. Исследуйте на содержание ка­техинов кору ели, осины, сухой околоплодник граната, плюски незрелых грецких орехов.
14. Получение чернил из растительного материала

В результате полимеризации катехинов в растениях образуются дубильные вещества, которые в присутствии солей железа (5—10 г на 100 г растительного сырья) дают зеленые, синие или черные соединения. На этом основано получение растительных чернил.

Для опыта нужно 50—100 г растительного сырья, богатого дубильными веществами, например, дубовой коры, корней лапчатки прямостоячей или щавеля курчавого, плодов конского каштана обыкновенного или бузины черной, концентрированный настой чайного листа, сульфат железа (II), воронка, фильтро­вальная бумага.

Чтобы получить чернила из чая, возьмите 2 г чайного листа, 20-процентный раствор сульфата железа (II), 1—2 г сахара. Залейте

45

чай 50 мл горячей воды и нагревайте 30—40 мин на кипящей водяной бане. Раствор от­фильтруйте, к осадку добавьте еще 20—25 мл воды, прокипятите и отфильтруйте. Фильтраты объедините и упарьте до объема 8—10 мл. По­лучится интенсивно окрашенная коричневая жидкость. К 2 мл теплого фильтрата добавьте 0,5—1 мл 20-процентного раствора сульфата железа (II) до появления черного цвета. 1— 2 г сахарного песка сделают чернила густыми. Чернила из чая стойки, не выцветают.

Чернила из зеленых плюсок каштана го­товятся так. Возьмите 200 г плюсок и прова­рите в течение 60—80 мин в 1 л воды. После того как раствор приобретет коричневую окрас­ку, отфильтруйте его и немного уварите. К фильтрату добавьте 2 г сульфата железа (II) и 1 г железоаммиачных квасцов. Почернение раствора происходит постепенно, через 1—2 дня чернила готовы. Чем больше будет добав­лено сульфата железа (II), тем темнее будет цвет чернил.

Чтобы получить чернила из дубовой коры, залейте ее таким количеством воды, чтобы она только покрывала кору, и прокипятите око­ло часа. Когда жидкость окрасится в темно-коричневый цвет, раствор отфильтруйте, до­бавьте порциями порошок сульфата железа (II) и оставьте на 1—2 дня. Вместо сульфата железа (II) можно добавить хлорное железо FеС13. Чернила приобретут темно-синий от­тенок.

Для приготовления чернил из плодов черной бузины возьмите 100 г ягод, отожмите из них сок, добавьте 5 г 9-процентной уксусной кисло­ты, 2 г железоаммиачных квасцов и 5 г сульфата

46

железа (II). Для увеличения вязкости добавьте 1—2 г са­хара. Получите чер­нила черного цвета.

Высокое содер­жание дубильных веществ (до 30%) свойственно корневи­щам лапчатки пря­мостоячей. Найти это растение не труд­но. Цветки желтые, но в отличие от дру­гих видов лапчаток четырехлепестковые. В народной медици­не больше известно под названием «кал­ган» (рис. 6)

Осенью выкопай­те корневища, из­мельчите, залейте водой с избытком и приготовьте на­сыщенный отвар. Добавляя к тепло­му отвару неболь­шими порциями по­рошок железного ку­пороса, получите пре­восходные черные чернила.




Рис. 6. Лапчатка прямостоячая.
Возможность получения черного красителя из различных растений, свидетельствует о ши­роком распространении катехинов и дубильных

47

веществ в растительном мире. В каждом ра­стении они представлены сложным комплексом близких по составу соединений. Поэтому отте­нок получаемых чернил будет зависеть от вида растения, даже если вы приготавливаете их по единой методике.
15. Почему органы растений после гибели чернеют

Изучите влияние солей железа на окраску различных органов растения.

Для опыта нужен 5—20-процентный раствор сульфата железа (II), опавшие листья раз­личных видов растений, плоды дуба, каштана, химические стаканы или кристаллизатор.

Опавшие листья, плоды поместите в хи­мические стаканы, чашки Петри или кристалли­затор и залейте раствором железного купо­роса, чтобы он только покрывал материал. Уже через несколько дней станет заметным изменение их окраски. Причем, чем выше кон­центрация раствора сульфата железа (II) и содержание дубильных веществ, тем быстрее проявляется черный цвет.

Железо содержится, хотя и в небольших ко­личествах (10-5—10-6 % от сырой массы) во всех органах растения. Оно входит в состав ферментов, без которых невозможно осущест­вление таких физиологических процессов, как дыхание и фотосинтез. Дубильные веще­ства также широко представлены в растениях. Однако, пока растение здорово, взаимодей­ствия между железом и дубильными вещест­вами в живых клетках не происходит. Если листья, стебли, плоды повреждаются и после

48

отмирания попадают во влажную среду, насы­щенную солями железа, это взаимодействие осуществляется легко и приводит к появле­нию черного цвета. Чем выше содержание ду­бильных веществ в живых клетках, тем интен­сивнее их черная окраска после отмирания.

По этой же причине чернеют в воде мерт­вые листья рдеста, очень богатые дубильными веществами. Плоды дуба и конского кашта­на, пролежавшие долгое время в воде или в сыром месте, также становятся черными.

Задание. Положите несколько листьев, плодов, семян во влажную среду в природных условиях, например у кромки берега, на влаж­ной земле. Сравните скорость (в днях), с кото­рой будет происходить изменение цвета раз­личных органов.
16. Многие ли растения содержат дубильные вещества

Для опыта нужны 5-процентный раствор хлорида или сульфата железа (II) или 10-процентный раствор железоаммиачных квасцов, спиртовка, пробирка, стеклянная палочка, предметное стекло, лист белой бумаги.

Качественной реакцией на наличие дубиль­ных веществ является почернение тканей при обработке разбавленными растворами солей железа, например, хлорида, сульфата желе­за, железоаммиачных квасцов.

Опыт можно провести 3 способами.

1способ. 1—2 г растительного материала прокипятите в пробирке с 5—6 мл воды. При этом дубильные вещества переходят в раст-

49

вор. К вытяжке добавьте 1—2 капли хлорида железа.
// способ. Предметное стекло положите на

лист белой бумаги. На предметное стекло нане­сите каплю сока, выжатого из исследуемого растения, и прибавьте каплю соли железа.

/// способ. Приготовьте срезы исследуе­мого органа. На срез нанесите каплю соли железа.

Независимо от способа исследования при наличии в клетках дубильных веществ появ­ляется темное окрашивание. Хлорид железа и железоаммиачные квасцы дают темно-зеле­ное окрашивание, а сульфат железа (II) — черное.

Степень почернения выразите по трех­балльной системе (слабое, среднее и сильное), которая характеризует количество дубильных веществ в исследуемом органе. Результаты изучения оформите в виде таблицы:


Название растения


Орган растения


Почернение


сильное


среднее


слабое



Начинать работу лучше с растениями, содержащими много дубильных веществ (дуб, ива, каштан конский, щавель курча­вый), а затем перейти к исследованию других

растений.

Задание. Исследуйте, содержатся ли дубильные вещества в органах комнатных растений. Где их больше: в листе, стебле, корне, цветке?
17. В какой части стебля накапливаются дубильные вещества

Для этого опыта понадобится микроскоп, 10-процентный водный раствор железоаммиачных квасцов или 5-процентный свежеприго­товленный раствор хлорида железа, острый нож, предметное стекло, молодые побеги ольхи клейкой, сосны и других растений.

Острым ножом или лезвием приготовьте тонкие срезы молодых побегов сосны и ольхи. Поместите срезы в раствор хлорида железа или железоаммиачных квасцов на 2—3 мин, промойте водой, поместите на предметное стекло, рассмотрите под микроскопом при малом увеличении. Клетки, содержащие ду­бильные вещества, окрашиваются в темно-зеленый цвет.

Хорошо заметно, что в стеблях сосны и ольхи больше всего дубильных веществ содер­жится в клетках коры и сердцевины.

Задание. Проверьте, есть ли дубильные вещества в стеблях и листьях ели, листвен­ницы, горца, ревеня.
ЗЕЛЕНЫЙ ЦВЕТ
Зеленые стебли, позеленевшие на свету клубни картофеля, зеленые плоды и, разуме­ется, зеленые листья своим цветом обязаны пигменту хлорофиллу (от греч. «хлорос» — зеленоватый, «филлон» — лист). В отличие от обширных групп антоцианов, каротиноидов,

51

флавонов и флавонолов, в клетках всех высших растений имеется только 2 формы хлорофил­ла— зеленый с синеватым оттенком, хлорофилл а и зеленый с желтоватым оттенком, хлоро­филл б. У некоторых водорослей в очень ма­лых количествах обнаружены еще 3 формы хлорофилла.

Других пигментов зеленого цвета у расте­ний нет, только у некоторых видов древесных растений слои старой древесины могут приоб­ретать зеленоватый оттенок в результате вза­имодействия дубильных веществ с солями железа.

Для листьев различного возраста, различ­ных видов растений характерно многообразие оттенков зеленого цвета. Объясняется это тем, что в формировании окраски листа принимают участие не только хлорофилл, но и другие содержащиеся в листе пигменты: желтые каротиноиды, красные антоцианы.

Убедиться в том, что в листьях зеленого цвета присутствуют и желтые пигменты мож­но, проделав следующий опыт.
18. Какие пигменты содержатся в зеленом листе

Для опыта нужны свежие листья злаков или комнатных растений, 95-процентный эти­ловый спирт, бензин, ступка фарфоровая, пробирка, воронка, ножницы, фильтровальная бумага.

Прежде всего получите вытяжку пигмен­тов. Лучше, если вытяжка будет концентриро­ванной, темно-зеленой. Можно использовать листья любых травянистых, но удобнее всего

52

комнатных теневыносливых растений. Они мяг­че, легче растираются, содержат, как все те­невыносливые растения, больше хлорофилла. Хорошим объектом являются листья каллы (белокрыльника), аспидистры, пеларгонии. Менее пригодны для получения хлорофилльных вытяжек листья бегонии, содержащие в вакуолях много органических кислот, кото­рые при растирании листьев могут частично разрушить хлорофилл.

К измельченным листьям (для опыта до­статочно 1—2 листа пеларгонии) добавьте 5—10 мл этилового спирта, на кончике ножа СаСО3 (мел) для нейтрализации кислот кле­точного сока и разотрите в фарфоровой ступке до однородной зеленой массы. Прилейте еще этилового спирта и осторожно продолжайте растирание, пока спирт не окрасится в интен­сивно-зеленый цвет. Полученную спиртовую вытяжку отфильтруйте в чистую сухую пробир­ку или колбу.

Убедиться в том, что спиртовая вытяжка пигментов листа, помимо зеленых, содержит еще и желтые пигменты, можно 2 способами.

/ способ. На фильтровальную бумагу нане­сите стеклянной палочкой каплю полученной спиртовой вытяжки пигментов листа. Через 3—5 мин на бумаге образуются цветные концентрические круги: в центре зеленый (хлорофилл), снаружи—желтый (каротиноиды).

// способ. Полоску фильтровальной бумаги шириной примерно в 1 см и длиной 20 см погру­зите одним концом в пробирку с вытяжкой. Через несколько минут на бумаге появится зеленая полоса хлорофилла, а выше нее — желтые полосы каротиноидов (каротина и ксантофилла).

53

Разделение пигментов обусловлено их различной адсорбцией (поглощением в по­верхностном слое) на фильтровальной бума­ге и неодинаковой растворимостью в раство­рителе, в данном случае — этиловом спирте. Каротиноиды хуже, по сравнению с хлорофил­лом, адсорбируются на бумаге, больше раст­воримы в спирте, поэтому передвигаются по фильтровальной бумаге дальше хлорофилла.

Таким образом, в создании цвета листа участвуют 2 группы пигментов — зеленые

и желтые

Количество хлорофилла в сформировав­шихся листьях примерно в 3 раза выше, чем каротиноидов, поэтому желтый цвет каро­тиноидов маскируется зеленым цветом хлоро­филла

Количественное соотношение хлорофилла и каротиноидов непостоянно, зависит от воз­раста листа, физиологического состояния растений Если содержание хлорофилла уменьшается, листья приобретают желто-зеленый, желтый цвет.

Кроме описанных выше, существуют дру­гие методы разделения пигментов.
19. Разделение пигментов по методу Крауса

Убедиться в том, что в спиртовой вытяжке наряду с хлорофиллом присутствуют желтые пигменты, можно, используя их различную растворимость в спирте и бензине.

Из пигментов группы каротиноидов в

54

хлоропластах находятся преимущественно желто-оранжевый каротин и золотисто-желтый ксантофилл. Все пигменты можно вы­делить из листа спиртом, но растворимость хлорофилла и каротина в бензине выше, чем в спирте. Ксантофилл в бензине не растворяется.

Для опыта нужны спиртовая вытяжка пигментов, бензин, пробирки, пипетка, цвет­ные карандаши.

В пробирку налейте 2—3 мл вытяжки, столько же бензина и 1—2 капли воды. Закрой­те большим пальцем пробирку, энергично взболтайте в течение 2—3 мин и дайте от­стояться.

Жидкость в пробирке разделится на 2 слоя; бензин, как более легкий, будет наверху, спирт — внизу. Оба слоя приобретут различ­ную окраску: бензиновый — зеленую, спир­товой — желтую

Желтый цвет спиртовому раствору при­дает пигмент ксантофилл.

В бензиновом слое находятся 2 пигмента: хлорофилл и каротин, который не заметен из-за интенсивно-зеленого цвета хлорофилла

Зарисуйте результаты опыта, отметив на рисунке расположение слоев растворителей и пигментов, которые в них растворены.

Убедиться в том, что в бензиновом слое действительно находится пигмент каротин, можно, проделав реакцию взаимодействия хлорофилла со щелочью.
20. Действие щелочи на хлорофилл

По химическому строению хлорофилл представляет собой сложный эфир дикарбоновой кислоты хлорофиллина и двух спиртов —

55

метилового и фитола. При взаимодействии сложных эфиров со щелочами (реакция омы­ления) происходит разрыв сложноэфирных связей с образованием соли данной кислоты и спиртов. В результате реакции омыления хлорофилла образуется соль хлорофиллина и 2 спирта: метиловый и фитол.




Для проведения этой реакции нужны спиртовая вытяжка пигментов листа, бензин, 20-процентный раствор гидроксида натрия или гидроксида калия, пробирка

Налейте в пробирку 2—3 мл спиртовой вытяжки пигментов, добавьте 4—5 капель 20-процентного раствора щелочи, взболтайте смесь. Происходит реакция взаимодействия хлорофилла со щелочью. Цвет раствора не меняется, так как соли хлорофиллина имеют зеленую окраску.

Добавьте бензин, чтобы общий объем жидкости в пробирке увеличился в 2 раза, взболтайте и дайте отстояться.

Нижний спиртовой слой окрасится в зеле­ный цвет благодаря присутствию в нем натри­евой соли хлорофиллина, которая, в отличие от хлорофилла, в бензине не растворима. Здесь же, в спиртовом слое находится пиг­мент ксантофилл, но его окраска маскируется интенсивно зеленым цветом натриевой соли хлорофиллина.

56

Верхний слой бензина будет окрашен в жел­тый цвет пигментом каротином.

Опыты по разделению пигментов спир­товой вытяжки листа показывают, что она со­держит 2 желтых пигмента: каротин и ксан­тофилл. Количественное соотношение их в растениях примерно равное.

Итак, цвет листа зависит от сочетания и количественного соотношения желтых пиг­ментов каротиноидов (каротин, ксантофилл) и зеленого хлорофилла, изменяясь от желто-зеленого у молодых до интенсивно-зеленого у взрослых и ярко-желтого цвета у опадаю­щих осенних листьев. Но можно ли с уве­ренностью говорить, что хлорофилл — зеленый?
21. Какого цвета хлорофилл

Цвет хлорофилла, как и любого окра­шенного вещества, обусловлен сочетанием тех лучей, которые пигмент не поглощает. В спектре поглощения света растворами хлоро­филла максимумы поглощения расположены в сине-фиолетовой (430 нм у хлорофилла а и 450 нм у хлорофилла б) и красной частях (660 нм у хлорофилла а и 650 нм у хлорофилла б). Эти лучи поглощаются хлорофиллом пол­ностью. Поглощение голубых, желтых, оран­жевых лучей определяется концентрацией хлорофилла в растворе: при\низких концент­рациях они поглощаются частично, при высо­ких могут быть поглощены полностью. Мини­мум поглощения лежит в зоне зеленых лучей. Совершенно не поглощается хлорофиллом только небольшая часть красных лучей, ко­торые в спектре

57

расположены на границе с инфракрасными лучами Это так называемые дальние красные лучи

Исследуйте зависимость цвета вытяжки от концентрации молекул хлорофилла в ней.

Для опыта нужна настольная лампа без абажура или фонарь, высокая пробирка, темно-зеленая спиртовая вытяжка пигментов, чер­ная бумага.

Пробирку, завернутую в черную бумагу, чтобы свет сбоку не попадал на раствор, по­местите над лампой Свет от лампы должен проходить через раствор хлорофилла снизу вверх Если смотреть в пробирку сверху, по­степенно добавляя в нее (не над лампой') ма­ленькими порциями раствор хлорофилла, мож­но наблюдать удивительную картину изме­нения окраски раствора от ярко-зеленой до вишнево-красной

Объясняется это тем, что по мере увеличе­ния высоты столба жидкости в пробирке из­меняются условия освещения молекул хлоро­филла, а следовательно, и поглощение ими света

Пока вытяжки в пробирке немного, она имеет в проходящем свете характерный для хлорофилла изумрудно-зеленый цвет, обу­словленный сочетанием непоглощенных зеле­ных, части голубых, желтых и дальних крас­ных лучей.

По мере увеличения количества хлорофилла в пробирке молекулы хлорофилла постепенно поглощают сначала голубые и желтые, а затем и зеленые лучи Остаются непоглощенными только дальние красные лучи Поэтому в очень большом слое раствор хлорофилла в проходящем свете имеет не зеленый, а вишне-

58

во-красный цвет (рис 7). Так иногда в густом лесу можно видеть красное свечение, исходя­щее из-под полога леса.

Этот опыт показывает, что зеленый цвет хло­рофилла — сочетание различных, проходящих через молекулу пигмента участков солнеч­ного спектра Измененный солнечный свет, в котором мало лучей, хорошо поглощаемых хлорофиллом,— одна из причин того, почему светолюбивые растения не могут жить под пологом других растений.




Рис 7. Поглощение света хлорофиллом в зависимости от концентрации пигмента:

а—в разбавленном растворе (поглощаются средняя часть красного и сине фиолетовая области спектра) цвет раствора же.лто-зеленый; б—в растворе повышенной концентрации (поглощаются голубые, желтые, оранжевые лучи) цвет раствора изумрудно-зеленый; в— в сильно концентрированном растворе (попощаются все видимые лучи солнечного спектра за исключением дальних красных лучей); цвет раствора вишнево красный.
Задание Проверьте, содержат ли хло­рофилл красные листья ирезинии, бегонии королевской и др. Для этого часть листа по­местите в пробирку, залейте водой и прокипя­тите до полного исчезновения красной окрас­ки Приготовьте спиртовую вытяжку пигмен­тов Сделайте выводы

59

22. Взаимодействие хлорофилла с кислотой

Характерное для хлорофилла поглоще­ние света определяется химической структурой его молекулы. Система сопряженных двойных связей играет большую роль в поглощении сине-фиолетовых лучей. Присутствие магния в ядре молекулы обусловливает поглощение в красной области. Нарушение структуры, на­пример удаление из молекулы магния, приво­дит к изменению цвета хлорофилла. Удалить из хлорофилла магний можно, проделав реак­цию взаимодействия хлорофилла с кислотой.

Для опыта нужна спиртовая вытяжка хло­рофилла, 10-процентный раствор соляной кис­лоты, уксуснокислый цинк, спиртовка, пи­петка, 3 пробирки.

П
риготовьте спиртовую вытяжку хлоро­филла и разлейте в пробирки по 2—3 мл. Одна из пробирок контрольная. В две другие до­бавьте по 2—3 капли соляной кислоты. В результате взаимодействия хлорофилла с кислотой магний замещается двумя атомами водорода и образуется вещество бурого цвета — феофитин.
Одну из пробирок с феофитином оставьте для контроля, а в другую внесите на кончике ножа уксуснокислый цинк и нагрейте на водя­ной бане до кипения. Бурый цвет раствора

60

меняется на зеленый: вместо двух атомов во­дорода в молекулу входит атом цинка и зани­мает то место, где раньше был магний.

Вместо уксуснокислого цинка можно взять соли меди, ртути. Во всех случаях металл вхо­дит в ядро молекулы феофитина, восстанавли­вается металлоорганическая связь и зеленая окраска. Следовательно, цвет хлорофилла зависит от наличия металлоорганической связи в его молекуле.

Производные хлорофилла с цинком, медью или ртутью в природных условиях пока не обнаружены, а феофитин образуется в листьях, поврежденных заморозками, промышлен­ными кислыми газами, в процессе старения.
23. Письмо на зеленом листе

Свойство хлорофилла изменять цвет под действием кислот можно использовать для написания текста на зеленом листе. Выше опи­сывалась методика нанесения рисунка на ле­пестки.

Для опыта нужны «чернила» — 10-про­центная соляная кислота, листья фикуса, палочка.

Заостренный конец палочки смочите со­ляной кислотой и нанесите на лист нужный текст. На зеленом фоне листа постепенно по­является надпись бурого цвета. Скорость изменения цвета в месте нанесения кислоты зависит от плотности покровов листа. По­явление бурой окраски обусловлено проник­новением кислоты внутрь клеток и образова­нием в них феофитина.

61

Газообразные выделения промышленных предприятий часто содержат сернистый ангид­рид SО2, который, проникая через устьица в листья, растворяется в цитоплазме клеток и образует сернистую кислоту Н23. Накоп­ление ее в больших количествах в цитоплазме вызывает разнообразные нарушения обмена веществ в клетках, в том числе и разрушение хлорофилла. Внешне такие повреждения мо­гут выражаться в появлении на листьях бурых пятен.

Задание. Сравните время «проявления» письма на листьях различных растений. С чем это связано?
24. Образование колец отмирания на листьях

Образование феофитина в листьях мно­гих растений может происходить также и при нагревании листа выше 70—80 °С.

Для опыта нужны зеленые листья различ­ных растений, спиртовка, препаровальная игла, стеклянная палочка.

Пятикопеечную монету, закрепив так, чтобы не обжечься, нагрейте в пламени спиртовки. Горячую монету опустите на лист. Через несколько минут вокруг монеты появится бурое пятно неправильной формы, при этом часть листа непосредственно под монетой может остаться зеленой.
Рис. 8. Кольца отмирания.
Видоизмените опыт: прикоснитесь к листу концом сильно нагретой стеклянной палочки, либо проколите его раскаленной препаровальной иглой. Во всех случаях возникают свое­образные изменения окраски листа: зеленые круги с неровными бурыми кольцами. Наиболее наглядные результаты дают растения с кис­лой

62

реакцией клеточного сока.

Появление бурых колец обусловлено по­ступлением кислот клеточного сока из вакуо­лей в цитоплазму, а затем в хлоропласты. Под действием кислот происходит образование феофитина и появление бурого окрашивания. Поскольку химический состав листьев различ­ных растений имеет свои особенности, можно получить различные картины колец отми­рания (рис. 8).

Желтые, коричневые пятна отмирания по­являются на листьях и в природных условиях под влиянием сильного перегрева, засухи.

Задание. Получите кольца отмирания на листьях нескольких растений и сделайте гербарий.

63

25. Получение отпечатков, фотографий с помощью раствора хлорофилла (по К. А. Тимирязеву)

Способность хлорофилла к поглощению света лежит в основе процесса фотосинтеза. Однако при высокой интенсивности освещения, особенно под влиянием ультрафиолетовых лучей, может происходить необратимое раз­рушение хлорофилла, которое приводит к обесцвечиванию, выцветанию его. Особенно быстро под действием солнечного света обесцвечивается выделенный из листьев хлоро­филл. На этом основан опыт К. А. Тимирязева, который был приведен в его знаменитой Крунианской лекции, прочитанной в 1903 г. в Лон­донском Королевском обществе: «Вот отпе­чаток листа папоротника, полученный при помощи хлорофилла. Лист был наложен на пластинку из коллодиума, окрашенного хло­рофиллом. После непродолжительной эк­спозиции на солнце все поле выцвело, а части, защищенные листом, сохранили свою ориги­нальную окраску. Изображение фиксирова­лось непродолжительным погружением в баню из медного купороса» (рис. 9).

Повторите опыт К. А. Тимирязева. Для его проведения необходима спиртовая вытяжка хлорофилла, коллодий или фильтровальная бумага, 10-процентный раствор медного ку­пороса CuSO4, лист растения.

Приготовьте спиртовую вытяжку пигмен­тов. Если нет коллодия, можно использовать фильтровальную бумагу. Пропитайте ее раст­вором хлорофилла и прикрепите лист растения, отпечаток которого вы хотите получить. Пе­ренесите в освещенное солнцем место.

64




Рис. 9. Отпечаток листа папоротника.
Через 1—2 ч под действием света проис­ходит обесцвечивание хлорофилла на участ­ках фильтровальной бумаги, незащищенных листом растения. Для закрепления изображе­ния опустите фильтровальную бумагу с отпечат­ком листа в горячий (50—60 °С) 10-процентный раствор CuSO4 на несколько минут.

Обесцвечивание хлорофилла при избытке света происходит в результате взаимодействия возбужденных светом молекул хлорофилла с кислородом и последующего необратимого окисления молекул пигмента. Необратимое фотоокисление хлорофилла происходит не только в условиях чрезмерно высокой интен­сивности освещения, но и при увеличении доли ультрафиолетовой радиации в потоке солнечного света. В природе такие условия бывают довольно часто, например, растения

65

Рис. 10. Колеус.
гор обитают в мощном потоке ультрафиоле­тового излучения. У этих растений в процессе эволюции возникли защитные механизмы в виде сопутствующих хлорофиллу пигментов (антоцианы, каротиноиды), которые поглоща­ют избыточную солнечную радиацию и превра­щают ее в тепло. Не случайно высокогорные растения содержат в листьях больше антоцианов, чем растения долин. Установить связь между количеством антоцианов в листе и условиями освещения достаточно легко. Для этого необходимы 2 растения колеуса гибрид­ного, можно взять 2 укорененных черенка (рис. 10). Одно растение поставьте на яркий солнечный свет, другое — в условия рассеян­ного освещения. На свету окраска листьев становится значительно

66

ярче, краснее, а при рассеянном освещении листья зеленеют. То же происходит и с фиолетовыми листьями традесканции зебровидной.
26. Фотография жизнью (по К. А. Тимирязеву)

Название этого опыта, как и описание, даны К. А. Тимирязевым в его знаменитой книге «Солнце, жизнь и хлорофилл». Цель опыта — показать, что для образования хлорофилла в листе обязательно нужен свет.

Достичь цели просто: выращивая растения, клубни картофеля на свету и в темноте. Через 2—6 дней после начала прорастания сравните цвет проростков. Летом это сделать еще про­ще: достаточно рассмотреть траву под боль­шим камнем, доской, бревном. Она будет со­вершенно обесцвечена.

Климент Аркадьевич Тимирязев выбрал самый эффектный вариант. Вот описание опыта: «Всякий знает, что в темном погребе растение получается не зеленое, а бледно-желтое, этиолированное, как выражаются ботаники, таков, например, наш зимний салат-цикорий и т. д. Возьмем плоский деревянный ящик, на дно его положим кусок войлока и, посеяв по нему обыкновенный кресс-салат, оставим все в совершенной темноте. Кресс ско­ро вытянется и представит густую щетку — почти сплошную поверхность из своих первых, совершенно желтых листьев. Теперь выре­жем в листе картона сквозными буквами какое-нибудь слово (Тимирязев выбрал сло­во «свет») и, прибив гвоздиками этот картон к краям ящика, вынесем все на свет (но не

67
Рис. 11. Схема опыта К. А. Тимирязева.
на солнце). Через несколько часов, сняв картон, увидим на желтом фоне нашего газона из кресс-салата надпись, выступающую зеле­ными буквами» (рис. 11).

Четкий стиль изложения, умение простым, понятным языком объяснить научные поня­тия — характерная особенность работ К. А. Тимирязева.

Кресс-салат был выбран ученым за быст­роту прорастания, мелкость семядольных листочков, что важно для создания однород­ного фона. Вместо кресс-салата можно ис­пользовать семена быстро и легко прора­стающих растений: салата, горчицы, ржи, пшеницы.

Войлок был использован К. А. Тимирязевым потому, что хорошо впитывает воду, семена на нем лежат ровно, дружно прорастают. Его можно заменить несколькими слоями фильт­ровальной бумаги либо поролоновым матра­сиком.

Результаты опыта свидетельствуют, что без

68

света у покрытосеменных растений хлорофилл не образуется. В то же время хвойные, папо­ротники и многие зеленые водоросли способ­ны синтезировать хлорофилл в полной темноте. Биосинтез молекулы хлорофилла включает 15 последовательных реакций, одна из которых — присоединение 2 атомов водорода по месту разрыва двойной связи в четвертом пиррольном кольце — происходит на завершающей стадии биосинтеза хлорофилла. Поэтому для позеленения этиолированных проростков достаточно нескольких часов освещения.

Задание. Повторите опыт с проростка­ми салата или горчицы.
27. Фотографии на листьях

Световая энергия, поглощенная пигмента­ми хлоропластов, расходуется на образование из углекислого газа и воды органического ве­щества. Используя четкие фотографические негативы, убедимся в том, что количество об­разующегося в листе крахмала пропорциональ­но количеству света, падающего на лист.

Для опыта нужны растения, накапливающие в листьях крахмал — примула, гортензия, фа­соль обыкновенная, настурция большая, четкий фотографический негатив, черная бумага, нож­ницы, пинцет, водяная баня, химический ста­кан, 95-процентный этиловый спирт, раствор йода в йодиде калия (раствор Люголя), чаш­ки Петри, лампа накаливания мощностью 100—200 Вт (или лампы дневного света).

Определить, подходит ли растение для опыта, можно пробой на крахмал. Для этого кусочек листа (взять во второй половине дня)

69

прокипятите в воде 2—3 мин, выдержите в го­рячем спирте до полного удаления хлорофилла из листа, промойте горячей водой и погрузите в раствор йода в йодиде калия, который готовят следующим образом: 2 г йодида калия раство­ряют в 10 мл воды, вносят 1 г кристалличе­ского йода, тщательно размешивают и дово­дят до 300 мл водой. Хранят в темном месте. Можно приобрести в аптеке готовый раствор Люголя, который включает те же компонен­ты, но в более высокой концентрации. Если под действием йода кусочек листа посинел, растение для опыта пригодно.

Важный этап опыта — предварительное обескрахмаливание листа. Обычно трех суток выдерживания растения в темноте достаточно для того, чтобы весь крахмал, находящийся в листьях, превратился в глюкозу и перешел из листьев в другие органы. Скорость передвиже­ния органических веществ по растению до­статочно велика—до 1 м/ч. Проще поместить в темное место все растение, но длительное пребывание без света для растения неблаго­приятно. Поэтому лучше склеить темные вну­три и светлые снаружи (для отражения света) пакетики и изолировать отдельные листья (лучше молодые). Во многих случаях обескрах­маливание идет быстрее, чем за трое суток. В связи с этим можно закрыть пакетиками на 3 листа больше, чем планируется сделать фотографий. Через 12, 24 ч затемнения мож­но сделать пробу на крахмал и приступать к опыту.

На верхнюю сторону листа наложите фото­графический негатив эмульсией вверх, а ниж­нюю сторону тщательно закройте черной бумагой (бумагу и негатив можно по краям сшить).

70

В осенне-зимний период естественного освещения для интенсивного фотосинтеза явно недостаточно. Поэтому для получения хорошего отпечатка на листе, его надо допол­нительно освещать. Лампа не должна распо­лагаться слишком близко к листу (темпера­тура вблизи листа 25—30 °С). Негатив должен плотно прилегать к поверхности листа и равно­мерно освещаться лампой. 3—6 ч освещения обычно достаточно для накопления крахмала в экспериментальном листе.

Методика «проявления» фотографии обыч­на: пакет снимите, лист опустите на 2—3 мин в кипяток, затем выдержите в горячем спирте до полного удаления хлорофилла (стаканчик со спиртом нагревать только на водяной бане!). Промойте горячей водой, осторожно положи­те в чашку Петри или тарелку и залейте раст­вором йода. После появления изображения раствор слейте, промойте лист холодной водой и просушите фильтровальной бумагой.

На свету даже у высушенного отпечатка окраска постепенно светлеет, выгорает, но ее можно восстановить, вновь обработав лист раствором йода.
28. Окрашивание цветков искусственными красителями

Применив ряд искусственных красителей, можно придать лепесткам цветков необычную для данного вида расцветку.

Для опыта нужны белые или окрашенные в светлые тона цветки различных видов рас-

71

тений (например, нарциссы, сирень обыкно­венная, жасмин садовый (чубушник), виола трехцветная), красители: эозин, метиленовый синий, малахитовый зеленый, метиловый фио­летовый, либо содержащие данные красители красные, зеленые, синие, фиолетовые, черные чернила «Радуга-2», пробирки, штатив для пробирок.

Приготовленные для окрашивания цвет­ков растения погрузите в пробирки с разбавлен­ными растворами красителя. Начинать ра­боту лучше с красных чернил, которые содер­жат краситель эозин. Эозин способен быстро (через 15—30 мин) проникать в лепестки, окрашивая их в розовые и красные тона. Пер­воначально краситель накапливается в сосудах, благодаря чему становится заметной густая сеть жилок, пронизывающих лепестки. Посте­пенно, по мере того как краситель из сосу­дов начинает проникать в клетки, лепестки окрашиваются полностью (рис. 12, а).

Используя чернила других цветов, можно белые лепестки превратить в синие, даже зеленые, что для мира растений — редкость.

Если несколько видоизменить опыт, мож­но получить цветки или соцветия причудливой мозаичной окраски. Для этого расщепите вдоль стебель соцветия или цветоножку. Од­ну половину стебля погрузите в пробирку с раствором красителя, например эозина, а вто-

72




Рис. 12. Цветки-химеры.
рую — в пробирку с водой. В этом случае в красный цвет окрасится только часть соцве­тия или цветка. Мозаичное окрашивание хорошо удается на соцветиях белой сирени, жасмина садового, рябины обыкновенной (рис. 12, б).

На окрашенных лепестках видно, что входя­щие в них проводящие пучки (жилки) раз­личным образом ветвятся, между ними обра­зуются перемычки. Благодаря густой сети проводящих пучков любая клетка лепестка оказывается близко от источника воды. По мере накопления красителя можно рассмот­реть окончания отдельных тонких жилок.

Вода из сосудов легко поступает в близ­лежащие клетки, но проникновение в них растворенных в воде веществ определяется свойствами наружной мембраны клеток. По-

73

этому, помещенные в растворы различных красителей, цветки одного и того же вида рас­тений будут окрашиваться с различной ско­ростью. Быстро поступает в клетки красный эозин, значительно медленнее — метиловый фиолетовый. В процессе старения клеток про­ницаемость мембран возрастает, поэтому ско­рость окрашивания цветков зависит еще и от их возраста. Например, в одном из опытов цвет­ки маргаритки многолетней, находившиеся в растворе зеленых чернил (разбавление 1:2), окрасились в зеленый цвет только на седьмой день.

Передвижение воды вверх по сосудам рас­тений происходит благодаря процессу ис­парения воды с поверхности листьев, лепест­ков. Поэтому скорость движения воды может колебаться от 0,1 до 100 м/ч в зависимости от вида растения и условий внешней среды. Ис­пользуя эозин, можно определить скорость передвижения воды по стеблю или цветоножке. Для этого в раствор красителя нужно опу­стить только нижнюю часть стебля, измерить расстояние от уровня красителя до цветка и определить время, необходимое для появления красителя в лепестках.

Задание. Определите скорость передви­жения различных красителей по стеблю нивя­ника обыкновенного (составьте букет из розо­вых, голубых, зеленоватых ромашек), сравните скорость движения воды по сосудам при раз­личных погодных условиях.
РОСТ РАСТЕНИЙ
Ростовые явления у растений проявляются прежде всего в образовании новых органов, тканей, клеток и их компонентов. В отличие от животных, рост растений продолжается в тече­ние всей их жизни. Неограниченность роста обусловлена тем, что, в отличие от других орга­низмов, деление клеток у растений приурочено к определенным зонам, называемым меристе­мами (от греч. «меристес»—делитель). В ме­ристемах происходит не только деление клеток, но и образование зачатков органов. За счет деления клеток верхушечных меристем проис­ходит рост стебля и корня в длину,образование листьев, цветков. Боковые меристемы обеспе­чивают рост осевых органов в толщину У зла­ков рост стебля обусловлен делением клеток вставочных меристем, расположенных в осно­вании междоузлий

Характерной чертой роста растения яв­ляется его неравномерность, периодичность. Рост клеток растений включает несколько следующих друг за другом процессов: фазы деления, растяжения и дифференциации.

Фаза деления (эмбриональная фаза) про­ходит в зоне меристем. Образующиеся в ре-

75

зультате деления дочерние клетки первоначаль­но имеют размеры вдвое меньше материнской, но затем быстро растут за счет увеличения объема цитоплазмы.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Источник: http://topuch.ru/udivitelenie-opiti-s-rasteniyami/index4.html

Исследовательская работа Саутина Сергея "Свойства растительных пигментов"


Химия и Химики № 4 2015
Журнал Химиков-Энтузиастов





Опыты с ультрафиолетовым излучением ч.1

Slavi4


Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter


Люминесценция хлорофилла в ультрафиолетовом свете
Хлорофилл - зеленый пигмент, благодаря которому растения и некоторые одноклеточные организмы усваивают энергию Солнца, используя ее для синтеза глюкозы из воды и углекислого газа. Процесс называется фотосинтезом. Именно за счет фотосинтеза неорганические вещества превращаются в органические, последние служат строительным материалом и источником энергии для живых организмов. Растения находятся внизу пищевой цепи большинства экосистем. Именно от растений (а, следовательно, и от хлорофилла) зависит существование всего разнообразия жизни. Фотосинтез и зеленые растения - не единственный источник энергии в биосфере, например, некоторые экосистемы существуют благодаря хемосинтезирующим бактериям, но большинство экосистем обязаны своим существованием именно фотосинтезу.

У растений и большинства фотосинтезирующих одноклеточных организмов хлорофилл находится в хлоропластах - микроскопических образованиях (органоидах), которые содержатся в растительных клетках.



Хлоропласты






Основа молекулы хлорофилла - порфириновое кольцо, в центре которого находится атом магния. У разных хлорофиллов к порфириновому кольцу могут присоединятся разные боковые заместители - соответственно существует целая группа хлорофиллов.



Структура хлорофилла c1 и c2



Нетрудно заметить, что гем - основной структурный элемент гемоглобина (красного пигмента крови) имеет структуру, аналогичную структуре хлорофилла, только в центре молекулы гема вместо атома магния расположен атом железа.



Структура гема B



Выделить хлорофилл из растений просто. Для этого используют экстракцию хлорофилла этиловым спиртом. Описание приведено, например, в книге Олег Ольгин - Опыты без взрывов [1].

"Еще один опыт - с листьями. Для него нам понадобится водяная баня и стакан с тонкими стенками (если они будут толстыми, стакан, как вы помните, может лопнуть). Свежий лист какого-нибудь растения поместите в сосуд и залейте небольшим количеством разбавленного спирта. Нагрейте воду в бане, снимите ее с огня и поставьте внутрь стакан с листом. Некоторое время спустя пинцетом достаньте листок: он обесцветился, а спирт стал изумрудного цвета. Вот так вы провели экстракцию хлорофилла - зеленого пигмента растений".

Как видите, ничего сложного. Хлорофилл способен к флуоресценции - в ультрафиолетовых лучах он светится красным. Зеленый пигмент светится красным. Неплохо? Такое свойство хлорофилла можно использовать для эффектных демонстраций. - Но это уже не химия, а искусство (артистизм). Мы же ограничимся просто демонстрацией эффекта.

Для того, чтобы наблюдать флуоресценцию хлорофилла, его нужно экстрагировать из полученного спиртового раствора неполярным растворителем (гексан, петролейный эфир), а затем осветить экстракт ультрафиолетовой лампой.

Ниже приведено описание эксперимента, который провел Slavi4 и даны фотографии. В дополнение - видео с сайта https://www.youtube.com/watch?v=f0h3UKuwyrw.

"Итак, я выделил хлорофилл из листиков смородины (еще недавно они росли на огороде). Сначала экстрагировал хлорофилл из листьев кипящим спиртом. Затем из полученного спиртового раствора повторно экстрагировал хлорофилл петролейным эфиром (40 на 70, кажется). Получилась темно-зеленая жидкость со своеобразным запахом травы и яркой багровой люминесценцией в УФ. Аналогично хлорофилл светился в лучах синего и зеленого лазера. Фотоаппарат правильно не передает ни яркости, ни цвета."

__________________________________________________
1 Олег Ольгин - Опыты без взрывов. ГЛАВА 2. ПЕРВЫЕ ОПЫТЫ. [ссылка]


Бонус. На фотографиях показан синий лазер, направленный на светофильтр и бюксы с растворами красителей.



Синий лазер направлен на светофильтр и сосуды с растворами красителей






Интересный факт. Существует целый род высших растений - (Lathraea, или Петров крест), у которых полностью отсутствует хлорофилл. Род включает пять - семь видов цветковых растений. Данные растения живут за счет того, что паразитируют на корнях деревьев и кустарников. Растения рода Lathraea красивые: не удивительно, ведь это красота за чужой счет - органические вещества для нужд цветка-паразита вырабатывает хлорофилл растения-хозяина.



Lathraea clandestina


Lathraea rhodopaea



Опыты с ультрафиолетовым излучением ч.2

И.Н. Григорьев




Флуоресценция хлорофилла под действием солнечного света
Описанная в первой части статьи флуоресценция хлорофилла в ультрафиолетовом свете известна уже давно. То же можно сказать и про флуоресценцию хлорофилла под действием видимого света. Чтобы наблюдать флуоресценцию хлорофилла, не обязательно иметь ультрафиолетовую лампу или светодиод. Даже не обязательно (хотя желательно) экстрагировать хлорофилл гексаном или другим неполярным растворителем из его раствора в спирте.

Приведу отрывок из классической монографии Роберт Вуд - Физическая оптика.

Красная флюоресценция зеленого раствора хлорофилла является одним из давно известных примеров флюоресценции. Зеленые листья, предварительно высушенные в теплой печи, настаивают на спирту, и раствор фильтруется. Приготовленный таким образом раствор держится сколь угодно долго. Если листья предварительно не высушены, то раствор быстро разлагается. Концентрируя линзой солнечный свет на таком растворе, можно наблюдать красную флюоресценцию зеленого раствора.

Проще всего взять аптечную спиртовую настойку. Например, пустырника. - Фактически это готовый экстракт хлорофилла.







Сконцентрируем лупой солнечный свет:







Освещая пузырек ультрафиолетом в темной комнате можно наблюдать красноватое свечение:











Однако свечение гексанового раствора хлорофилла более красиво - чистый красный свет. Поэтому не поленитесь провести экстракцию. Вместо гексана должен подойти бензин для зажигалок.









Кстати, для экспериментов с ультрафиолетовым светом на скорую руку сделал специальный "фонарь Вуда". Верх от старого красного фото-фонаря (Раньше такие фонари использовали, когда печатали фотографии: не проявленная фотобумага допускала освещение тусклым красным светом). Сам фонарь, к сожалению, не сохранился. Он бы подошел идеально: достаточно было красное стекло на светофильтр поменять. Внутри - лампа черного света. Боковой короб согнул из оцинковки, дно из картона. Оклеил стыки "алюминиевым" скотчем (очень удобен для опытов с ультрафиолетом). В боковую часть вставил кусок стекла УФС-6 от старинного УФ-облучателя.







Опыты с ультрафиолетовым излучением ч.3

Slavi4




Зеленый чай: экстракция и люминесценция хлорофилла
Сегодня пил зеленый чай и подумал, а ведь в нем тоже есть хлорофилл! Решил экстрагировать.

Высыпал в круглую колбу на 100 мл два пакетика зеленого чая "Гринфилд", залил 20 мл изопропилового спирта, нагрел до кипения и перемешивал 3мин, затем профильтровал горячий экстракт. Фильтровался он долго и я забыл про него на 1.5 ч. В итоге получилось 10 мл очень темного, зеленоватого раствора. Затем данный раствор был разбавлен до 20мл холодной водой и проэкстрагирован 10 мл петролейного эфира (40 на 70). Получился довольно концентрированный раствор хлорофилла с яркой красной люминесценцией в ультрафиолетовом свете.










<Химические вулканы и Фараоновы змеи ч.2><Химические вулканы ч.1>< Опыты со щелочными металлами > < Опыты со щелочными металлами 1 > [Эксперименты с ацетиленом, метаном, пропаном и бутаном]<Эксперименты с пропан-бутановой смесью 1><Эксперименты с пропан-бутановой смесью 2><Эксперименты с фосфором ч.1><Эксперименты с фосфором ч.2><Эксперименты с водородом 1><Эксперименты с водородом 2><Эксперименты с водородом 3><Хлористый азот (трихлорид азота). Иодистый азот (нитрид иода)><Перекись ацетона, ГМТД, органические перекиси><Черный порох><Кумулятивный эффект (№5 2011)><Нитроглицерин, Этиленгликольдинитрат, Нитроэфиры, Нитропроизводные><Огонь от капли воды (№1 2012)><Огонь на ладони (Холодный огонь)><Ртуть, Амальгамы, Соединения Ртути>
<Опыты с ультрафиолетовым (лампа Вуда) и инфракрасным светом (Обсудить на форуме)>[Отправить Комментарий / Сообщение об ошибке]

Источник: http://chemistry-chemists.com/N4_2015/ChemistryAndChemists_4_2015-P1-1.html

ЖЕЛТЫЕ ПИГМЕНТЫ В ЗЕЛЁНОМ ЛИСТЕ

Кунсткамера

Читальный зал

О.Ольгин. Опыты без взрывов

ХРОМАТОГРАФИЯ НА ДОМУ

Для разделения всевозможных смесей, для анализа и выделения из смесей отдельных веществ в лабораториях очень часто пользуются хроматографией: это один из лучших методов разделения и анализа смесей. Хроматографию применяют и в промышленности, когда надо очистить и разделить похожие вещества - органические и неорганические, от лантаноидов до аминокислот.

Суть ее в том, что отдельные компоненты смеси (жидкости или газа) по-разному удерживаются веществом - адсорбентом, способным избирательно поглощать те или иные химические соединения.

Современные газовые и жидкостные хроматографы - сложные приборы с автоматическим управлением, нередко - с микро-ЭВМ, которая планирует ход исследования и выдает готовые результаты. Конечно, такое недоступно ни для домашней лаборатории, ни для кружка. Однако начинался этот способ анализа с простых приемов, которые доступны и начинающему химику.

Начнем с бумажной хроматографии. Химики-аналитики пользуются специальной хроматографической бумагой, но для наших опытов подойдет обычная фильтровальная бумага, а то и промокашка. Возьмите квадратный листок бумаги и в середину капните исследуемый раствор, содержащий смесь окрашенных веществ. Это может быть спиртовая настойка какого-либо лекарства, например валерианы или календулы. или приготовленный вами экстракт хлорофилла (см. опыт "Экстракция"), или смесь красителей, составленная специально для этого опыта. На бумаге образуется пятно. В центр его капните несколько капель растворителя: в приведенных выше примерах растворителем должен служить спирт, причем одеколоном его заменить нельзя - в нем содержатся вещества, которые могут исказить ход опыта. Вместо этилового спирта можно взять изопропиловый - под названием ИПС его продают в хозяйственных магазинах как средство для мытья окон.

Итак, вы капнули несколько капель растворителя, и он, словно по фитилю, продвигаясь между бумажных волокон, разносит окрашенные вещества от пятна во все стороны. В зависимости от природы вещества и его молекулярной массы опыт идет быстрее или медленнее, но рано или поздно на листе оказывается несколько колец разного цвета. Сколько именно колец - зависит от того, сколько веществ было в анализируемой смеси.

В опыте с хлорофиллом таких колец будет два: желтое и серое.

Вы можете придумать множество вариантов этого опыта, используя разные смеси и подходящие растворители. А еще более точные результаты можно получить, если вместо бумаги использовать тонкий слой сорбента, нанесенный, например на стекло. Такой вариант метода называют тонкослойной хроматографией, а веществом - сорбентом в простейшем случае может служить крахмал.

Разболтайте крахмал в небольшом количестве спирта (вновь можно взять изопропиловый спирт), вылейте смесь на стекло и дайте растворителю испариться. Когда пластинка станет сухой, в ее центр, как и на бумагу, капните одну каплю исследуемой смеси; разумеется, она должна быть окрашенной, иначе разделение трудно будет заметить. Объект для эксперимента подберите сами. Помимо того, что было уже названо, годятся окрашенные соки, чернила, гуашевые краски и многое иное.

Дайте пятну подсохнуть и капните одну-две капли растворителя. Если расплываюшееся пятно оставит на сорбенте - крахмале не одно, а два или несколько цветных колец, это будет свидетельствовать о том, что вы имели дело не с индивидуальным веществом, а со смесью.

Вариант опыта с тонкослойной хроматографией: пластинку с исследуемым веществом ставят наклонно в стакан, на дно которого налито совсем немного растворителя - так, чтобы он смачивал немного крахмал. Растворитель (спирт) будет подыматься по крахмалу, дойдет до капли смеси, продвинется еще выше, а смесь при этом разделится на компоненты: они по-разному удерживаются адсорбентом - крахмалом.

Не менее распространена в лаборатории колоночная хроматография, при которой смеси разделяют на колонках, заполненных сорбентом. Такой метод, пожалуй, еще точнее, но он требует терпения, поскольку раствор в колонке движется медленно.

Хроматографической колонкой вам будет служить стеклянная трубка диаметром около 1 см и длиной примерно 20 см. Закройте ватой ее нижний конец и всыпьте крахмал или сахарную пудру чуть больше, чем наполовину.

Сверху влейте в трубку раствор исследуемого вещества, желательно не слишком высокой концентрации. Когда раствор пропитает крахмал или пудру в колонке примерно на половину его высоты, влейте 3-4 мл чистого растворителя. Смесь разгонится по высоте колонки, станут отчетливо видны окрашенные кольца. Их будет столько, сколько веществ входит в состав изучаемой смеси.

Этот опыт хорошо удается, в частности, с экстрактом хлорофилла, если в качестве растворителя взят чистый бензин (не автомобильный, а бензин - растворитель).

ИСКУССТВЕННОЕ ВОЛОКНО

В последние десятилетия химические волокна буквально завоевали мир. И хотя по-прежнему сеют хлопок и лен, разводят овец и коз, - даже к традиционным натуральным волокнам добавляют искусственные и синтетические для придания прочности, нарядности, несминаемости и других полезных свойств. Наконец, для экономии натуральных волокон...

Приготовить самостоятельно самые распространенные ныне химические волокна - полиамидные (типа капрона) и полиэфирные (типа лавсана) будет, пожалуй, сложновато. Остановим свой выбор на медноаммиачном волокне. Это одно из самых первых искусственных волокон, сырьем для него служит целлюлоза, например, из опилок и других отходов лесной промышленности. Медноаммиачное волокно применяют и сейчас - в ковроткачестве, на трикотажных фабриках, но гораздо реже, чем раньше, потому что появились более прочные и дешевые волокна. Однако для самостоятельного эксперимента удобнее объекта, пожалуй, не найти.

Искусственные волокна формуют из вязких прядильных растворов, продавливая их сквозь узкие отверстия - фильеры. При этом растворенная клетчатка выделяется в виде нитей. В нашем случае основу раствора составляет соединение меди с аммиаком, имеющее общую формулу [Сu(NН3)4](ОН)2. Чтобы приготовить такой раствор, прежде всего запаситесь дигидроксидом-карбонатом меди Сu2CO3(ОН)2. Если нет готовой соли, приготовьте ее простейшим способом - слейте водные растворы медного купороса и кальцинированной (стиральной) соды, профильтруйте осадок и высушите его.

В склянку с узким горлышком налейте 20 мл 25%-ного раствора аммиака (лучше делать это под тягой или на свежем воздухе) и добавьте 2 г дигидроксида-карбоната меди. Закрыв склянку резиновой пробкой, взболтайте смесь, чтобы получилась темно-синяя однородная жидкость. Это медноаммиачный раствор. У него есть очень важное свойство: он способен растворять целлюлозу (клетчатку).

К двум небольшим склянкам подберите резиновые пробки и разлейте в эти склянки темно-синий раствор. В одну бросайте маленькими кусочками аптечную хлопчатобумажную вату; бросив очередную порцию ваты, закройте склянку пробкой и взболтайте содержимое. Во второй склянке точно так же, маленькими кусочками, растворите белую промокательную или фильтровальную бумагу. И в том и в другом случае должны получиться вязкие растворы, по густоте напоминающие сироп. Из них можно выделить клетчатку, составляющую основу волокна. Чтобы удостовериться в этом, налейте в стакан разбавленный уксус и по каплям прибавляйте любой из прядильных растворов. Хлопья клетчатки выпадут в осадок.

Однако из хлопьев пряжу не приготовить. Как же получить из раствора нить? Так же, как на заводе - продавливая раствор через узкое отверстие, причем в раствор серной кислоты - в нем фиксируется форма нити.

Чтобы посмотреть, как это происходит, поставьте такой опыт: в стакан с 10%-ным раствором серной кислоты капайте из пипетки медноаммиачный раствор ваты или промокательной бумаги. Часть раствора будет опускаться на дно, оставляя за собой блестящую нить. Попробуйте ухватить эту нить пинцетом и осторожно вытянуть ее из стакана. Это и есть настоящее медноаммиачное волокно. Правда, нить получилась не очень ровной. Но это поправимо. Только ставить опыт надо вдвоем: один будет формовать нить, а другой извлекать ее из раствора.

Иглу от медицинского шприца вставьте по возможности плотнее в резиновую трубку с толстыми стенками. В трубку налейте прядильный раствор, закройте ее пробкой и погрузите иглу в ванночку или кювету с раствором серной кислоты. Ваш товарищ должен стоять с пинцетом наготове: вы будете сжимать постепенно трубку, а он подхватит пинцетом образовавшуюся нить и протянет ее через раствор, налитый в ванночку.

Такой опыт после небольшой тренировки обычно удается хорошо. Для удобства попробуйте наматывать полученную нить на катушку. Вместо резиновой трубки можно взять большой шприц или старый велосипедный насос.

И вискозное, и ацетатное волокно получают примерно так же, только берут другие растворители для клетчатки. Во всех случаях ее молекулы располагаются таким образом, что образуется ориентированная нить.

Из нити, вами полученной, не соткать, наверное, и платочка. Но мы к этому и не стремились. Этот раздел книги называется, как вы помните, "Своими глазами", а вы и впрямь увидели собственными глазами, как из невзрачной бумаги, растворенной в темно-синей жидкости, получилась красивая шелковая нить.

<<< Назад || Содержание || Читать дальше >>>>

Читальный зал кунсткамеры: что тут есть?


 

Источник: http://www.alhimik.ru/read/olg24.html
Интересное