Действие щелочи на хлорофилл.

1
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ
ГОУ Ц е н т р о б р а з о в а н и я
«М о с к в а – 9 8» № 1953
119607 Москва, Удальцова ул.,40
тел. 432-39-01
Химия и значение
хлорофилла в природе
Гайдукова Дарья, Спирина Елизавета,
Суховеева Елизавета
11 «Б»
Руководители - учитель химии Жихарева Мария Георгиевна,
учитель биологии Прянишникова Татьяна Сергеевна
Москва 2010
2
Содержание
Введение
Литературный обзор
1.Хлорофилл.
2.Экстра́кция.
3.Хроматография.
4.Химические свойства хлорофилла.
5.Свечение хлорофилла.
6.Прменение хлорофилла.
Экспериментальная часть и результаты
1.Экстра́кция.
2.Метод Крауса.
3.Выбор растворителя.
4.Колоночная хроматография.
5.Тонкослойная хроматография на силикагеле.
6. Химические свойства хлорофилла.
7. Свечение хлорофилла.
Выводы
Список литературы
Приложение
М.С.Цвет
3
Введение
В начале 6-го класса мы познакомились с процессом фотосинтеза, который
свойственен растениям. В 10-ом же классе на уроках биологии мы изучили этот
процесс более подробно, а на уроках органической химии нам стало интересно
изучить строение и значение хлорофилла в природе. Поэтому мы решили
провести серию экспериментов с разными растениями и выяснить, везде ли
количество и состав хлорофилла одинаков.
Задачи работы:
1. Собрать материал по данной теме
2. Изучить его и систематизировать полученные данные
3. Провести на основе теоретических данных эксперимент, направленный на
изучение особенностей строения хлорофилла
Цель практической части работы:
Изучить экстракцию хлорофилла с различными растворителями. Провести
хроматографию полученных экстрактов различными методами. Сравнить виды
хлорофилла в различных органах растений, в различные периоды жизни и у
разных растений. Доказать, что хлорофилла существует несколько видов,
научится отделять их друг от друга.
4
Литературный обзор
1.Хлорофилл
Хлорофилл, с точки зрения биологической науки, это основное вещество
жизни.
Именно он определяет зеленую окраску листьев у растений. Роль этого
соединения в жизни растений исключительно велика. С помощью хлорофилла в
растениях происходит фотосинтез: при действии солнечного света они
синтезируют из СО2 и Н2О углеводы, выделяя при этом в воздух столь
необходимый для нашего дыхания О2.
Как говорил великий Чарльз Дарвин: «Самое интересное вещество во всем
органическом мире».
Хлорофилл присутствует во всех фотосинтезирующих организмах — высших
растениях, сине-зелёных водорослях, фотоавтотрофных простейших и
бактериях.
При фотосинтезе хлорофиллом поглощается преимущественно синий,
частично — красный свет из солнечного спектра (чем и обуславливается
зелёный цвет отражённого света).
Хлорофилл давно привлекал внимание исследователей. В 1817 г. французские
химики П. Пельтье и Ж. Каванту экстрагировали спиртом из листьев растений
зеленый пигмент, который они назвали хлорофиллом. Впервые выделить
хлорофилл в чистом виде удалось в начале ХХ в. русскому ученому М.С. Цвету
с помощью разработанного им хроматографического метода. Окончательно
выяснить строение этого соединения удалось в 30-е годы ХХ века, благодаря
5
совместным усилиям немецких ученых Р. Вильштеттера, А. Штоля и Х.
Фишера.
По химическому составу хлорофилл представляет сложный эфир дикарбоновой
кислоты хлорофиллина. В центре молекуле хлорофилла расположен атом
магния, который соединён с четырьмя азотами пиррольных группировок. В
пиррольных группировках хлорофилла имеется система чередующихся
двойных и простых связей. Это и есть хромофорная группа хлорофилла,
обуславливающая его окраску.
Рассмотрим подробнее строение молекулы хлорофилла. (схема1).Она состоит
из двух крупных блоков. Первый блок – так называемый порфириновый цикл,
который собран из четырех гетероциклов – пирролов, соединенных группами
СН (схема 2).
6
Порфириновый цикл содержится во многих природных соединениях, в
частности, входит в состав гемоглобина, который переносит вдыхаемый
кислород к клеткам в животном организме. Кроме того, он присутствует в
природных пигментах (индиго и др.). Свое название порфирин получил от
красящего вещества пурпура (от лат. purpura – пурпурная улитка),
содержащегося в железах морских брюхоногих моллюсков — иглянок, из
которых добывали ярко-красный краситель. Пурпур использовали для
крашения тканей уже за 1600 лет до н.э., о нем упоминают также
древнеегипетские папирусы.
В центре порфиринового цикла, входящего в состав хлорофилла, находится ион
магния, он связан с двумя атомами азота обычными связями, а с двумя другими
– координационными (показаны пунктиром на схеме 1).
Второй блок хлорофилла – удлиненный углеводородный «хвост», содержащий
20 углеродных атомов, это остаток высокомолекулярного спирта фитола.
Природа очень предусмотрительна: порфириновый цикл представляет собой
несколько «инородное образование» в растительной клетке, и углеводородный
«хвост» фитола позволяет хлорофиллу закрепиться на липидных (от греч. lipos
– жир) мембранах, входящих в состав клетки.
после того как строение хлорофилла было установлено, его синтез стал
теоретически возможен. Однако реальное решение такой задачи оказалось под
силу только химику высокого класса – Р.Вудворду .
Он сумел спланировать и осуществить этот сложный многостадийный синтез,
который был успешно завершен в 1960 г.
В большинстве случаев Вудворд использовал совсем простые, доступные
реагенты: щелочи, соляную и уксусную кислоты, ангидрид уксусной кислоты,
амины, йод, кислород воздуха и некоторые другие обычные вещества.
Мы решили узнать, на что подразделяется хлорофилл. Из интернета и книг мы
получили информацию о том, что хлорофилл подразделяется на несколько
типов: a, b, c1, c2, d.
7
После этого нам пришла в голову мысль доказать это опытным путем.
8
2.Экстра́кция
Экстра́кция (от лат. extraho — извлекаю) — метод извлечения вещества из
раствора или сухой смеси с помощью подходящего растворителя(экстраге́нта).
Для извлечения из раствора применяются растворители, не смешивающиеся с
этим раствором, но в которых вещество растворяется лучше, чем в первом
растворителе.
Простое экстрагирование заключается в том, что вещество экстрагируют из
раствора одной порцией растворителя. Если экстракция повторяется несколько
раз, то это повторное и/или фракционное экстрагирование. Если вещество
непрерывно экстрагируют растворителем из раствора, то такой метод носит
название перфорация. При использовании противотока процесс называется
противоточной перфорацией.
Простейший способ экстракции из раствора — однократная или многократная
промывка экстрагентом в делительной воронке. Делительная воронка
представляет собой сосуд с пробкой и краном для слива нижнего слоя
жидкости. Для непрерывной экстракции используются специальные
аппараты — экстракторы, или перколяторы.
Для извлечения индивидуального вещества или определённой смеси
(экстракта) из сухих продуктов в лабораториях широко применяется
непрерывная экстракция по Соклету.
В лабораторной практике химического синтеза экстракция может применяться
для выделения чистого вещества из реакционной смеси или для непрерывного
удаления одного из продуктов реакции из реакционной смеси в ходе синтеза.
Экстракция применяется в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой,
металлургической, фармацевтической и других отраслях, в аналитической
химии и химическом синтезе. Экстракцию в химии используют
избирательного растворения отдельных компонентов в особых растворителях.
Посредством экстракции получают, например, ароматические вещества для
парфюмерии и пищевых приправ из растительных масел.
9
Убедиться в том, что в спиртовой вытяжке наряду с хлорофиллом
присутствуют жёлтые пигменты, можно, используя их различную
растворимость в спирте и бензине. Из пигментов группы каротиноидов в
хлоропластах находится преимущественно жёлто-оранжевый каротин и
золотисто-жёлтый ксантофилл. Все пигменты можно выделить из листа
спиртом, но растворимость хлорофилла и каротина в бензине выше, чем в
спирте. Ксантофилл в бензине не растворяется. Этот метод называется методом
Крауса.
Теперь наша задача- выбрать лучший растворитель.
10
3.Хроматография.
Хроматография — метод разделения и анализа смесей веществ, а также
изучения физико-химических свойств веществ. Он был открыт русским
физиологом и биохимиком растений М.С.Цветом, впервые использовавшим его
в 1903-1906 годах для разделения растительных красителей. Однако широкое
применение хроматографический метод разделения веществ получил лишь в
тридцатые годы, после того как Кун и его сотрудники таким путем разделили αи β-каротины, а также ксантофилл, лутеин и зеаксантин яичного желтка.
В своем первоначальном варианте метод хроматографического разделения был
основан на различной степени адсорбции компонентов смеси.
Адсорбция - это поглощение растворенных или газообразных веществ
поверхностью твердого тела или жидкости.
Преимущество хроматографического метода анализа состоит в том, что в ряде
случаев он применим тогда, когда другие методы разделения смеси
оказываются непригодными. При помощи этого метода можно разделить малые
количества веществ с очень близкими химическими свойствами.
Хроматографический метод прост в выполнении, и поэтому все более широко
используется для разделения самых разнообразных смесей неорганических и
органических веществ.
Наиболее старый метод адсорбционной хроматографии, так называемая
классическая хроматография, или метод Цвета. При классической
хроматографии раствор разделяемой смеси веществ фильтруют через столбик
адсорбента. После впитывания всего раствора хроматограмма «проявляется»
т.е. промывается чистым растворителем до тех пор, пока компоненты смеси не
разделятся в виде отдельных полос. Проявленная хроматограмма разделяется
по отдельным адсорбционным полосам, и адсорбированные вещества
вымываются подходящим растворителем.
Схема хроматографического процесса разделения такова: через столбик
адсорбента фильтруют раствор разделяемой смеси веществ. Раствор
прибавляют при помощи капельной воронки, пипеткм или осторожно
приливают по стенке так, чтобы не взмучивать верхний слой адсорбента. Когда
весь свободный объем столбика адсорбента заполнится, через колонку
11
начинают пропускать чистый растворитель. При этом хроматограмма
«проявляется», т.е. происходит разделение смеси на ряд адсорбционных полос.
Эти полосы, образованные отдельными компонентами смеси, распределяются
по колонке в зависимости от их адсорбционных свойств. Зоны с различной
концентрацией передвигаются с различной скоростью: чем выше концентрация,
тем больше перемещение зоны. А чем хуже адсорбируется вещество, тем
быстрее передвигается оно по колонке в процессе проявления хроматограммы.
На проявление хроматограммы влияет скорость прохождения растворителя
через столбик адсорбента. При слишком быстром прохождении растворителя
адсорбционное равновесие не успевает установиться, из-за чего разделение
резко ухудшается. Если же растворитель проходит через колонку слишком
медленно, то заметно сказывается вредное влияние диффузии.
Во время пропускания разделяемой смеси через стеклянную трубку
(колоночная хроматография), вследствие различной адсорбируемости и
скорости передвижения различных веществ, компоненты смеси удерживаются
на различной высоте столба адсорбента в виде отдельных зон. Вещества,
обладающие большей способностью адсорбироваться, поглощаются в верхней
части адсорбционной колонки, хуже адсорбируемые располагаются ниже.
Вещества, не способные адсорбироваться данным адсорбентом, проходят через
колонку, не задерживаясь.
По мере прохождения через слой адсорбента новых порций раствора хорошо
адсорбируемые вещества продолжают удерживаться в верхней части колонки, а
вещества, адсорбируемые слабее, вытесняются с поверхности адсорбента в
нижние слои. В результате на столбике адсорбента получается несколько зон,
образующие хроматограмму.
При хроматографическом разделении смеси продвижение компонентов по
колонке зависит не только от степени их адсорбируемости, но и от
взаимодействия компонентов между собой. Вещества, которые адсорбируются
более прочно, вытесняют менее прочно связанные вещества с поверхности
абсорбента.
Какой абсорбент лучше выбрать? Их много. Адсорбенты, применяемые для
хроматографии, должны отвечать ряду условий. В первую очередь они должны
иметь большую емкость, т.е. возможно большую активную поверхность.
Большая активная поверхность адсорбента может являться следствием либо его
значительной пористости, либо высокой дисперсности адсорбента, т.е. малого
размера частиц. Всегда желательно иметь адсорбенты со строго определенным
размером частиц. Чем меньше размеры частиц, тем быстрее устанавливается
12
равновесие и тем меньше нарушается оно вследствие диффузии. Однако при
очень малом размере частиц адсорбента в колонке создается значительное
сопротивление и жидкость проходит через нее с большим трудом. Одинаковая
величина частиц адсорбента позволяет лучше разделять вещества и
способствует лучшей проницаемости колонки. Большое значение для
успешного хода хроматографического разделения смесей может иметь
селективность адсорбента. Очень важна инертность адсорбента. Прежде всего
он не должен смешиваться ни с одним из употребляемых для хроматографии
растворителей и вступать с ними в химические реакции. При разделение
окрашенных веществ необходимо, чтобы адсорбент был бесцветным.
Из большого числа поверхнстных веществ, пригодных в качестве адсорбентов
при хроматографии, употребляют окись алюминия, силикагель, окись магния,
окись и гироокись кальция, карбонат кальция, карбонат магния, сульфат
кальция, природные силикаты, крахмал, целлюлозу и различные сорта
активированного угля.
Мы для нашего опыта выбрали силикагель.
После проведения опыта мы увидим, что в колонке образуется несколько
разноцветных зон.
13
4.Химические свойства хлорофилла
Действие щелочи на хлорофилл.
По химическому составу хлорофилл представляет сложный эфир дикарбоновой
кислоты хлорофиллина. Хлорофиллин представляет собой азотосодержащее
металлоорганическое соединение, относящееся к магний-порфиринам. В центре
молекуле хлорофилла расположен атом магния, который соединён с четырьмя
азотами пиррольных группировок. В пиррольных группировках хлорофилла
имеется система чередующихся двойных и простых связей. Это и есть
хромофорная группа хлорофилла, обуславливающая его окраску.
При взаимодействии сложных эфиров со щелочами (реакция омыления)
происходит разрыв сложноэфирных связей с образованием соли данной
кислоты и спиртов. В результате реакции омыления образуется соль
хлорофиллина и 2 спирта: метиловый и фитол.
Наличие магния можно легко обнаружить. Для этого надо подействовать на
спиртовую вытяжку хлорофилла слабым раствором соляной или какой-либо
другой кислоты. При этом произойдёт изменение окраски – вытяжка
приобретает жёлто-бурый оттенок. Хлорофилл без магния получил название
феофитина.
14
В молекуле феофитина сравнительно легко ввести обратно какой-нибудь
металл и восстановить металлоорганическую связь. Для этого к раствору
феофитина прибавляют ацетат меди или ацетат цинка и нагревают. Цинк или
медь входят в молекулу хлорофилла, и вытяжка становится опять зелёного
цвета.
15
5. Свечение хлорофилла
Оказалось что у хлорофилла есть ещё интересные свойства, например свечение.
Раствор хлорофилла отражает свет с измененной длиной волны,
поэтому хлорофилл приобретает вишнево-красную окраску. Это явление носит
название флуоресценции.
В чем причина флуоресценции хлорофилла? Кванты света падают на его
молекулы, находящиеся в растворе, и вызывают их возбуждение. При этом
электрон молекулы пигмента переходит на более высокий энергетический
уровень. В растворе, в отличие от зеленого листа, энергия возбужденного
электрона не расходуется на синтез органических веществ, поэтому этот
электрон возвращается на прежний энергетический уровень, а избыток
энергии испускается в виде квантов красного света. Видимый свет, как
известно, состоит из разных лучей: фиолетовых, синих, голубых, зеленых,
желтых, оранжевых, красных. Их окраска зависит от длины волны, которая
увеличивается по направлению от синих к красным лучам солнечного спектра.
А вот величина квантов и их энергетический потенциал изменяются при этом в
противоположном направлении: кванты синих лучей значительно богаче
энергией, чем кванты красных. Когда свет падает на молекулы хлорофилла,
часть энергии квантов рассеивается в виде тепла, поэтому отраженные кванты
несут меньший запас энергии, а длина волны света увеличивается, смещаясь в
сторону длины волны красных лучей. Вот почему мы видим красное свечение
при освещении хлорофилла белым светом, то есть совокупностью разных лучей
солнечного спектра.
16
6. Применение хлорофилла
Целители всех времен и нардов с давних времен использовали зеленый пигмент
растений - Хлорофилл для лечения кожных ран и язв. В медицинских центрах
разных стран в последние годы открыты новые лечебные свойства Хлорофилла,
как борца с инфекционными и даже раковыми заболеваниями. Стоматологи
теперь считают, что найден самый эффективный препарат для санации полости
рта и очищения дыхания.
В начале 20 века ученые сделали открытие, что гемоглобин крови имеет
сходство по строению с хлорофиллом, только в первом случае белковая
структура формируется вокруг молекулы железа, а во втором - вокруг магния.
Хлорофилл часто называют кровью зеленых растений.
Одно из самых удивительных свойств хлорофилла - это антибактериальное
действие, причем не имеет значения идет ли речь о банальной простуде, остром
синусите или хроническом воспалении, в том числе, хронической кожной язве
Хлорофилл находит применение как пищевая добавка (Регистрационный номер
в европейском реестре E140), однако при хранении в этанольном растворе,
особенно в кислой среде неустойчив, приобретает грязно-коричнево-зеленый
оттенок, и не может использоваться как натуральный краситель.
Нерастворимость нативного хлорофилла в воде также ограничивает его
применение в качестве натурального пищевого красителя. Производное
хлорофилла — хлофиллин медный комплекс (тринатриевая соль) получил
распространение в качестве пищевого красителя (Регистрационный номер в
европейском реестре E141). В отличие от нативного хлорофилла, медный
комплекс устойчив в кислой среде, сохраняет изумрудно-зеленый цвет при
длительном хранении и растворим в воде и водно-спиртовых растворах.
Американская (USP) и Европейская (EP) фармакопеи относят хлорофиллид
17
меди к пищевым красителям (но не пищевым добавкам!), однако вводят лимит
на концентрацию свободной и связанной меди (тяжелый металл).
Широко рекламируется применение хлорофилла в качестве БАД, для
восстановления уровня гемоглобина, но получаемые с пищей порфирины не
используются организмом для синтеза структурно сходного с ними гема
Препараты на основе хлорофилла.
Разработан и успешно применяется другой способ подкрашивания зелёного
горошка и фасоли – с применением так называемой шпинатной краски. Эту
краску получают не только из шпината, но также из крапивы и других зелёных
растений. Приготовление краски состоит из уваривания бланшированных
листьев шпината или крапивы с концентрированным раствором едкого натра (3
кг едкого натра на 100 кг свежих листьев) в течение 2-3 часов. Во время такой
варки хлорофилл превращается в хлорофиллин (соответственно двум формам
хлорофилла – в хлорофиллин А и хлорофиллин В). По окончании варки масса
прессуется. Полученная жидкость, содержащая хлорофиллин, и называется
шпинатной краской. Хлорофиллины более устойчивы и не так легко вступают в
реакции, как исходный хлорофилл.
При взаимодействии хлорофилла со щёлочью, кроме хлорофилла, образуется
ещё метиловый спирт и ненасыщенный спирт фитол.
Хлорофиллины хорошо адсорбируются поверхностью зёрен горошка и
достаточно прочно удерживаются на ней, придавая зёрнам красивую, близкую
к натуральной зелёную окраску. Эта окраска сохраняется и после стерилизации,
причём в заливочную жидкость она не переходит, что приходилось
неоднократно наблюдать во время работы по подкрашиванию зелёного
горошка в заводских условиях.
18
Экспериментальная часть
и результаты.
1.Экстра́кция
Методика проведения эксперимента:
В наших опытах для разделения смеси вещества и очистки индивидуальных
органических соединений от примесей мы использовали этиловый спирт(по
1мл):
И взяли различные органы растений для того чтобы сделать вытяжку и увидеть
из какого растения лучше делать экстракцию.
1.листья ясени
2.цветки розового атриума
3.цветки бардового атриума
4.цветки петуньи фиолетовой
5.листья клёна японского мелколистного
6.цветки бегонии розовой
7.цветки петуньи малиновой
19
8.цветки петуньи черной
9.листья клёна канадского
10.цветки петуньи белой
11.цветки петуньи красной
12.листья крапивы
Лучше всех экстрагировалась крапива, поэтому для
дальнейших опытов мы выбрали именно ее.
20
2. Метод Крауса
Методика проведения эксперимента:
В пробирку мы налили 2 - 3 мл
спиртовой вытяжки, столько же бензина
и 1 - 2 капли воды. Закрыв пальцем
пробирку, взболтали в течение 2 - 3 мин.
Через некоторое время жидкость
разделилась на 2 слоя: бензин, как более
легкий, оказался наверху, спирт – внизу.
Оба слоя приобрели различную окраску:
бензиновый - зеленую, спиртовой –
жёлтую. Жёлтый цвет спиртовому
раствору придает пигмент ксантофилл.
В бензиновом слое находятся 2 пигмента: хлорофилл и каротин, который не
заметен из-за интенсивно-зеленого цвета хлорофилла.
21
3.Выбор растворителя
Методика проведения эксперимента:
Теперь наша задача- выбрать лучший растворитель.
22
При выборе растворителя для хроматографии руководствуются свойствами
сорбента и разделяемых веществ. В адсорбционной хроматографии важное
значение имеет соотношение полярностей растворителя, сорбента и веществ
разделяемой смеси. В контакте с полярным сорбентом растворитель
адсорбируется на нем и вытесняет разделяемые компоненты тем полнее, чем
выше его полярность. В зависимости от прочности адсорбции на полярных
сорбентах все растворители располагают в элюотропный ряд.
Для вытеснения (элюирования) веществ смеси, удерживаемых сорбентом,
должен применяться растворитель, адсорбирующийся прочнее, чем эти
вещества.
Для нашего опыта мы взяли 12 растворителей:
1. Уайт- спирт
2. Бензин
3. Керосин
4. 646
5. Р-4
6. Ацетон
7. Гексан
8. Гептан
9. Бензол
10.Толуол
11.Этиловый спирт
12.Горючие для спиртовок
В каждый из этих растворителей мы сравнили в одинаковых условиях.
23
Наиболее интенсивной была вытяжка 646. Раствор лучше всех окрасился, стал
зеленым, лист крапивы не почернел. Вытяжка с растворителями
1,2,3,5,6,7,8,9,10 не окрасилась. В растворителях 6,11,и 12 раствор окрасился,
но слабо.
Теперь, когда мы выбрали подходящие нам для дальнейших опытов растение и
растворитель, мы можем сделать хроматографию.
24
4. Колоночная хроматография.
Методика проведения эксперимента:
Мы для нашего опыта выбрали силикагель,
карбонат кальция в виде зубного порошка,
сахарную пудру.
Использовали растворитель 646.Лучший
результат получился с силикагелем.
После проведения опыта мы увидим, что в
колонке образуется несколько зон разного цвета,
однако четкой границы отдельных зон не было, их
количество было меньше, чем описано в
литературе.
25
5.Тонкослойная хроматография на силикагеле.
Методика проведения эксперимента:
Разтерли 2 маленьких зеленых листочка крапивы, и для извлечения из них
красящих веществ добавили 2мл растворителя.
Вырезали
из пластинки силикагеля полоску шириной и высотой равной
ширине и высоте стакана, на нижней стороне простым карандашом наметили
линию старта. На эту линию нанесли в нескольких местах одну за другой
несколько капель полученного раствора(вытяжка хлорофилла).
Каждую следующую каплю надо наносить после полного высыхания
предыдущей. Чтобы капли скорее высыхали, можно поместить полоску под
низко опущенную включенную лампу или мы использовали фен.
Капли
наносили капилляром или просто зубочисткой.
Капли нужно наносить до образования на линии старта пятна интенсивного
зеленого цвета. Поставили полоску силикагеля так, чтобы она на 1 см была
погружена в растворитель – 646. Под действием капиллярных сил растворитель
поднимается по хроматограмме, а вместе с ним поднимаются и красители. Но
продвигаются красители по бумаге с различной скоростью.
Результат: Получились следующая картина хроматограммы:
26
внизу – пятно исходной смеси на старте;
следующий отдел хроматограммы – жёлто-зелёное пятно (хлорофилл-b);
далее – жёлтое пятно (ксантофилл);
ещё выше – сине-зелёное пятно (хлорофилл-а);
вверху – оранжевое пятно (каротин).
Вывод: В ходе эксперимента выяснилось следующее:
1. Для хроматографического анализа более пригодна плотная медленно
фильтрующая бумага.
2. Для получения хорошей хроматограммы необходимо соприкосновение
хроматографической бумаги с растворителем.
3. Для исследования была выбрана восходящая бумажная хроматография.
27
4. В полученных растворах несколько красителей. Эти красители следующие:
жёлто-зелёный – хлорофилл-b, жёлтый – ксантофилл,
сине-зелёный -
хлорофилл-а, оранжевый - каротин.
5. Под действием капиллярных сил растворитель (этиловый спирт) поднимается
по бумаге, а вместе с ним поднимаются и красители. Но продвигаются
красители по бумаге с различной скоростью. Это позволяет наблюдать на
хроматограмме эти вещества.
6. Сравнительный анализ полученных хроматограмм позволяет сделать вывод
о том, что в листьях исследуемых растений содержание красителей различно,
различно и содержание хлорофилла.
7. Таким образом, метод восходящей бумажной хроматографии позволяет
определять содержание хлорофилла в листьях растений. Этот метод
экономичный и эффективный для анализа веществ.
Проверив листья различных растений на содержание в них пигментов, мы
выяснили, что в листьях находятся хлорофилл А, хлорофилл Б, каротин А,
каротин Б, ксантофилл, эритроциты и фикоэритрины.
Мы так же провели бумажную хроматографию с сухим желтым листом березы.
Хроматограмма не получилась – остались только желтые пятна. Из этого опыта
можно сделать вывод, что хлорофилла в сухих листьях нет.
28
6. Химические свойства хлорофилла
Методика проведения эксперимента:
1. В пробирку со спиртовой вытяжкой хлорофилла мы добавляли
разбавленный раствор соляной кислоты (1:20) до изменения цвета
спиртовой вытяжки (бурый оттенок). Образовался феофитин. (Спиртовая
вытяжка – 5 мл, соляная кислота – 25 капель). Пробирку необходимо
постоянно встряхивать.
2. К раствору феофитина, полученному в первом опыте добавили
кристаллический ацетат цинка 0,1 г (избыток) и нагревал на водяной бане
в течение 5 минут. Раствор приобрел опять зелёное окрашивание.
Образовался хлорофилл.
29
7.Свечение хлорофилла
Методика проведения эксперимента:
Поместили за колбой с экстрактом хлорофилла черную бумагу или какой-то
темный предмет и
направили на нее узкий
пучок яркого света. Цвет из
зеленого стал красным.
30
Вывод
В результате нашей работы, нам удалось узнать, что есть несколько видов
хлорофилла: хлорофилл А, хлорофилл Б, каротин А, каротин Б, ксантофилл,
эритроциты и фикоэритрины. Мы научились разделять их путем бумажной и
колоночной хроматографии. Еще мы узнали, что у сухих листьев нет
хлорофилла. Кроме разделения в колонке мы овладели методом тонкослойной
хроматографии на разных носителях и сравнили их эффективность..
Сравнительный анализ полученных хроматограмм позволяет сделать вывод о
том, что в листьях исследуемых растений содержание красителей различно,
различно и содержание хлорофилла.
Таким образом, метод восходящей тонкослойной хроматографии на
силикагеле позволяет определять содержание хлорофилла в листьях растений.
Этот метод экономичный и эффективный для анализа веществ.
Мы так же провели бумажную хроматографию с желтым листом березы.
Хроматограмма не получилась – остались только желтые пятна. Из этого опыта
можно сделать вывод, что хлорофилла в желтых листьях нет. Следовательно,
осенью хлорофилл а и б полностью разрушается и остается только ксантрофилл
и каротин, которые придают листьям желтую окраску. Наличие магния можно
легко обнаружить. Для этого надо подействовать на спиртовую вытяжку
хлорофилла слабым раствором соляной или какой-либо другой кислоты. При
этом произойдёт изменение окраски – вытяжка приобретает жёлто-бурый
оттенок. Хлорофилл без магния получил название феофитина. Мы также
изучили свечение хлорофилла. Данную работу мы планируем о так как вполне
овладели методами хроматографии и экстракции.
31
Список литературы
1. Азарков, А.Ф., Стихии, В.А., Черкасов, О.А. Диосгенин из Allium nutans
и Allium cernuum // Химия природных соединений. - 1983. - №5
2. А.А. Вихарев, С.А. Зуйкова, Н.А. Чемерис, Н.Г. Домина учебное пособие
«Физико-химические метода анализа»
3. Б. Кейл «Лабораторная техника органической химии» 1966. 752 с.
4. М.М. Левицкий. Статья «Синтез хлорофилла как демонстрация
могущества органической химии»
32
Приложение.
Михаил Семенович Цвет.
Собирая литературу и работая над проектом мы все время сталкивались с
именем замечательного ученого Михаила Сергеевича цвета и поэтому сочли
нужным привести небольшую информацию о нем.
Михаил Семёнович Цвет – русский ботаник-физиолог и биохимик. Родился в
Асти (Италия). Окончил Женевский университет (1893). В 1896 г. получил
степень доктора Женевского университета за работу "Исследование
физиологии клетки". С 1896 г. работал в Лаборатории анатомии и физиологии
растений Петербургской АН, с 1902 г. ассистент кафедры физиологии и
анатомии растений Варшавского университета, с 1908 г. преподаватель
ботаники Варшавского политехнического института. С 1918 г. профессор
Юрьевского (ныне Тарту) университета, с 1918 г. – в Воронежском
университете.
Основные труды посвящены изучению пластид и пигментов растений и
разработке методов их исследований. Особое значение имеет созданный
Цветом хроматографический метод разделения веществ, основанный на
избирательном поглощении отдельных компонентов анализируемой смеси
различными адсорбентами, изложенный им впервые в докладе "О новой
категории адсорбционных явлений и о применении их к биохимическому
анализу" (1903), а затем развитый в работах 1906-1910 гг. Этот метод позволил
доказать неоднородность зелёного и жёлтого пигментов листьев растений и
получить в чистом виде хлорофиллины a, b и g (ныне называемые
хлорофиллами a, b и с) и ряд изомеров ксантофилла.
1918 — январь — выдвижение на Нобелевскую премию (отказ). 31 августа —
эвакуация в Воронеж
33
1919 — 26 июня — умер от голода, похоронен в Воронеже.
Открытие Цвета получило широкое применение и признание с начала 1930-х
годов для разделении и идентификации различных пигментов, витаминов,
ферментов, гормонов и др. органических и неорганических соединений и
послужило основой для создания ряда новых направлений хроматографии. Для
физиологии растений существенны выводы Цвета о природе хлоропластов,
состоянии хлорофилла в растении, механизме фотосинтеза.
Несколько Нобелевских премий в значительной степени обязаны
хроматографическому методу: П. Каррер .(1937), Р. Кун (1938), Л.С. Ружичка и
А.Ф. Бутенандт (1939), а позже А.Дж.П. Мартин и Р.Л.М. Синг (1952) и Ф.
Сенгер (1958 и 1980). На самом же деле, хроматография как универсальный
метод - условие успеха и многих других замечательных работ.