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Einführung
Haben Sie sich jemals gefragt, warum Blätter im Herbst von grün zu einer erstaunlichen Auswahl an Gelb, Orange und Rot wechseln? Blätter erhalten ihre brillanten Farben aus Pigmenten, die aus unterschiedlich großen, farbgebenden Molekülen bestehen.
Während der warmen, sonnigen Monate nutzen Pflanzen ihre Blätter, um Sonnenlicht in Nahrungsenergie umzuwandeln, ein Prozess, der Photosynthese genannt wird. Dabei wird in erster Linie ein Pigment verwendet, das grünes Licht reflektiert und den Blättern ihre charakteristische Farbe verleiht.
Im Herbst, wenn kältere, kürzere Tage kommen, stellen viele Baumarten mit ihren Blättern keine Nahrungsenergie mehr her und benötigen folglich das grüne Pigment nicht mehr. Die anderen Pigmente der Blätter, von denen einige bereits im Sommer vorhanden waren, werden sichtbar. Entdecken Sie diese verborgenen Herbstfarben, indem Sie Pflanzenpigmente mit einem Verfahren namens Papierchromatographie trennen. Welche Farben werden Sie sehen?
Hintergrund
Es gibt viele Arten von Pigmenten in Pflanzenblättern. Chlorophyll macht sie grün und hilft bei der Photosynthese in warmen, sonnigen Monaten. Wenn der Herbst kommt und die grüne, lebensmittelherstellende Farbe verblasst, werden andere Pigmente wie Gelb, Orange und Rot sichtbarer.
Xanthophylle sind gelbe Pigmente, und Carotinoide verleihen den Blättern eine orange Farbe. Die Photosynthese verwendet diese Pigmente auch im Sommer, aber Chlorophyll, ein stärkeres Pigment, überwältigt sie. Diese Pigmente brauchen mehr Zeit zum Abbau als Chlorophyll, so dass sie in Herbstblättern sichtbar werden. Sie kommen auch in Karotten, Narzissen, Bananen und anderen Pflanzen vor, die diese leuchtenden Farben haben. Es gibt auch Anthocyane, intensive rote Pigmente, die im Sommer nicht hergestellt werden und nur mit der letzten Gruppe der Herbstfarben erscheinen. Diese Moleküle verleihen Äpfeln, Preiselbeeren, Erdbeeren und mehr den roten Farbton.
Obwohl ein Blatt eine Mischung dieser Pigmente ist, können Sie die Farben mit einer Methode namens Papierchromatographie trennen. Dieser Prozess löst die Pigmente auf und lässt sie von einem Papierstreifen absorbiert werden. Größere Moleküle haben es schwerer, sich im gewebten Papier zu bewegen und werden zuerst im Papier eingeschlossen, während kleinere Moleküle weiter entlang des Papiers wandern. Dieses Verfahren trennt die Mischung der Pigmente nach Molekülgröße – und nach Farbe.
Materialien
• Blätter in verschiedenen Stadien des Färbens (je mehr desto besser — etwa 10 von jeder Farbe sind am besten)
• Schere
• Starke, robuste Trinkgläser (drei bis vier)
• Reinigungsalkohol (Isopropylalkohol)
• Holzlöffel oder ein anderes Holzgerät mit stumpfem Ende zum Zerkleinern von Blättern
• Gabel
• Sehr kleine Schalen oder Teelichtkerzenhalter (drei bis zu vier)
• Starke, weiß, schwergewicht, ultra-saugfähigen papier handtücher
• Herrscher
• Bleistift
• Zahnstocher
• Platte (oder andere oberfläche zu schützen arbeits bereich von flecken)
* Hohe Gläser wie Einmachgläser (drei bis vier)
* Wäscheklammern oder große Büroklammern (neun bis zwölf)
Vorbereitung
• Sammeln Sie einige Blätter, die sich im Herbst in verschiedenen Stadien des Farbwechsels befinden, vorzugsweise vom selben Baum.
* Trennen Sie Ihre Blätter in verschiedene Gruppen, die nach Farbe geordnet sind, mit etwa 10 großen Blättern pro Gruppe. Am einfachsten ist es, sie in grüne, gelbe und rote Stapel zu trennen.
* Bereiten Sie Papierhandtuchstreifen vor und machen Sie drei bis vier Streifen für jede Blattgruppe. Schneiden Sie ein starkes, dickes Papiertuch in lange, ein Zoll breite Streifen. Sie sollten lang genug sein, um den Boden der hohen Gläser oder Einmachgläser zu berühren und sich immer noch über die Oberseite erstrecken. Zeichnen Sie mit einem Bleistift vorsichtig eine Linie einen Zoll von der Unterseite jedes Streifens entfernt.
Vorgehensweise
* Schneiden Sie die Blätter mit einer Schere in kleine Stücke. Legen Sie jede Gruppe von Blättern in den Boden eines Trinkglases.
* In jedes Glas einen Esslöffel Reinigungsalkohol geben.
* Zerdrücken Sie die Blätter mit dem stumpfen Ende eines Holzlöffels etwa fünf Minuten lang in den Reinigungsalkohol, bis die Lösung dunkel ist. Wie hat sich die Farbe des Alkohols verändert?
• Lassen Sie die Lösung 30 Minuten an einem dunklen Ort in Innenräumen stehen.
* Entfernen Sie mit einer Gabel Blattstücke aus den Lösungen und entsorgen Sie diese, während Sie die Flüssigkeit im Glas belassen.
* Gießen Sie jede Lösung in eine sehr kleine Schüssel und lassen Sie sie an einem dunklen Ort im Haus, damit mehr Alkohol verdunsten kann. Sie sind bereit für den nächsten Schritt, wenn Sie Ihre Lösungen mit einem Zahnstocher umrühren und sie dicker erscheinen.
* Rühren Sie jede farbige Lösung gründlich mit einem Zahnstocher um, wobei Sie für jede Lösung einen anderen Zahnstocher verwenden, um die Farben nicht zu vermischen.
• Mit einem zahnstocher für jede farbe, glatt und gleichmäßig „malen“ einige von jeder lösung über ein papier handtuch streifen auf die bleistift linie sie zog. Da einige Pflanzenpigmente Flecken verursachen können, sollten Sie dies auf einem Teller tun, damit die Farbe Ihre Arbeitsfläche nicht verschmutzt. Tun Sie dies für jede Farbe mit insgesamt drei bis vier Streifen.
* Die Streifen trocknen lassen.
• Während die Streifen trocknen, gießen Sie genug Alkohol in jedes Glas, um nur den Boden zu bedecken. Bereiten Sie ein Glas für jede Farblösung vor.
• Mit den trockenen Streifen das pigmentierte Ende vorsichtig in das Glas geben, bis der Streifen den Alkohol berührt. Drapieren Sie die Oberseite des Streifens über die Öffnung des Glases und sichern Sie es mit einer Wäscheklammer. Stellen Sie sicher, dass jeder Streifen nicht die Seiten des Glases berührt, sondern nur das Glas berührt, an dem es befestigt ist. Legen und sichern Sie Streifen aus derselben Lösung in dasselbe Gefäß, aber halten Sie sie davon ab, sich zu berühren.
• Lassen Sie die Gläser 30 Minuten stehen und beobachten Sie die Papierstreifen. Was passiert mit der Farbe der Papierstreifen?
* Wenn eine der Farben die Oberseite eines Streifens erreicht, entfernen Sie alle Streifen und lassen Sie sie trocknen.
* Sehen Sie sich die verschiedenen getrockneten Streifen an. Wie unterscheiden sich die Farben in den Streifen? Haben Streifen aus verschiedenen Farblösungen einzigartige Farben, gemeinsame Farben oder beides?
* Sehen Sie sich die Reihenfolge an, in der die Farben auf den verschiedenen Streifen erscheinen. Ist die gleiche Farbe an der gleichen Stelle in verschiedenen Streifen oder ist es an einem anderen Ort? Erscheinen die Farben in derselben Trennreihenfolge oder in unterschiedlicher Reihenfolge auf jedem Streifen?
* Trinkgeld: Wenn Ihre Chromatographie blass wird, versuchen Sie, mehr Blätter zu verwenden, sie in kleinere Stücke zu schneiden und / oder mehr von Ihrer Lösung auf die Bleistiftlinie auf dem Papiertuch zu „malen“.
* Extra: Sie können dasselbe Verfahren verwenden, um die Farbmoleküle in vielen verschiedenen Pflanzenquellen zu vergleichen. Zum Beispiel könnten Sie Rotkohl, Blaubeeren, Karotten, Rüben, Spinat, Blumen oder andere intensiv gefärbte Pflanzen probieren. Wie vergleichen sich ihre Mischungen von Farbmolekülen?
* Extra: Wenn Sie einen Baum mit einer großen Farbpalette finden, können Sie diesen Vorgang mit Blättern in mehreren Zwischenstufen des Wandels wiederholen. Eine besonders gute Quelle für eine Vielzahl von Blattfarben sind Espenbäume.
Beobachtungen und Ergebnisse
Konnten Sie mehrere Farbbänder auf Ihren Teststreifen sehen? Haben Sie gesehen, dass einige der vorhandenen Bänder für die verschiedenen verwendeten Farblösungen unterschiedlich waren?
Obwohl ein Pflanzenblatt aussieht, als wäre es hauptsächlich einfarbig, besteht es tatsächlich aus einer Mischung von Pigmentmolekülen. Bei diesem Verfahren trennte die Papierchromatographie die Pigmente nach der Größe ihrer Moleküle. Folglich sollten Sie an verschiedenen Stellen unterschiedliche Farben sehen, wenn Sie einen der Papierhandtuchstreifen entlanggehen, und die Reihenfolge, in der die Farben angezeigt werden, sollte bei den verschiedenen von Ihnen getesteten Farblösungen ungefähr gleich sein.
Was sind die verschiedenen Farbbänder auf den Teststreifen? Dies sind die verschiedenen Pigmente in den Blättern. Die, die Sie auf Ihren Papierhandtuchstreifen sehen können, sind: grüne Chlorophylle, gelbe Xanthophylle, orange Carotinoide und rote Anthocyane. Pigmente mit größeren Molekülen bleiben im Allgemeinen in der Nähe der Unterseite des Streifens, wo die Lösung zuerst auf die Bleistiftlinie „gemalt“ wurde, weil es für sie schwieriger ist, durch die gewebte Faser des Papiertuchs zu gelangen. Kleinere Pigmente können das Papiertuch leichter durchqueren und, folglich, Sie reisen normalerweise weiter den Streifen hinauf.
Da die Farbe des Blattes von der Mischung der darin enthaltenen Pigmente abhängt, zeigen verschiedenfarbige Blätter unterschiedliche Farben auf ihren Papierhandtuchstreifen. Zum Beispiel können sehr grüne Blätter keine roten Farben (Anthocyane) auf ihren Streifen haben.
Reinigung
Da einige Pflanzenpigmente Flecken verursachen können, achten Sie darauf, Ihre farbigen Lösungen nicht zu verschütten, wenn Sie sie wegwerfen.
More to explore
„Was bewirkt, dass die Blätter an Bäumen im Herbst ihre Farbe ändern?“ von Scientific American
„Warum Blätter ihre Farbe ändern“, vom S.U.N.Y. College für Umweltwissenschaften und Forstwirtschaft E-Center
„Herbstlaub Farbe“, vom Fisher Museum, Harvard Forest, Fakultät für Kunst und Wissenschaften der Harvard University; und Florida International University, Department of Biological Sciences
„Paper Chromatography Resources“ von Science Buddies
„Paper Chromatography: Basic Version“ von Science Buddies
Diese Aktivität wurde Ihnen in Zusammenarbeit mit Science Buddies
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