Concetti chiave
Piante
Cambiamenti stagionali
Colori
Introduzione
Vi siete mai chiesti perché le foglie cambiano da verde a una straordinaria gamma di giallo, arancione e rosso durante l’autunno? Le foglie ottengono i loro colori brillanti da pigmenti costituiti da molecole di varie dimensioni e che creano colore.
Durante i mesi caldi e soleggiati, le piante usano le loro foglie per trasformare la luce solare in energia alimentare, un processo chiamato fotosintesi. Questo utilizza principalmente un pigmento che riflette la luce verde, che conferisce alle foglie il loro colore caratteristico.
In autunno, quando arrivano giorni più freddi e più brevi, molti tipi di alberi non producono più energia alimentare con le loro foglie e, di conseguenza, non hanno più bisogno del pigmento verde. Gli altri pigmenti delle foglie, alcuni dei quali erano già presenti durante l’estate, diventano visibili. Scopri questi colori nascosti della caduta separando i pigmenti vegetali con un processo chiamato cromatografia della carta. Che colori vedrai?
Sfondo
Ci sono molti tipi di pigmenti nelle foglie delle piante. La clorofilla li rende verdi e aiuta a svolgere la fotosintesi durante i mesi caldi e soleggiati. Man mano che arriva l’autunno e il colore verde e alimentare svanisce, altri pigmenti come quelli gialli, arancioni e rossi diventano più visibili.
Le xantofille sono pigmenti gialli e i carotenoidi conferiscono alle foglie un colore arancione. La fotosintesi usa anche questi pigmenti durante l’estate, ma la clorofilla, un pigmento più forte, li sopraffà. Questi pigmenti richiedono più tempo per abbattere rispetto alla clorofilla, quindi li vedi diventare visibili nelle foglie autunnali. Si trovano anche in carote, narcisi, banane e altre piante che hanno questi colori vivaci. Ci sono anche antociani, pigmenti rossi intensi che non si fanno durante l’estate, solo che appaiono con il gruppo finale dei colori autunnali. Queste molecole danno anche la tonalità rossa a mele, mirtilli, fragole e altro ancora.
Sebbene una foglia sia una miscela di questi pigmenti, è possibile separare i colori utilizzando un metodo chiamato cromatografia su carta. Questo processo scioglie i pigmenti e consente loro di essere assorbiti da una striscia di carta. Molecole più grandi hanno un tempo più difficile muoversi nella carta tessuta e rimanere intrappolati nella carta prima, mentre quelli più piccoli viaggiano più lontano lungo la carta. Questo processo separa la miscela di pigmenti per dimensione molecolare e per colore.
Materiali
• parte alle diverse fasi di tornitura colori (meglio se di più, circa il 10 di ogni colore è meglio)
• Forbici
• Forti, robusti bicchieri (tre o quattro)
• alcool isopropilico (alcol)
• cucchiaio di Legno o un altro utensile di legno con un’estremità arrotondata per schiacciare le foglie
• Forcella
• Molto piccole ciotole o tè-luce candelieri (tre o quattro)
• Forte, bianco, pesante, ultra-assorbente asciugamani di carta
• Righello
• Matita
• Stuzzicadenti
• Piastra (o altra superficie per proteggere la zona di lavoro da macchie)
• Vasi di vetro alti, come vasi di muratore (da tre a quattro)
• Mollette o graffette di grandi dimensioni (da nove a dodici)
Preparazione
• Raccogliere alcune foglie che si trovano in diverse fasi di cambiamento di colore durante la caduta, preferibilmente dallo stesso albero.
• Separare le foglie in gruppi distinti disposti per colore, con circa 10 grandi foglie per gruppo. Separarli in pile verdi, gialle e rosse può essere più semplice.
• Preparare strisce di carta assorbente, facendo da tre a quattro strisce per ogni gruppo di foglie. Tagliare un tovagliolo di carta forte e spesso in strisce lunghe e larghe un pollice. Dovrebbero essere abbastanza a lungo per toccare il fondo dei vasi di vetro alti o vasi di muratore e ancora estendere sopra la parte superiore. Con una matita, disegna delicatamente una linea a un pollice dal fondo di ogni striscia.
Procedura
• Tagliare le foglie in piccoli pezzi con le forbici. Metti ogni gruppo di foglie sul fondo di un bicchiere.
• Aggiungere un cucchiaio di alcool ad ogni bicchiere.
• Schiacciare le foglie nell’alcool denaturato usando l’estremità smussata di un cucchiaio di legno per circa cinque minuti, fino a quando la soluzione è scura. Come è cambiato il colore dell’alcol?
• Lasciare riposare la soluzione per 30 minuti in un luogo buio all’interno.
* Utilizzare una forchetta per rimuovere eventuali pezzi di foglia dalle soluzioni e scartarli, lasciando il liquido nel bicchiere.
• Versare ogni soluzione in una ciotola molto piccola e lasciarla in un luogo buio all’interno per far evaporare più alcol. Sarai pronto per il prossimo passo quando mescoli le tue soluzioni con uno stuzzicadenti e sembrano più spesse.
• Mescolare accuratamente ogni soluzione colorata con uno stuzzicadenti, utilizzando uno stuzzicadenti diverso per ogni soluzione in modo da non mescolare i colori.
• Usando uno stuzzicadenti per ogni colore, “dipingi” in modo uniforme e uniforme una parte di ogni soluzione su una striscia di carta assorbente sulla linea della matita che hai disegnato. Poiché alcuni pigmenti vegetali possono macchiare, dovresti farlo su un piatto in modo che il colore non macchia la tua superficie di lavoro. Per ogni colore, fallo usando un totale di tre o quattro strisce. * Mentre le strisce si asciugano, versare abbastanza alcool in ogni barattolo di vetro per coprire solo il fondo. Preparare un barattolo per ogni soluzione di colore.
* Con le strisce asciutte, mettere con cura l’estremità pigmentata nel barattolo finché la striscia non tocca l’alcool. Coprire la parte superiore della striscia sopra l’apertura del barattolo e fissarla con una molletta. Assicurarsi che ogni striscia non tocchi i lati del barattolo, ma contatti solo il barattolo dove è fissato. Posizionare e fissare le strisce dalla stessa soluzione nello stesso barattolo, ma impedirle di toccarsi.
• Lasciare riposare gli occhiali per 30 minuti e guardare le strisce di carta. Cosa sta succedendo al colore delle strisce di carta?
* Quando uno dei colori raggiunge la parte superiore di una striscia, rimuovere tutte le strisce e lasciarle asciugare.
• Guarda le diverse strisce essiccate. In che modo i colori delle strisce sono diversi? Le strisce di diverse soluzioni di colore hanno colori unici, colori condivisi o entrambi?
• Guarda l’ordine in cui i colori appaiono sulle diverse strisce. È lo stesso colore sullo stesso posto in strisce diverse o è in un posto diverso? I colori appaiono nello stesso ordine di separazione o in ordini diversi su ogni striscia?
• Suggerimento: Se la tua cromatografia esce pallida, prova a usare più foglie, tagliandole in pezzi più piccoli e / o” dipingendo ” più della tua soluzione sulla linea della matita sul tovagliolo di carta.
• Extra: È possibile utilizzare questa stessa procedura per confrontare le molecole di colore in molte fonti vegetali diverse. Ad esempio, potresti provare cavoli rossi, mirtilli, carote, barbabietole, spinaci, fiori o altre piante intensamente colorate. Come si confrontano le loro miscele di molecole di colore?
• Extra: Se trovi un albero con una vasta gamma di colori, puoi ripetere questa procedura usando le foglie in fasi più intermedie di cambiamento. Una fonte particolarmente buona di un’ampia varietà di colori delle foglie sono gli alberi di pioppo.
Osservazioni e risultati
Sei riuscito a vedere più bande di colore sulle strisce reattive? Hai visto che alcune delle band presenti erano diverse per le diverse soluzioni cromatiche utilizzate?
Anche se una foglia di pianta sembra essere per lo più un colore, in realtà è costituito da una miscela di molecole di pigmento. In questa procedura, la cromatografia su carta separava i pigmenti dalla dimensione delle loro molecole. Di conseguenza, si dovrebbe vedere diversi colori in luoghi diversi, come si va lungo una delle strisce di tovagliolo di carta, e l’ordine in cui i colori appaiono dovrebbe essere più o meno lo stesso tra le diverse soluzioni di colore che hai testato.
Quali sono le diverse bande di colore sulle strisce reattive? Questi sono i diversi pigmenti nelle foglie. Quelli che puoi vedere sulle tue strisce di asciugamani di carta sono: clorofille verdi, xantofille gialle, carotenoidi arancioni e antociani rossi. I pigmenti con molecole più grandi generalmente rimangono vicino al fondo della striscia, dove la soluzione è stata prima “dipinta” sulla linea della matita, perché è più difficile per loro viaggiare attraverso la fibra tessuta del tovagliolo di carta. I pigmenti più piccoli possono attraversare più facilmente il tovagliolo di carta e, di conseguenza, di solito viaggiano più lontano sulla striscia.
Poiché il colore della foglia dipende dalla miscela di pigmenti al suo interno, le foglie colorate diverse visualizzeranno colori diversi sulle strisce di carta assorbente. Ad esempio, le foglie molto verdi potrebbero non avere colori rossi (antociani) sulle loro strisce.
Pulizia
Poiché alcuni pigmenti vegetali possono macchiare, fare attenzione a non versare le soluzioni colorate quando li gettano via.
Altro da esplorare
” Cosa fa cambiare colore alle foglie degli alberi in autunno?”da Scientific American
“Perché le foglie cambiano colore”, da S. U. N. Y. College of Environmental Science and Forestry E-Center
“Autumn Foliage Color”, dal Fisher Museum, Harvard Forest, Facoltà di Arti e Scienze dell’Università di Harvard; e Florida International University, Dipartimento di Scienze biologiche
“Paper Chromatography Resources,” da Science Buddies
” Paper Chromatography: Basic Version,” da Science Buddies
Questa attività ha portato a voi in collaborazione con Science Buddies