Без рубрики

Поділ пігментів методом паперової хроматографії

14.12.2017

Поділ пігментів методом паперової хроматографії. Поділ пігментів по Краус

Мета уроку: розширити і поглибити знання учнів про способи розділення сумішей, вивчити хімічні властивості хлорофілу.

освітні: Допомогти дітям систематизувати знання про методи розділення сумішей, познайомити з хімічними властивостями хлорофілу; навчити застосовувати знання в житті.

Розвиваючі: (формування і розвиток освітніх компетенцій):

а) навчально-пізнавальних: розвиток навичок самостійної пізнавальної діяльності; вміння ставити пізнавальну задачу (цілепокладання), уміння здобувати знання, виділяти головне, узагальнювати, робити висновки, проводити самоперевірку і самооцінку;

б) комунікативних: навичок роботи в парі, взаємодії з іншими людьми, вміння відповісти на поставлене запитання;

в) інформаційних: проводити матеріальне і знакове моделювання, виділяти суттєві ознаки результату поділу сумішей, виділяти необхідну інформацію з експерименту, що проводиться; оформляти і представляти результати своєї роботи.

Виховні: Виховання життєво необхідних якостей: виховувати свідоме ставлення до навчальної праці, самостійності, працездатності кожного для загального результату роботи в групі, уважності у виконанні нового виду діяльності, колективізму; розвивати інтерес до знань.

Здоров’язберігаючих: правила безпечного поводження з речовинами.

структура уроку

I. Мотивація

Учитель: Дуже — дуже давно, ще в 10 ст. до н.е., на дні Середземного моря, поблизу Тіра — легендарного міста в древній країні Фінікії, спорудженого на скелі біля узбережжя нинішньої Сирії, — люди ловили равликів — іглянок, так званих «багрянок» виду Murex brandaris. і Murex trunculus, що рухається в воді Середземного моря, біля берегів Сирії, Греції та Африки.

Сотням рабів доводилося з дня в день пірнати за цими равликами в море. Інші раби видавлювали їх, розтирали з сіллю і піддавали подальшій переробці, що складалася з багатьох операцій. Здобуте речовина спочатку було білим або блідо — жовтим, але під дією повітря і сонячного світла поступово ставало лимонно — жовтим, потім зеленим і, нарешті, набувала чудову фіолетово — червоне забарвлення. Отриманий пурпур чудова фарба, яка нагадувала полум’я, — протягом кількох століть був найціннішим з усіх барвників. Він був тоді символом влади — право носити пофарбовані пурпуром шати було привілеєм правителів і найближчих до них знатних осіб. Правителі суворо стежили за тим, щоб «імператорський» (а пізніше «кардинальський») пурпур не з’являвся на одязі простолюдинів.

Фарбування тільки одного квадратного метра тканини барвником, здобутим у такий спосіб, варто було надзвичайних коштів. Адже для отримання одного грама пурпура потрібно було обробити десять тисяч равликів.

За 1500 років до н. е. фінікійці застосовували пурпур для забарвлення тканин, килимів і вели в значних розмірах торгівлю пурпуром. Столиця Фінікійського царства, м Тир, був у той час основним центром виробництва пурпурової фарби. Методи її отримання фінікійці запозичили у єгиптян …

Хлопці, скажіть, будь ласка, про що розповідає ця історія?

(Виділяти потрібні речовини з сумішей і використовувати їх у своїх цілях люди вміли дуже давно)

У розказаної історії тканини організму равликів — іглянок (Murex brandalis) містили особливий пігмент — пурпур. Що означає це слово?

Пігменти (лат. Pigmentum -фарби) — це забарвлені речовини тканин організму. Їх хімічна природа різна. Вони є у всіх клітинах і виконують перенос кисню і вуглекислого газу .; беруть участь в окисно-відновних процесах — фотосинтезі і акті зору.

Вони можуть служити світлофільтрами, теплоизоляторами, маскувальним матеріалом, пристосовуючи до середовища організм тонко і гармонійно.

Деякі пігменти є провитаминами: жовто-оранжеві пігменти рослин — каротиноїди і флавоноїди — попередники вітамінів А і Р.

Колір пігментів залежить від особливої ​​групи атомів, поглинають світло від певної довжини хвилі у видимій частині спектру.

Ця частина молекули пігменту називається хромофорной. У ній рухомі електрони легко переходять на енергетично більш високу орбіталь. Тому пігменти необхідні скрізь, де один вид енергії перетворюється в інший. Тварини і рослини мають чимало схоже влаштованих пігментів.

Хромопротеїни — мають в своєму складі комплекс білка, порфіринові кільця і ​​метал.

Пігмент крові — гемоглобін — містить в цьому кільці атом заліза, хлорофіл — магнію.

Пігменти тварин — меланіни — коричневий, чорний, жовтий — фарбують шкіру, волосся, сітківку ока, покриви комах.

У світі немає практично чистих речовин, все речовини в своєму складі мають домішки. І все-таки, будь-які суміші можна розділити. Які способи поділу речовин ви знаєте?

Слово «хроматографія» означає: «хромо» — колір, «графо» — пишу. У XIX столітті надзвичайний інтелектуальне задоволення вченим доставило виявлення сенсу зеленого забарвлення рослин. Виявляється, рослини поглинають світло і поглинену енергію використовують для синтезу поживних речовин! Потрібно було виділити і очистити пігменти зеленого листа — хлорофіли. А вони так близькі за властивостями, що розділити їх не вдавалося.

Михайло Семенович Колір є творцем цього методу аналізу, який відкрив найширші можливості для тонкого хімічного дослідження. У XIX столітті надзвичайний інтелектуальне задоволення вченим доставило виявлення сенсу зеленого забарвлення рослин. Виявляється, рослини поглинають світло і поглинену енергію використовують для синтезу поживних речовин! Потрібно було виділити і очистити пігменти зеленого листа — хлорофіли. А вони так близькі за властивостями, що розділити їх не вдавалося.

Михайло Семенович Колір бився над завданням поділу пігментів зеленого листа. Він взяв скляну трубку, наповнив її порошком крейди і на верхній шар налив трохи спиртового екстракту листя. Екстракт був буро-зеленого кольору, і такого ж кольору став верхній шар крейдяний колонки. А потім Михайло Семенович почав по краплях лити зверху в трубку з крейдою чистий спирт. Крапля за краплею чергова його порція розчиняла пігменти з крупинок крейди, пересуваючись вниз по трубці. В результаті в стовпчику крейди виходили однорідні забарвлені смуги чистих речовин. Це було прекрасно. Яскраво-зелена смуга, смуга трохи жовтіше зеленого — це два види хлорофілів і яскрава жовто-оранжева смуга каротиноїдів. Колір назвав цю картину хроматограммой.

(Важко втриматися від посмішки: Колір — хромосом, хроматограмма — цветограмма.)

Метод був так дивно простий, що велика частина сучасників або не сприйняла це дивовижне відкриття, або, що ще сумніше, різко повстала проти його автора.

Мовчання тривало майже 30 років.

У 1944 році англійські хіміки запропонували метод паперової хроматографії. Сьогодні використання принципу хроматографічного розділення речовин — основа більшості досягнень в науці і техніці.

II. цілепокладання

Сьогодні, хлопці, вам належить освоїти два способи поділу пігментів. Давайте уявимо, що ви сьогодні проводите невеликий науковий експеримент по виділенню пігментів з рослин. Але перш ніж ви розпочнете роботу, чітко визначте для себе:

Мета і завдання уроку (Хлопці формулюють самостійно, учитель допомагає і коригує):

Розширити і поглибити наші уявлення про пігментах як особливих речовинах живої клітини, способах поділу сумішей, про способи виділення з суміші потрібного речовини.

— Крім того, кожна група формулює для себе:

(Учням доводилося і раніше робити подібне, коли ж на уроці вчитель вперше дає завдання сформулювати гіпотезу і припустити результат — цей момент ретельно опрацьовується учителем, коли вчитель пояснює, що таке гіпотеза і як її правильно сформулювати)

Кожній групі після виконання роботи буде представлено слово для звіту про виконану роботу та її результати.

— Для початку познайомтеся з інструкцією по виконанню роботи, яка знаходиться у вас на робочому столі. Пам’ятайте про техніку безпеки при роботі з хімічними реактивами.

III. Робота з картою інструкції та виконання практичної частини уроку

(Лунає кожній групі на робочий стіл)

  1. Уважно вивчи інструктивну карту.
  2. Звернись до вчителя за поясненнями, якщо що-небудь незрозуміло.
  3. Сформулюй гіпотезу і припусти результат роботи.
  4. Виконай роботу.
  5. На хроматограмі визнач типи пігментів і відзнач їх розташування.
  6. Склади по роботі звіт і пoдготовь виступ.

За всіма неясним питань, що виникають під час роботи не соромся звертатися за допомогою до вчителя! Удачі!

ІНСТРУКЦІЯ ЩОДО ВИКОНАННЯ ПРАКТИЧНОЇ РОБОТИ

(Лунає кожній групі на робочий стіл)

1. РОЗПОДІЛ пігментів ПО Краус

«Немає нічого практичніше гарну теорію «

Роберт Кірхгоф, ньому. фізик

Метод заснований на різній розчинності пігментів в спирті і бензині. Спорідненість пігментів до полярних (спирт, ацетон) і неполярних (бензин) розчинників визначається ступенем їх полярності.

Ксантофилл, що містять дві або більше полярні групи, добре розчиняються в спирті, в той час як каротин відрізняється більш високою спорідненістю до бензину. Фітольний залишок в молекулі хлорофілу є її гидрофобную частина і обумовлює можливість взаємодії молекули пігменту з бензином. Видалення фитола при обмиленні хлорофілу збільшує спорідненість пігменту до полярних розчинників.

ХІД РОБОТИ

Переконатися в тому, що в спиртової витяжки поряд з хлорофілом присутні жовті пігменти, можна, використовуючи їх різну розчинність в спирті і бензині. З пігментів групи каротиноїдів в хлоропластах знаходиться переважно жовто-оранжевий каротин і золотисто-жовтий ксантофилл. Всі пігменти можна виділити з листа спиртом, але розчинність хлорофілу і каротину в бензині вище, ніж в спирті. Ксантофилл в бензині розчиняється.

Методика проведення досвіду:

У пробірку налийте 2 — 3 мл витяжки, стільки ж бензину і 1 — 2 краплі води. Закривши пальцем пробірку, збовтайте протягом 2 — 3 хв. Через деякий час рідина розділиться на 2 шари: бензин, як більш легкий, виявиться нагорі, спирт — внизу. Обидва шару придбали різне забарвлення: бензиновий — зелену, спиртової — жовту. Жовтий колір спиртовому розчину надає пігмент ксантофилл. У бензиновому шарі знаходяться 2 пігменту: хлорофіл і каротин, який не помітний через інтенсивно-зеленого кольору хлорофілу.

Дія лугу на хлорофіл.

За хімічним складом хлорофіл представляє складний ефір дикарбонової кислоти хлорофіліну. Хлорофілін є азотовмісна металлоорганическое сполука, що належить до магній-Порфірини. У центрі молекулі хлорофілу розташований атом магнію, який з’єднаний з чотирма азотами піррольних угруповань. У піррольних угрупованнях хлорофілу є система чергуються подвійних і простих зв’язків. Це і є Хромофорную група хлорофілу, що зумовлює його забарвлення.

При взаємодії складних ефірів з лугами (реакція омилення) відбувається розрив складноефірних зв’язків з утворенням солі даної кислоти і спиртів. В результаті реакції омилення утворюється сіль хлорофіліну і 2 спирту: метиловий і фитол.

Методика виконання експерименту:

Налийте в пробірку 2 — 3 мл спиртової витяжки пігментів, додайте 4 — 5 крапель 20% -ного розчину лугу і збовтати суміш. Відбулася реакція взаємодії хлорофілу з лугом. Колір розчину не змінився, так як солі хлорофіліну мають зелене забарвлення. Потім додайте бензин, щоб загальний обсяг рідини в пробірці збільшився в 2 рази, збовтайте і дайте відстоятися.

Нижній спиртової шар убрався в зелений колір завдяки присутності в ньому натрієвої солі хлорофіліну, яка, на відміну від хлорофілу, в бензині не розчинна. Тут же, в спиртовому шарі, знаходився пігмент ксантофилл, але його забарвлення маскується інтенсивно зеленим кольором натрієвої солі хлорофіліну. Верхній шар бензину забарвлений в жовтий колір пігментом каротином.

Досліди з розділення пігментів спиртової витяжки листа показують, що вона містить два жовтих пігменту: каротин і ксантофилл. Кількісне співвідношення їх в рослинах приблизно рівне.

Хімічні властивості хлорофілу

Наявність магнію можна легко виявити. Для цього треба подіяти на спиртову витяжку хлорофілу слабким розчином соляної або будь-якої іншої кислоти. При цьому відбудеться зміна забарвлення — витяжка набуває жовто-бурий відтінок. Хлорофіл без магнію отримав назву феофитина.

У молекулі феофитина порівняно легко ввести назад якої-небудь метал і відновити металоорганічних зв’язок. Для цього до розчину феофитина додають ацетат міді або ацетат цинку і нагрівають. Цинк або мідь входять в молекулу хлорофілу, і витяжка стає знову зеленого кольору.

Методика проведення експерименту:

  • У пробірку зі спиртовою витяжкою хлорофілу додайте розведений розчин соляної кислоти (1:20) до зміни кольору спиртової витяжки (бурий відтінок). Утворився феофітин. (Спиртова витяжка — 5 мл, соляна кислота — 25 крапель). Пробірку необхідно постійно струшувати.
  • До розчину феофитина, отриманого в першому досвіді додайте кристалічний ацетат цинку 0,1 г (надлишок) і нагрівайте на водяній бані протягом 5 хвилин. Розчин придбав знову зелене забарвлення. Утворився хлорофіл.
  • 2. РОЗПОДІЛ БАРВНИКІВ З РОСЛИН МЕТОДОМ ПАПЕРОВОЇ ХРОМАТОГРАФІЇ.

    Спочатку приготуйте розчин барвника. Для паперової хроматографії його знадобитися менше 10-15 крапель. Досить розтерти два маленьких листочка і для вилучення з них фарбувальних речовин додати 2 мл пропанона (ацетону).

    Виберемо висхідну хроматографію. Виріжте з паперу смужку шириною 1 см. На одному кінці зробіть смужку вужче, щоб вийшов витягнутий «язичок». Над тим місцем, де смужка починає звужуватися, простим олівцем нанесіть лінію старту. На середину цієї лінії нанесіть одну за одною кілька крапель приготовленої витяжки хлорофілу. Кожну наступну краплю можна наносити тільки після того, як висохне попередня, і потрібно стежити, щоб пляма на старті не вийшло занадто великим. Тому розчин нанесемо на папір піпеткою з тонко відтягнутим кінцем. Для прискорення висушування можна помістити смужку на нагріте шматок листового металу або азбесту, або витримати її в сушильній шафі. Краплі потрібно наносити до освіти на лінії старту плями інтенсивного зеленого кольору. Підвісьте смужку паперу в пробірці так, щоб язичок на 1 см був занурений в розчинник (петролейний ефір, толуол, бензин). Під дією капілярних сил розчинник буде підніматися по папері, а разом з ним будуть підніматися і барвники. Але просуватися по папері вони будуть з різною швидкістю.

    Повільніше всіх піднімається жовто-зелений хлорофіл b, швидше — ксантофилл і ще швидше синьо-зелений хлорофіл а. З фронтом розчинника піднімається жовтий або помаранчевий каротин. Після висушування язичок паперової смужки занурюють в 2Н cоляную кислоту.

    Поділ пігментів методом паперової хроматографії

    Приблизний план звіту

    (Лунає кожній групі)

    (Постановка проблеми дослідження, мети і завдання).

    (Опис методів дослідження)

    — Які результати були отримані?

    Після виконання експериментальної частини роботи хлопці працюють з отриманими хроматограму, знаходять кожен з пігментів на своїй хроматограмме і виступають зі звітами про свою роботу. Хроматограми додаються в звіті.

    Працюючи самостійно в групах, хлопці розробили кожна свою гіпотезу, мету і завдання роботи, очікуваний результат.

    Так, одна з груп запропонувала наступне:

    Мета: Розділити пігменти методом хроматографії на папері і за допомогою двох змішуються рідин.

    завдання:

    1. Згадати все способи розділення сумішей.
    2. Навчитися готувати витяжку з листя рослин.
    3. Відпрацювати навички поділу пігментів різними способами.
    4. Навчитися аналізувати хромотограмми.
    5. Відзначити на хроматограмі типи пігментів.
    6. Оцінити досконалу роботу і отриманий результат.

    Якщо ми виділимо і розділимо пігменти рослин, то ми встановимо, які типи пігментів містять дані нам рослини.

    Отримати хроматограми з різними типами пігментів.

    Наступна група запропонувала свій варіант:

    Мета: Навчитися різних способів поділу пігментів, зокрема — за допомогою змішуються рідин і на спеціальній хромотографіческой папері.

    завдання:

    1. Засвоїти спосіб отримання витяжки пігментів з рослин.
    2. Навчити розпізнавати типи пігментів.
    3. Навчитися аналізувати хроматограму.
    4. Навчитися читати хроматограму.

    Якщо ми отримаємо хроматограму, то, прочитавши її, ми зможемо з’ясувати, які пігменти є в рослині.

    Виділити і отримати пігменти, що містяться в рослині.

    V. Рефлексія уроку

    Учитель задає питання учням:

    — Що вас здивувало? Що цікавого помітили? Які ви бачите факти?

    — Ви змогли виконати завдання? У чому утруднення?

    — Ви змогли виконати завдання? Чому не виходить? Чим це завдання схоже на попереднє?

    — Що ви хотіли зробити? Які знання застосували? Завдання виконано?

    — Що на уроці було найцікавішим?

    — Що викликало труднощі?

    — Що у вас викликало здивування?

    — Які ви висловіть побажання вчителю і один одному?

    — Як ви оцінюєте свою роботу?

    Хлопці висловлюють свої думки і побажання.

    Список використаної літератури:

  • Енциклопедичний словник юного хіміка. Москва. "Педагогіка". 1990.
  • Е. Гроссе. Х. Вайсмантель. Хімія для допитливих. Ленінград. "хімія". Ленінградське відділення. 1987 рік.
  • В.І. Астафуров. Основи хімічного аналізу. Москва. Просвітництво. 1983 рік.
  • А.П.Крешков Основи аналітичної хімії, — Москва, «Хімія», 1970
  • І.І.Грандберг Органічна хімія, — Москва, «Дрофа», 2002
  • Н.В.Батуріцкая, Т.Д.Фенчук Дивовижні досліди з рослинами, — Мінськ, «Народна асвета», 1991, с. 54 — 61.
  • Е.Е.Ніфантьев, М.К.Верзіліна, О.С.Котлярова Позакласна робота з хімії з використанням хроматографії, — Москва, «Просвещение», 1983, с.7 — 8.
  • Свідоцтво про реєстрацію засобу масової інформації ЕЛ №ФС77-69741 від 5 травня 2017 р

    Джерело: Поділ пігментів методом паперової хроматографії

    Також ви можете прочитати