Работа № 2. Оптические свойства пигментов

Р: Фотосинтез - Выделение пигментов, оптические свойства

Все работы выполняются при хорошем проветривании или в вытяжном шкафу!
Работа № 1. Пигменты зеленого листа.

Материалы и оборудование: 1) свежие листья растений (крапива, герань, подорожник, лопух, свекла... ); 2) этиловый спирт; 3) бензин; 4) 20% раствор КОН; 5) 10% соляная кислота; 6) карбонат кальция; 7) уксуснокислый цинк; 8) песок; 9) ступка с пестиком; 10) воронка; 11) стеклянная палочка; 12) штатив с пробирками (5 шт); 13) стакан с водой; 14) пипетка; 15) ножницы; 16) скальпель; 17) спиртовка; 18) держалка для пробирок; 19) вазелин; 20) бумажный фильтр; 21) спички.

Фотосинтез происходит в хлоропластах. В их состав входят следующие пигменты фотосинтеза: хлорофилл " а" - зеленый с синеватым оттенком, хлорофилл " б" - зеленый с желтоватым оттенком, каротин - желто-оранжевый, ксантофилл - золотисто-желтый. Все эти пигменты нерастворимы в воде, но растворяются в органических растворителях (спирте, ацетоне и др. ). Задача данной работы получение спиртовой вытяжки из зеленых листьев и ознакомление с некоторыми свойствами пигментов.

Ход работы. Листья измельчить ножницами, отбросив крупные жилки и черешки, помесить в ступку, добавив на кончике ножа карбонат кальция (для нейтрализации кислот клеточного сока) и немного чистого песка.

Тщательно растереть, приливая понемногу этилового спирта, смазать носик ступки с наружной стороны вазелином и слить полученный темно-зеленый раствор по палочке в воронку с фильтром.

Налить полученную вытяжку по 2-3 мл в четыре пробирки и проделать следующие опыты.
1) Разделение пигментов по Краусу. Добавить к спиртовой вытяжке пигментов несколько больший объем бензина и 2-3 капли воды (чтобы спирт не смешивался с бензином). Закрыть пробирку большим пальцем, несколько раз сильно встряхнуть и дать отстояться. Если разделение пигментов будет недостаточно четким, то добавить еще бензина и продолжать взбалтывать. Помутнение нижнего слоя (от избытка воды) можно устранить, добавляя немного спирта. Отметить окраску нижнего слоя спиртового и верхнего бензинового. Сделать рисунок разделения пигментов в растворе:

Сделать выводы о различной растворимости пигментов в спирте и бензине. При этом нужно учесть, что ксантофилл, будучи двухвалентным спиртом почти нерастворим в бензине. В отношении каротина правильный вывод можно сделать, сопоставив результаты данного опыта и следующего.
2) Омыление хлорофилла щелочью. К 2-3 мл спиртовой вытяжки пигментов добавить 4-5 капель 20% раствора щелочи и взболтать. Прилить в пробирку равный объем бензина, сильно встряхнуть и дать отстояться. Отметить окраску спиртового и бензинового слоя.
Зарисовать, записать реакцию омыления хлорофилла, в результате которой происходит отщепление спиртов - метилового и фитолового, а двух- основная кислота хлорофиллин дает соль:

Соли хлорофиллинов имеют зеленую окраску, не отличаются от хлорофилла своей нерастворимостью в бензине.
в) Получение феофитина и восстановление металлоорганической связи. Взять две пробирки со спиртовой вытяжкой пигментов и добавить в две пробирки по 2-3 капли 10% соляной кислоты. Получается буровато-оливковое вещество - феофитин - продукт замещения магния в молекуле хлорофилла двумя атомами водорода:

В одну из пробирок с феофитином внести на кончике ножа немного уксуснокислого цинка или уксуснокислой меди, и довести до кипения. Если при этом окраска не изменится, добавить еще уксуснокислого цинка или меди и продолжить нагревание.
Отметить изменение окраски благодаря восстановлению металлоорганической связи (атом цинка становится на то место, где был раньше магний).

Выводы:

Работа выполнена подпись преподавателя
Контрольные вопросы: 1) Каковы различия растворимости хлорофиллов, ксантофиллов, каротинов и калиевой соли хлорофилла, ксантофиллов, каротинов и калиевой соли хлорофилла в бензине? 2) Как доказать, что окраска хлорофилла зависит от наличия металла в порфириновом ядре?

Работа № 2. Оптические свойства пигментов

Материалы и оборудование: 1) ацетоновая вытяжка пигментов зеленого листа; 2) раствор каротина (бензиновая вытяжка корнеплода моркови); 3) раствор ксантофилла, полученный при разделении пигментов по Краусу; 4) спектроскоп.
Объяснение. Основное свойство хлорофилла - это его способность поглощать световую энергию, причем поглощение света является не сплошным, а избирательным. В этом можно убедиться, пропуская белый свет через раствор хлорофилла, а затем разлагая его при помощи призмы. При этом отдельные участки спектра окажутся поглощенными, и на их месте будут видны темные полосы. Полученный спектр называется спектром поглощения.
Хлорофилл обладает и другим оптическим свойством - флюоресценцией, возникающей при поглощении света. Это объясняется переходом молекул хлорофилла из возбужденного в нормальное состояние. Флюоресценция - является признаком фотохимической активности хлорофилла.
Ход работы: Направить спектроскоп на источник света. Отрегулировать ширину щели так, чтобы спектр получился четким и достаточно ярким.

Рис. Спектроскоп: а - общий вид, б - оптическая схема. 1 - коллиматорная труба; 2 - щель; 3, 6 - линзы; 4 - призма; 5 - зрительная труба; 7 - винт; 8 - труба со шкалой; 9 - объектив; 10 - шкала длин волн; 11 -зеркальце; 12 - собирательная линза; 13 - винт климальеры с делениями.
Примечание: после того как спектроскоп установлен, приступают к определению спектра поглощения окрашенного раствора. Задвиганием и выдвиганием окуляра зрительной трубы 5 достигают ясного изображения спектра. Сначала наблюдают спектр используемого источника света (электрическая лампа, естественный свет) (зарисовать его), затем перед щелью помещают пробирку (лучше кювету с плоскопараллельными стенками) с исследуемым раствором, зарисовывают спектр и отмечают положение темных полос в спектре. Эти полосы соответствуют участкам спектра, которые поглощаются данным раствором.
Определение спектра поглощения хлорофилла с целью определения спектра поглощения хлорофилла установить спектроскоп по отношению света так, чтобы все области спектра имели одинаковую яркость. В кювету наливают спиртовую вытяжку хлорофилла, помещают ее перед щелью спектроскопа и определяют положение темных полос, которые соответствуют лучам, поглощаемым хлорофиллом. Ширина полос зависит от концентрации пигмента или толщины слоя его раствора.
Налить исследуемый раствор в пробирку и закрепить пробирку в лапке штатива перед щелью спектроскопа. Изучить спектры поглощения различных пигментов. Для сравнения рассмотреть спектр бензиновой вытяжки из корнеплода моркови, содержащей каротин и спиртовой раствор ксантофилла, полученный при разделении пигментов по Краусу. Заполнить таблицу «Спектры поглощения пигментов»:

Раствор	к	о	ж	з	г	с	ф
1. Хлорофилл	+	+			+	+	+
2. Каротин					+	+	+
3. Ксантофилл					+	+	+

Примечание: присутствие цвета в спектре отметить «+», отсутствие «-».

Выводы

Последнее изменение: Четверг, 8 октября 2020, 22: 46