ОПЫТЫ С ФЕЕЙ ЗЕЛЁНКИНОЙ

Здравствуйте, друзья!
Феечка Зелёнкина  открывает двери своей весенней лаборатории (подробности ЗДЕСЬ).  Пост очень длинный.
Надеюсь, вы запаслись необходимыми ингредиентами? Сегодня мы будем извлекать хлорофилл. В разных книгах и фильмах о магических лабораториях, обязательно есть сосуд заполненный светящейся зеленой жидкостью, над которой дымится сизоватый туман...
На самом деле это не столь далекая от реальности  волшебная картинка. Но не буду забегать вперед.

 Получение хлорофилла и изучение его свойств

Цель: извлечение хлорофилла из зеленых растений для изучения его свойств.

Материалы и оборудование:

2-3 листочка комнатного растения (герани, традесканция, подойдут и другие зеленые растения, но избегайте брать ядовитые, например, алоказию). Листья нужно брать темно-зеленые, с большим содержанием хлорофилла.

15 мл медицинского спирта (в идеале 95%, но сгодится и 70%, тогда немного увеличим спиртовой объем). Если вы решите делать опыт 3, то есть смысл сделать экстракта побольше.

Мел - небольшой кусочек.

Фарфоровая посуда с фарфоровым пестиком, ложкой (в идеале фарфоровая ступка с пестиком)

Маленькая воронка, для процеживания.

Фильтровальная бумага (можно попробовать заменить плотной салфеткой)

Пробирки и небольшой стаканчик.

Фонарик.

Черная бумага (для оборачивания пробирки), клей, резиночка или скотч для закрепления.

Ножницы, нож.

Опыт 1. Экстракция хлорофилла

Ход работы: 

Экстрагирование - это выделение вещества  под действием растворителя. Экстракция хлорофилла проводится спиртом, так как именно в нем, зеленый пигмент растворяется. В основе этого волшебства лежит обыкновенная диффузия.

1. Измельчите листья с помощью ножниц (или ножа), поместите в фарфоровую ступку и растирайте пестиком. Когда масса станет более или менее кашеобразной, добавьте немного спирта, продолжая растирать. 
PS: в идеале для лучшего  перетирания добавляют крошку стекла, но мы обойдемся и без нее.

У меня нет фарфорового пестика, вместо него я использую фарфоровую солонку. Очень удобно в обращении, как оказалось.

2. Добавьте в массу меловую крошку (маленькую щепотку). Это необходимо, чтобы нейтрализовать кислотность клеточного сока, выходящего из вакуолей. Кислоты клеточного сока обладают способностью разрушать хлорофилл, тогда вытяжка становится непригодной для опытов. А мел исправляет ситуацию.

3. Продолжая растирать кашицу, добавьте постепенно оставшийся спирт. Должен получиться изумрудный цвет жидкости.

4. Процеживаем через воронку с фильтром. Будет очень хорошо если у вас найдется настоящая фильтровальная бумага. Если ее нет, но можно воспользоваться промокашкой (жаль их перестали добавлять в тетради), или плотными салфетками, слоем ваты от ватного диска. Вата поглотит много жидкости. Поэтому, если станете ее использовать, то стоит сделать экстракта побольше. На рисунке ниже показано как правильно сложить фильтр для процесса из промокашки.

Иллюстрация из книги  О. Ольгина "Опыты без взрывов"

Внимание! Когда будете прикладывать фильтр в воронку, не используйте воду, для того, чтобы бумага прилипла к воронке, иначе опыт может не получиться.

Фильтруем в стаканчик. Это займет какое-то время, минут пять или больше. Чтобы как-то занять ребенка в процессе ожидания, можно поиграть в слова, которые любят зеленый цвет. Но вот фильтрация завершилась.
Поздравляю, вы получили фильтрат. Наш фильтрат называется "вытяжка хлорофилла" или его спиртовой экстракт.

Опыт 2. Какого цвета вытяжка хлорофилла?

"Что за странный вопрос!" - возмутитесь вы. Конечно, зеленого!  А вот так ли это на самом деле? Будем разбираться. 
Ход работы: 
1. Поднесем полученный  экстракт к черной бумаге напротив окна. Что наблюдаете? 

Красивый, правда? Кажется, будто светится изнутри. На самом деле он и правда светится! Это явление флуоресценции - то есть свечение веществ при поглощении ими света. Так вот, вытяжка хлорофилла - флуоресцентный раствор! Удивительно, но кажется, мы с вами раскрыли тайну необычного наполнения алхимической бутылочки со светящимся магическим раствором! Разве не чудо?

2. А теперь ответим на вопрос почему же не стоило смачивать водой фильтр, и почему в опыте используют именно спирт, а не водку. Что будет если мы добавим водички? Отлейте в пробирку немножко полученного экстракта и прибавьте к ней воды, около четверти от объема экстракта. Что наблюдаете?

Стоит добавить водицы, как раствор мутнеет, и больше не светится. 

Если же мы прибавим к небольшому количестве экстракта сока лимона (или уксус), то раствор станет болотно-желтый, а если бы мы использовали сильную концентрированную кислоту, то он стал бы бурым. Это происходит потому, что магний, что стоит в центре молекулы хлорофилла, вытесняется водородом из кислоты и вместо хлорофилла формируется феофитин.

А оставшийся экстракт мы применим для изучения свойств флуоресценции. Хочу предупредить, что данный опыт может не получиться, если экстракта мало. Объем необходимый для опыта не менее 10 мл экстракта.

Опыт 3. Флуоресценция хлорофилла

Ход работы: 
1. Обернем пробирку трубкой из черной бумаги, чтобы свет не попадал с боков на вытяжку. 

2. Поместим источник света (фонарь или лампу) внизу, так, чтобы свет проходил снизу пробирки, а сами будем смотреть на вытяжку сверху.

3. Добавим совсем немного, 1 мл вытяжки в пробирку. Отметим цвет.

4. Добавим еще 2 мл  вытяжки к раствору в пробирке. Изменился ли цвет?
Вскоре вы увидите, что цвет из изумрудно-зеленого становится жестче, ближе к холодной синеватой нотке.

5. Еще немного вытяжки добавьте. Отмечайте как изменяется цвет раствора в пробирке, если смотреть на него сверху.

6. Когда вы добавите достаточно много экстракта, то не поверите своим глазам! Раствор станет красноватым, я бы даже его охарактеризовала как черно-красный.... На фотографии цвет искажается.

Чтобы добиться лучшего эффекта, поэкспериментируйте с расстоянием до источника света. Если лампа слишком мощная, то свет будет прошивать пробирку насквозь и эффект будет не заметен.

Объяснение опыта лежит в особенностях поглощения световой волны хлорофилла.  Наивысшая степень поглощения света хлорофиллом лежит сине-фиолетовой зоне спектра, с длиной волны 430-460 нм. Второй пик наблюдается в зоне красных лучей (660-650 нм). В зоне оранжевого, желтого и голубого спектра поглощение очень слабое. А в зоне зеленого - поглощение самое слабое, свет отражается, поэтому нам кажется, что растения зеленые. 

Однако, абсолютно не поглощаются лишь дальние красные лучи, расположенные на границе с инфракрасной областью. Так вот, когда концентрация хлорофилла растет в пробирке, или в лесу свет вынужден пробиваться сквозь густые многоярусные кроны, в какой-то момент, мы начинаем различать эти дальние красные лучи и угадываем густой цвет спелой черешни. Вот и ответ на загадку о красном пологе леса!

Опыт 4. Состав хлорофилла

Для этого опыта нам не понадобиться уже ничего делать, все, что остается - это обратить внимание на фильтр. Если вы внимательно присмотритесь к фильтру, то вы увидите, что экстракт хлорофилла растекается по нему неравномерно.

Сине-зеленые разводы сменяются желто-зелеными до желтоватых. Дело в том, что мы с вами, путем наблюдения, установили неоднородность пигмента хлорофилла. У всех высших растений два типа хлорофилла: хлорофилл А будет сине-зеленый, а хлорофилл В -  желто-зеленого цвета, а желтые разводы представляют совершенно другие пигменты - каротиноиды. У всех этих пигментов разная способность растворяться и адсорбироваться (оседать, поглощаться) фильтром.

Опыт 5. Магическое зелье

А теперь нальем немного экстракта в фарфоровую посуду, приглушим свет и подожжем, соблюдая все правила ТБ. Гореть, конечно же, будет спирт, но как это эффектно смотрится в сочетании с зеленой вытяжкой хлорофилла....

 Если у вас остался флуоресцентный раствор хлорофилла, его можно закупорить в скляночку и хранить как волшебный артефакт. 
Вот такая магия биологии зеленого хлорофилла. Однако Фея Зеленкина не прощается с вами.
Продолжение следует....

PS: Информация для тех читателей, которым сложно достать спирт для опытов. Экстрагировать хлорофилл можно еще и бензином.

Если Вам понравилось, поделитесь постом в социальных сетях. Желаю радости открытий!