مشاهده‌ی شماره ۸۳
مقدمه
آیا شما تاکنون با دیدن تغییر رنگ برگ‌های درختان از سبز به زرد، نارنجی و قرمز در فصل پاییز شگفت‌زده شده‌اید؟ رنگ درخشان برگ‌ها به خاطر وجود رنگدانه‌هایی است که از ملکول‌های رنگزا در اندازه‌های مختلف تشکیل شده‌اند. طی ماه‌های آفتابی و گرم سال، گیاهان از طریق فرایندی که فوتوسنتز نامیده می‌شود، انرژی خورشید را به انرژی غذایی در برگ‌هایشان تبدیل میکنند. این فرایند توسط رنگدانه‌ای که نور سبز را منعکس می کند، انجام می‌شود. این رنگدانه کلروفیل نام دارد و باعث ایجاد رنگ سبز در برگ گیاهان است.
در فصل پاییز وقتی روزها سردتر و کوتاه‌تر می‌شوند، بسیاری از درختان، دیگر احتیاجی به تولید انرژی غذایی در برگ‌هایشان ندارند. بنابراین به رنگدانه‌ی سبز نیاز پیدا نمی‌کنند. از این‌رو سایر رنگدانههای برگ، یعنی آن‌هایی که در فصل تابستان وجود دارند، ظاهر می‌شوند. ظاهر شدن این رنگ‌های پنهان پاییزی از طریق جداکردن رنگدانههای گیاهان با یک فرایندی که کروماتوگرافی کاغذی نامیده می‌شود، امکان پذیر است. شما در این مقاله، می،توانید به سادگی با این فرایند آشنا شوید و با انجام آن رنگ‌های زیبایی در انواع برگ‌ها خواهید دید.
پیش زمینه
در برگ درختان انواع مختلفی از رنگدانه‌ها وجود دارد. کلروفیل، که باعث رنگ سبز در گیاهان است و به فرایند فوتوسنتز در گیاهان طی ماه‌های گرم و آفتابی سال کمک می‌کند. بعد از فرارسیدن فصل پاییز، رنگ سبز (رنگدانه‌ی غذاساز) کم‌رنگ می‌شود و سایر رنگدانه‌ها از قبیل زرد، نارنجی و قرمز بیشتر قابل رویت می شوند.
گزانتوفیل ها رنگدانه‌ی زرد در گیاهان هستند و کاروتنوئیدها رنگ نارنجی را در برگ‌ها باعث می‌شوند. این رنگدانه‌ها نیز طی روزهای تابستان به عمل فوتوسنتز کمک میکنند. اما چون کلروفیل یک رنگدانه‌ی قوی است، به دیگر رنگدانه‌ها غلبه می‌کند. از طرفی این رنگدانه‌ها اغلب اوقات از تجزیه کلروفیل تولید می‌شوند. به همین خاطر است که در برگ‌های پاییزی ظاهر می‌شوند. این رنگدانه‌ها همچنین در هویج، نرگس زرد، موز و گیاهانی که به رنگ زرد روشن هستند، وجود دارند.
آنتوسیانین‌ها، از رنگدانههای قرمز شدید، که در طی تابستان ساخته نمی‌شوند. تنها با ظهور آخرین رنگ‌های پاییزی، ظاهر می-شوند. این ملکول‌ها عامل رنگ قرمز در سیب، توت فرنگی و دیگر میوه‌های قرمز هستند.
بر روی‌هم رفته برگ‌ها، مخلوطی از این رنگدانه‌ها را شامل می‌شوند. شما می‌توانید این رنگ‌ها را به کمک روشی که کروماتوگرافی کاغذی نام دارد جدا کنید. در این روش، رنگدانه‌ها به کمک یک حلال حل می‌شوند و سپس توسط یک کاغذ نواری جذب می‌شوند.
ملکول‌های بزرگ، سرعت حرکت کمتری در مسیر کاغذ دارند، بنابراین در ابتدای کاغذ گیر می‌افتند. در حالی‌که، ملکول‌های کوچک سریعتر حرکت کرده و خودشان را به قسمت‌های بالاتری از کاغذ می‌رسانند. این فرایند، مخلوطی از رنگدانه‌ها را براساس اندازه ملکولی و رنگ جدا می‌کند.
مواد و وسایل لازم
• تعدادی برگ با رنگ های مختلف
• قیچی
• لیوان شیشه ای سه تا چهار عدد
• ایزوپروپیل الکل
• قاشق چوبی یا هر وسیله‌ی آشپزخانه که چوبی باشد و لبه‌ی تیزی داشته باشد برای خرد کردن برگ‌ها
• چنگال
• لیوان شیشه‌ای کوچک
• حوله‌ی کاغذی بسیار جاذب، سفید، محکم و سنگین وزن
• خط‌کش
• مداد
• خلال دندان
• بشقاب
• شیشه‌دهان گشاد بلند سه یا چهار عدد
• گیره لباس سه تا چهار عدد
تعدادی از برگ‌های پاییزی که در مراحل مختلف از تغییر رنگ هستند را جمع آوری کنید. بهتر است این برگ‌ها از یک درخت انتخاب شوند. سپس برگ‌ها را در گروه‌های مشخصی که براساس رنگ مرتب شده‌اند (تقریبا 10 برگ بزرگ در هر گروه) منظم کنید. طبقه بندی آنها به سبز، زرد و قرمز آسان ترین نوع است. حوله‌ی کاغذی نواری شکل را آماده کنید به طوریکه برای هر گروه از برگ‌ها سه تا چهار نوار باشد. حوله‌های کاغذی را به صورت نواری با پهنای یک اینچ ببرید. آنها باید به اندازه‌ی کافی بلند باشند تا از پایین با ته شیشه‌ی دهان گشاد بلند تماس داشته باشند و تا بالای شیشه‌دهان گشاد برسند. به کمک مداد، در قسمت پایین هر نوار کاغذی، به ارتفاع یک اینچ خطی بکشید.
روش کار
برگ‌ها را به کمک قیچی به تکه‌های کوچک ببرید و هر گروه از برگ‌ها را داخل لیوان شیشه‌ای بریزید. سپس به اندازه‌ی یک قاشق سوپ خوری به آن الکل اضافه کنید. به کمک لبه‌ی تیز قاشق چوبی، به مدت 5 دقیقه برگ ها را داخل الکل خورد کنید تا محلول تیره شود. الکل به چه رنگی تبدیل شده؟؟
سپس اجازه دهید تا محلول به مدت 30 دقیقه در مکانی تاریک باقی بماند. به کمک چنگال، برگ‌های درشت را از محلول خارج کنید و دور بیاندازید. هر محلول را داخل لیوان شیشه‌ای کوچک بریزید و سپس اجازه دهید تا برای مدتی در جایی تاریک بماند تا الکل اضافی بپرد. زمانی این محلول برای ادامه‌ی آزمایش آماده است که، وقتی محلول را به کمک خلال دندان هم می‌زنید احساس کنید که قوام گرفته است. محلول ها را به کمک خلال دندان‌های مجزا خوب هم بزنید تا رنگ ها باهم مخلوط نشوند.
سپس به کمک یک خلال دندان برای هر محلول رنگی، به آرامی و به صورت صاف و یکنواخت، مقداری از محلول را روی کاغذ نواری مورد نظر و روی خطی که با مداد در قسمت پایین کشیده شده بریزید. به خاطر اینکه بسیاری از رنگدانههای گیاهان رنگ پس می‌دهند بهتر است این کار را روی بشقابی انجام دهید تا سطوح آلوده به رنگ نشوند. این کار را برای هر محلول رنگی انجام دهید.
اجازه دهید نوارها کاملا خشک شوند. در این لحظه، به تعداد نوارها ظرف شیشه‌ای دهان‌گشادی را آماده کنید و داخل آن را از الکل پر کنید. بعد از خشک شدن نوارها، انتهای رنگی آنها را بادقت داخل ظرف دهان گشاد قرار دهید. تا نوار با الکل داخل آن تماس پیدا کند. از بالا نوارها را با گیره به دهانه‌ی شیشه دهان‌گشاد ثابت کنید.
بعد از 30 دقیقه به نوار ها نگاه کنید. چه اتفاقی افتاده است؟ چه رنگ‌هایی بر روی هر یک از نوارهای کاغذی می‌بینید؟
بعد از اینکه رنگ‌ها به انتهای نوار کاغذی رسیدند، نوارهای کاغذی را بردارید و اجازه دهید خشک شوند. به نوارهای خشک شده نگاه کنید.
• آیا نوارهای محلول‌های رنگی مختلف با هم متفاوت است یا شبیه به هم؟؟
• به ترتیب رنگ‌های ظاهر شده روی نوارها دقت کنید، آیا رنگ‌های مشابه بر روی نوارها در جای مشخصی قرار گرفته‌اند یا در جاهای مختلف؟
• آیا نظم و ترتیب رنگ‌ها در هر نوار یکسان است یا این نظم و ترتیب متفاوت است؟
شما می‌توانید این مراحل را برای مقایسه ملکول‌های رنگی در گیاهان مختلف انجام دهید. به عنوان مثال، در مورد کلم قرمز، ذغال اخته، هویج، چغندر، اسفناج، گل‌ها یا دیگر گیاهانی که رنگ‌های شدیدی دارند امتحان کنید. حتی می‌توانید مخلوطی از ملکول‌های رنگی را با هم مقایسه کنید.
نویسنده: عاطفه قویدست
دانشجوی دکتری شیمی آلی
دانشگاه گیلان