Tynnsjiktskromatografi av "grønnfarge" fra blader - Kjemi 2 Rapport

Hensikt

Hensikten med forsøket er å vise at grønnfargen i et blad egentlig er en blanding av flere fargestoffer ved å separere fargestoffene oppover i en tynnsjiktsplate. Vi skal jobbe presist og i grupper.

Teori

Når sollys treffer et grønt blad, blir noen bølgelengder av lyset absorbert, andre går tvers igjennom, og noen blir reflektert. Det absorberte lyset deltar i fotosyntesen. Noen bakterier og arkeer utfører fotosyntese. Fotosyntesen kan skje på grunn av forskjellige pigmenter som er festet i cellemembranen og i foldete innbuktninger i cellemembranen. For eksempel har blågrønnbakterier pigmentene røde og blå fykobiliner, gule og oransje karotenoider og grønt klorofyll. Alle disse samler opp energi i bestemte bølgelengder fra sollyset.

Planter har også egne pigmenter som kan absorbere lys. De fleste blader er grønne fordi de inneholder det grønne pigmentet klorofyll. I klorofyllet blir det grønne lyset reflektert slik at vi ser det, og rødoransje og blålilla lys blir tatt opp. Det finnes også andre pigmenter i blader, f.eks. karoten som absorberer blått og grønt lys og som reflekterer gult, oransje og rødt. Det blålilla pigmentet fykocyanin absorberer grønt og gult. Desto flere pigmenter en plante har, desto flere bølgelengder kan den ta opp og danne mer energi. Om høsten trekkes livsviktige stoffer ut av bladene og inn i stilken slik at treet kan ta vare på viktige forbindelser til neste år.

Papirkromatografi er en kvalitativ metode som på en enkel og rask måte viser hvilke pigmenter en plante inneholder. Flekker av pigmenter settes av på et papir, og væske trekker seg oppover på grunn av kapillærkrefter. Stoffene skiller seg i en blanding ved at de beveger seg i en mobil fase med forskjellig fart over et absorberende stoff som er den stasjonære fasen. Små og lette molekyler trekkes lengre opp enn store, tunge molekyler. For å få ut pigmentet i plantecellene må cellene knuse og pigmentet ekstraheres. De fleste pigmenter er løselige i det organiske løsemiddelet aceton, men det finnes mange ulike løsemidler som kan brukes. Det er alt etter behov og hvilke stoffer man skal skille.

Den sterke fargen til blader kommer av en rekke forskjellige pigmenter, men den sterke grønnfargen kommer fra klorofyll. I denne ekstraheringen bruker vi et organisk løsemiddel. Til kromatograferingen bruker vi tynnsjiktplater av aluminium som er dekket med silisiumdioksidpulver. SiO2 er den stasjonære fasen, og den mobile fasen er løpemiddelet som er en blanding av væsker.

Utstyr

• Friske grønne planter som er oppklippet
• Etylacetat/etyletanat – CHCOOC2H5(l)
• Tynnsjiktplate
• Løpemiddel
• Vekt
• Saks
• Morter med pistill
• Målesylinder 5Ml
• Kapillarrør 
• Urglass
• Plastkopp

Metode

Det første vi gjorde var å veie opp nøyaktig ett gram av den grønne planten på vekta og knuste dem i en morter. Deretter helte vi fem milliliter etylacetat, som vi målte opp i målesylinderen, i morteren sammen med planten, og fortsatte knusingen.

I mens en person knuste planten, ordnet en annen tynnsjiktplaten. Vi klippet tynnsjiktplaten slik at den passet ned i plastkoppen slik at de var omtrent like høye. Deretter laget vi en blyantstrek som gikk 1,5cm opp fra den korte siden av tynnsjiktsplaten.

Vi trakk opp den grønne løsningen fra den knuste planten opp i et kapillarrør og laget en fin linje med plantevæske bortover den gråe blyantstreken. Vi stoppet ca. en centimeter fra kantene. Vi laget altså en grønn strek som var ca. 2cm lang og 0,5cm tykk.

Etter det var det på tide å plassere tynnsjiktsplaten i koppen. Når vi hadde plassert den, helte vi løpemiddel nederst i koppen slik at det dekket hele bunnen av koppen og litt mer. Vi passet på slik at løpevesken ikke var i kontakt med den grønne stripen på platen.  Vi satte kjapt på urglasset som lokk over plastkoppen, og lot det stå en stund.

Resultater og Observasjoner

Løpemiddelet som beskrevet i boka ble blandet med disse forholdene:
100mL heksan, 10 mL propan-2-ol, 1mL metanol, 5 dråper vann

Resultatene våre ble veldig gode. Vi fikk hele sju forskjellige, fargede linjer oppover tynnsjiktsplaten vår. Vi vå veldig tydelig i starten at det var en gul linje som trakk seg oppover nesten likt med løpevesken. Etter hvert delte «hovedområdet» seg i mange forskjellige linjer med flere forskjellige farger. Til sammen hadde vi 7 linjer.
De antatte fargestoffene som vi fant var disse, og den øverste i tabellen er den øverste linja på tynnsjiktsplaten vår, og det går deretter nedover i rekke:

Modell for hvordan resultatet ble seende ut:

 
Problemstillingen vår før vi begynte med forsøket var: Hvordan kan vi vise at grønnfargen i blader egentlig er en blanding av flere fargestoffer?
For å få til det, er vi nødt til å klare å skille stoffene som befinner seg i løsningen fra hverandre. Det klarte vi ved å la de største og tyngste molekylene blant stoffene havne langt ned i tynnsjiktsplaten, mens de mindre og lettere molekylene ble dratt lengre opp. Ved å skille molekylene/stoffene på denne måten, får vi tydelige skiller mellom de fordi de danner fargerike linjer. Vi kaller denne metoden for kromatografi, da skiller vi stoffer ved at de fordeler seg forskjellig mellom en stasjonær og en mobil fase. Den stasjonære fasen er tynnsjiktsplaten, mens den mobile fasen er løpevesken som drar med seg molekyler/fargestoffene oppover.

Dersom vi har bare brukt heksan som løpemiddel, ville upolare molekyler bli trukket oppover på kromatogrammet, men ikke polare molekyler. Dette kommer av at heksan er upolart, og vi vet at likt løser likt. Polare molekyler vil rett og slett ikke løse seg, og vil bli liggende igjen i start posisjonen. Dette er grunnen til at man bruker både polare og upolare molekyler i løpemiddelet.

For å bare jobbe med klorofyll a, ville man ha lokalisert hvor den linjen med det fargestoffet lå på kromatogrammet, og klippet av denne delen av platen. På denne måten kan man skille stoffene og jobbe med et enkelt stoff.

Den eneste forskjellen mellom molekylstrukturen til klorofyll a og klorofyll b, er en enkelt funksjonell gruppe. De er begge to svære molekyler, men klorofyll a har en CH3-gruppe i stedet for en CHO-gruppe som klorofyll b har.

Et blad er hele tiden fylt av flere farger enn grønt, for eksempel gult, rødt og oransje. Den grønne fargen (klorofyllet) er så sterk at den dekker over alle de andre fargene. Men når bladene slutter å samle næring, blir grønnfargen (klorofyllet) brutt ned og trukket inn i greiner og stammen. Da kommer de andre fargene til syne. Derfor kan vi plutselig se hvor fargerike løvtrærne er i naturen om høsten. Da er ofte gult dominerende, og det er derfor bladene blir gule.

Forskjellen mellom klorofyll og feofytin er at klorofyll har Mg2+ i molekylstrukturen, men det har ikke feofytin.

Figurer

Konklusjon

I dette forsøket lærte jeg å skille fargestoffer fra hverandre fra grønne blader ved metoden kromatografi. Jeg lærte mer om tynnsjiktskromatografi. Vi fikk et godt resultat som tydelig viste de forskjellige fargestoffene i fargede linjer oppover tynnsjiktsplaten. Det var et forsøk som krever en del nøyaktighet, og effektivitet.

Totalt fikk vi sju forskjellige fargestoffer som syntes godt på silisiumdioksidpulveret, SiO2.

Kilder

Cappelen "Kjemien stemmer" studiebok - Truls Grønneberg, Merete Hannisdal, Vivi Ringnes, Brit Skaugrud
Cappelen "Kjemien stemmer" grunnbok - Truls Grønneberg, Merete Hannisdal, Vivi Ringnes, Brit Skaugrud