Изменения окраски. Индикаторы цвета. Изменение окраски кислотно-основных индикаторов. Как использует растительные пигменты человек

Людям, наблюдающим за хамелеонами, может показаться, что эти рептилии меняют окраску сознательно, «подгоняя» себя под цвет окружающей среды. В этом случае пришлось бы допустить, что хамелеоны обладают самосознанием и абстрактным , которого не приходится ожидать от .

Механизм изменения окраски

Обитатели пустынь свою особенность используют для поглощения солнечного света. В утренние часы окрас черный, чтобы вобрать в себя как можно больше тепла, а в обед становятся светло-серыми, чтобы отражать солнечные лучи. Окрас также может меняться только на определенных участках, тогда разноцветные полосы или пятна покрывают тело хамелеона. Ошибочно мнение, что хамелеон может принимать абсолютно все цвета и узоры. Он меняет свой окрас в диапазоне, заложенном в физиологии животного. Хозяева хамелеонов любят проводить с ними эксперименты. Если хамелеона положить на шахматную доску, то он не станет в черно-белую клеточку.

Обратите внимание

Пигментные гранулы могут перемещаться очень быстро, мгновенно меняя цвет кожи хамелеона.

Полезный совет

Некоторые разновидности хамелеонов приобретают цвет своих противников (змей, птиц), которые несут опасность.

Удивительные животные - хамелеоны. Своей способностью в различных ситуациях менять окраску они привлекли внимание ученых и обычных людей. Существует распространенное мнение о том, что хамелеон меняет свой окрас в зависимости от фона, где он находится. Но это далеко не так.

Поскольку цвет представляет собой один из самых ярких и бросающихся в глаза признаков драгоценных камней, не было недостатка в попытках его искусственно изменить.

Чаще всего это делается с помощью простого нагревания, или обжига.

Вот как описывал изменение окраски топаза путем обжига лейб-медик герцога Орлеанского Геттар еще в 1751 г.: «Месье Дюмель, золотых дел мастер, сочетающий искусность в своем ремесле с похвальной философской любознательностью и стремлением к исследованию, в особенности всего того, с чей он сталкивается в работе, рассказывал мне, что бразильские топазы в огне теряют свой желтый цвет, приобретая взамен то более светлую, то более темную розовую окраску, делающую их похожими на бледные рубины. Об этом изменении, известном, как мы думали, нам одним, уже знали некоторые ювелиры, однако они усердно его замалчивали и все еще продолжают замалчивать, так как для них гораздо важнее та прибыль, которую они из этого могут извлечь и действительно уже нередко извлекали, чем какая-то мелкая философская диковинка.

Они пользовались своим открытием, чтобы иной раз продать рубин, изготовленный в огне, за природный, и торговцы, наверное, никогда не прибегали к более невинному обману. Ведь покупатель в самом деле получает за свои деньги рубин, и какая важность, что этот рубин обязан своим совершенством не природе, раз некоторое искусство придает ему столь же стойкий цвет, как у лучших рубинов, причем тем более красивый, чем невзрачнее и темнее был топаз»

В заключение Геттар сообщает, что это открытие случайно сделал один камнерез из Лиссабона, уронив камень в горячую золу.

В середине XVIII в. путем обжига умели обесцвечивать бурые, дымчатые, кварцы, а немного позже научились превращать их таким способом в лимонно-желтые цитрины. Обжиг карнеола также уже в XIX в. применялся в Индии, вблизи Бароды, шт. Гуджарат. Обжиг агатов до красного цвета был впервые открыт в Идаре (ФРГ) в 1813 г. Там заметили, что желтоватые и серые агаты из одной определенной каменоломни (Ильгесгейм, Глазерберг), долго пролежавшие на поверхности земли, приобретают красноватый отлив, который у агатов, поступивших непосредственно из карьера, не наблюдается. Это различие в окраске вначале приписывали влиянию солнечных лучей и стали выставлять агатовые изделия на солнце, однако безуспешно. Находки красных агатов на кострищах дали затем основание заподозрить, что причиной изменения цвета мог быть жар. Тем не менее, первые попытки обжига не дали успешных результатов. Хотя камни и становились красными, но они растрескивались в огне, распадаясь на части. Лишь после того как догадались предпослать обжигу агатов длительное (в течение нескольких недель) высушивание, удалось наконец добиться желаемого. Подобным образом было открыто изменение окраски аметиста в огне: бразильские гаучос (пастухи-скотоводы) в штате Риу-Гранди-ду-Сул как-то положили несколько крупных штуфов аметиста вблизи от огня, на котором жарили на вертеле мясо. Якобы на следующее утро, остыв, эти штуфы пожелтели. Из аметиста путем обжига могут быть получены также бесцветные и зеленые камни. Когда в 1911 г. в Идаре получили крупный аквамарин весом в 110 кг, была предпринята успешная попытка изменить цвет его внешней части с зеленого на голубой посредством нагревания. После этого стало обычным изменять окраску зеленоватых бериллов прокаливанием. В 20-е годы, когда на рынок поступили синеватые турмалины из Намибии, им удалось придать путем нагревания зеленые тона. Синие цоизиты также обязаны своим красивым цветом прокаливанию.

Все эти цветовые изменения необратимы, поэтому о них нет надобности официально сообщать при продаже камней. Лишь у некоторых цирконов изменение окраски носит обратимый характер: спустя некоторое время они вновь возвращают свой первоначальный цвет.

Второй способ изменения цвета драгоценных камней- облучение. Например, бесцветным алмазам придается таким путем зеленая окраска. Речь идет о радиоактивном облучении, при этом действие, а-, Р- и у-излучения неодинаково (особенно эффективны Р- и у-лучи). Выцветшим на свету аметистам радиоактивное облучение возвращает их прежний цвет, кунцит под его действием становится зеленым, как гидденит, и т. д. (хотя изменение окраски и является обратимым).

Изменение цвета происходит и под действием ультрафиолетового и рентгеновского облучений, но для изменения окраски драгоценных камней они почти не применяются. Иногда естественная окраска камней (например, некоторых цирконов) бывает обусловлена радиоактивным излучением. Космическому излучению обязан своим цветом дымчатый кварц, но можно и посредством радиоактивного облучения окрасить горный хрусталь в бурый цвет, то есть превратить его в дымчатый кварц.

В то время как при изменении цвета минералов нагреванием или облучением не вводится никаких посторонних веществ, при окрашивании драгоценных камней используется краситель. В этом случае, следовательно, происходит изменение состава минерала.

Уже римлянам было известно, как можно продать отдельным драгоценным камням другие цвета или улучшить их собственную окраску. Например, Плиний упоминает сочинения, в которых приводятся рецепты окрашивания горного хрусталя и других прозрачных драгоценных камней в цвета смарагда (изумруда) или же превращения сардера в сардоникс. Далее Плиний сообщает, что в Эфиопии более тусклые карбункулы в течение 14 дней травили уксусной кислотой, после чего они приобретали блеск и столько же месяцев его сохраняли. В 75-й главе 37-го тома своей «Естественной истории» римский писатель упоминает о том, что некоторые геммы из агата, вероятнее всего, являются «сделанными», а не природными (то есть что их цвет искусственно изменен). Вдобавок он рассказывает, как находимые в Аравии желваки агата, агатовые миндалины, в течение семи дней и семи ночей вываривались в меду и затем обрабатывались художниками таким образом, что в камне выявлялись жилки, полоски и пятнышки; это делало их особенно подходящими для изготовления украшений.

Уже Лессинг полагал, что Плиний не мог иметь в ввиду одну только очистку поверхности агатов. Decoctus melli Corsici (корсиканский медовый отвар), о котором он упоминает, должен был проникать в геммы глубже и воздействовать на всю массу камня.

В XVIII в. в Идаре тоже научились выявлять на поверхности агатов разноцветные рисунки; это делалось с помощью растворов солей металлов. Однако оставалось неизвестным, что некоторые воды агатов могут быть насквозь пропитаны красителями.

Шлифовщики драгоценных камней в античном Риме лучше всего умели окрашивать ониксоподобные агаты в черный цвет. Указание Плиния насчет варки агатов в медовом растворе составляло лишь часть секрета. Далее с помощью гигроскопической серной кислоты из углеводов меда удаляли воду, после чего использовали оставшийся черный углерод.

В 1819 г. в Идаре овладели искусством окраски агатов в черный цвет, что стало главной причиной расцвета там агатовой промышленности. Перемещение центра камнерезного искусства из Италии в Париж также, очевидно, было непосредственно связано с этим открытием.

В 1822 г. овладели методом окраски в светло-желтый цвет халцедона (с помощью азотной кислоты). К этому же времени, по-видимому, научились подкрашивать хризопраз, усиливая его зеленый цвет.

С 1845 г. известен способ окраски агатов в синий цвет путем травления их кровяной солью; в 1850 г. для придания агатам красного цвета были впервые применены соединения железа. С 1860 г. для сообщения агатам зеленой окраски разных оттенков используется хромовая кислота, а в 1822 г. был разработан способ окрашивания агатов в коричневый и бурый тона.

Уже в 1824 г. было опубликовано предостережение против окрашенных камней: «Шлифовальщики камней в Оберштейне и Идаре-на-Наэ уже давно упражнялись в искусстве так усиливать окраску отечественных карнеолов путем варки их в серной кислоте, что они становились неотличимыми от самых красивых арабских и суринамских. Теперь они умеют также искусственным путем превращать почти прозрачный агат (халцедон) в прекраснейший молочно-белый камень. Мы видели и другие халцедоны, таким же способом окрашенные в великолепный лимонно-жёлтый цвет, а первоначально светло-бурым полосам в так называемом ониксе они научились сообщать чистейший черный цвет. Тому, кто об этом не предупрежден заранее, не может и в голову прийти счесть такие тона искусственными. Хотя шлифовальщики камней не делают тайны из того, что они таким образом придают камням различные цвета, все же подобным образом окрашенные камни легко могут, пройдя через другие руки, ввести в заблуждение коллекционеров».

Дреер подробно описал самые различные методы окрашивания, которые хранились отдельными мастерами как их в высшей степени частные секреты.

Для аукционной продажи из каждого крупного штуфа агата делают 4 пробы, которым придают различные цвета, чтобы заинтересованные покупатели могли сориентироваться, какая окраска лучше всего подходит для данного штуфа. Основные краски - красная, черная, синяя и зеленая.

Окрашивание не ограничилось одними агатами, позже стали искусственно изменять цвета и других минералов. Для подкрашивания бирюзы использовались различные красители, однако ее собственный голубой цвет отчасти усиливался просто посредством одного только парафинирования. Иногда окрашивались низкосортные куски лазурита.

Одно время синий цвет придавали определенного типа яшме (из Нункирхена в Саарской области), выбрасывая ее на рынок как «немецкий ляпис», то есть имитируя лазурит.

Такие же изменения цветов как искусственные, могут происходить и в природе, однако в подобных случаях они, как правило, оказывают не облагораживающее действие, а, наоборот, довольно существенно снижают ценность камней. При этом чаще всего приходится сталкиваться с явлениями обесцвечивания, выцветания. В минералогических музеях штуфы минералов, склонных к выцветанию, закрывают темной тканью или ящиками. Явления выцветания наблюдались у аметистов из Швейцарии и. у кунцитов с Мадагаскара; русские топазы из Забайкалья теряли свою темную винно-желтую окраску и становились голубовато-белыми.

Согласно торговым номенклатурным предписаниям, должны указываться следующие искусственно окрашенные камни, то есть камни, цвет которых искусственно изменен с помощью физического, химического или физико-химического воздействия:

камни, испытавшие изменение цвета путем бомбардировки элементарными частицами или облучения (например, желтый сапфир, кунцит или алмаз); камни, испытавшие изменение цвета путем воздействия химикалиями (опал, окрашенный в черный цвет, искусственно окрашенный жад); их надлежит называть так, чтобы искусственное изменение их окраски недвусмысленно явствовало из названия, например следует писать: искусственно окрашен, покрыт налетом, облагорожен, подвергнут бомбардировке; окрашенная в синий цвет лазуритоподобная яшма, окрашенный жад, обожженные синие цирконы.

Из предписаний исключаются драгоценные и поделочные камни, приобретшие путем обжига или травления необратимую и постоянную окраску, например, берилл, кварц, сподумен, топаз, турмалин, цоизит, агат.

Устойчивость окраски материалов для одежды является важным показателем сохранности эстетических свойств одежды. Существующие методы оценки устойчивости окраски материалов для одежды к различным воздействиям не позволяют дать количественную оценку и степень значимости изменения цвета материалов с точки зрения восприятия человека. В работе предложен метод оценки изменения цвета материалов для одежды, основанный на обработке сканированных фотоизображенийобразцов до и после воздействий. На основе полученных характеристик Lab цветового пространства CIE Lab рассчитывается показатель цветового различия ΔE. Проведенная оценка изменения цвета кожевой ткани овчинного полуфабриката показала, что предлагаемый метод позволяет количественно оценить изменения цветовых характеристик, является чувствительной и более точной оценкой, дает возможность оценить значимые для восприятия человеком изменения цвета. Выявлено, что различные воздействия (химчистка, светопогода, сухое и мокрое трение) приводят к различным изменениям цветовых характеристик (светлоты, насыщенности, тона), что оценивается величиной и знаком данных характеристик.

воздействия

овчинный полуфабрикат

светлота

насыщенность

цветовое различие

устойчивость

1. Барашкова Н.Н., Шаломин О.А., Гусев Б.Н., Матрохин А.Ю. Способ компьютерного определения изменения окраски текстильных полотен при оценке ее устойчивости к физико-химическим воздействиям:Патент России №2439560.2012.

2. Борисова Е.Н., Койтова Ж.Ю., Шапочка Н.Н. Оценка устойчивости окраски овчин при различных видах воздействия//Вестник Костромского государственного технологического университета. - 2012. - № 1. - С. 43-45.

3. Борисова Е.Н., Койтова Ж.Ю., Шапочка Н.Н. Влияние химчистки на потребительские свойства изделий из овчины//Вестник Костромского государственного технологического университета. - 2011. - № 2. - С. 37-38.

4. ГОСТ 9733.0-83. Материалы текстильные. Общие требования к методам испытаний устойчивости окрасок к физико-химическим воздействиям. - Введ. 01.01.1986//Изд-во стандартов. - М., 1992. - С. 10.

5. ГОСТ Р 53015-2008. Шкурки меховые и овчины выделанные крашеные. Метод определения устойчивости окраски к трению. – Введ. 27.11.2008//Изд-во стандартов. – М., 2009. – С. 7.

6. ГОСТ Р ИСО 105-J03-99. Материалы текстильные. Определение устойчивости окраски. Часть J03. Метод расчета цветовых различий. – Введ. 29.12.1999// Изд-во стандартов. – М., 2000. – С. 11.

7. Долгова Е.Ю., Койтова Ж.Ю., Борисова Е.Н. Разработка инструментального метода оценки устойчивости окраски одежных материалов//Известия вузов. Технология текстильной промышленности.- 2008. - № 6С. - С. 15-17.

8. Домасев М.В. Цвет, управление цветом, цветовые расчеты и измерения /М.В. Домасев, С.П. Гнатюк. - СПб.: Питер,2009. - С.224.

Устойчивость окраски материалов для одежды в процессе эксплуатации во многом определяет их качество, так как неизменность первоначальных цветовых характеристик обеспечивает сохранность эстетических показателей одежды, что входит в ряд основных потребительских предпочтений.

Устойчивость окраски материалов для одежды к различным видам воздействия определяется в соответствии со стандартами .Также разработаны новые способы и предложены новые показатели для оценки цветовых характеристик . Однако данные методы не позволяют оценить, насколько значимы изменения цвета при эксплуатационных воздействиях с точки зрения восприятия человека, т.к. отсутствует количественная оценка цветовых изменений, соответствующая особенностям восприятия цвета глазом человека.

Для количественной оценки изменения цвета предложено использовать метод расчета цветовых различий . Для получения цветовых характеристик испытуемых образцов используется их сканированное фотоизображение с последующей обработкой в графическом редакторе AdobePhotoshop (рис.1), в котором возможно получить цветовые характеристики Lab.

Рисунок 1 - Окно программыAdobePhotoshop с фотоизображением образцов до и после воздействия

Для оценки изменения окраски используется характеристика ΔE - цветовое различие -которая определяется как разница между двумя цветами в одном из равноконтрастных цветовых пространствах. Данная характеристика учитывает разницу цветовых координат L, a и b цветового пространства CIE Lab и разницу между координатами цветности H° и насыщенности C цветового пространства CIE LCH. Характеристика Lab является аппаратнонезависимой и соответствует особенностям восприятия цвета глазом человека, давая более точную оценку изменения цвета материала.

Расчет цветового различия ΔE выполняется по формуле (1):

∆Е = [()2 + ()2 + ()2]1/2 , (1)

где ∆L, ∆C, ∆Н - различие между образцом до и после воздействия по светлоте, насыщенности и цветовому тону соответственно, вычисленные по формулам (2), (4,5) и (6,7);

KL, KC, KH - взвешивающие коэффициенты, которые по умолчанию приравниваются к единице;

SL, SC, SH - длины полуосей эллипсоида, именуемые весовыми функциями, позволяющими регулировать их соответствующие составляющие, следуя местоположению образца цвета в цветовом пространстве Lab, определяемые по формулам (7,8), (9,10) и (11-13) соответственно.

Определение изменений светлоты (2)

∆L = L1 - L2, (2)

где L1 - светлота цвета образца до испытания;

L2 - светлота цвета образца после испытания.

Определение насыщенности цвета образца (3):

С = 1/2, (3)

где а - соотношение красного и зеленого цветов в данном цвете;

b - соотношение синего и желтого.

Определение изменений насыщенности (4)

∆C = C1 - C2, (4)

где C1 - насыщенность цвета образца до испытания;

C2 - насыщенность цвета образца после испытания.

Определение цветового тона (5):

H = arctg,(5)

Определение изменения цветового тона (6)

∆Н = 2sin , (6)

где H1 - цветовой тон образца до испытания;

H2 - цветовой тон образца после испытания (5).

Определение среднего значения светлоты образцов до и после испытания (7,8):

= (L1+ L2)/2 (7)

где К2 = 0,014 - весовой коэффициент.

Определение среднего значения насыщенности образцов до и после испытания (9,10):

С12 = (C1 + C2)/2 (9)

SC= 1 +K1C12, (10)

где К1 = 0,048 - весовой коэффициент.

Определение среднего значения цветового тона образцов до и после испытания (11-13):

Т= 1-0,17cos(Н12 - 30°)+0,24cos(2H12)+0,32cos(2H12 + 6°)-0,2cos(4H12 - 64°)(12)

SH= 1 + К2C12Т(13)

При расчете H12 следует принять во внимание, что если цветности образцов попадают в разные квадранты, то из значения цветности, которое является наибольшим, необходимо вычесть 360° и затем определить среднее.

По величине цветового различия можно судить о степени изменения окраски материалов после различных воздействий. Величина ΔE < 2 соответствует минимально различимому на глаз порогу цветоразличия, величина в пределах ΔE = 2—6 приемлемо различимая разница в цвете. Величина ΔE > 6 будет соответствовать заметной разнице между двумя цветами. По знаку изменения светлоты, насыщенности и цветового тона можно судить о степени изменения данных характеристик материала.

Выпускаемые в настоящее время изделия из овчинного полуфабриката отличаются большим цветовым разнообразием, видами отделки кожевой ткани и волосяного покрова. В процессе носки и ухода изделия испытывают сложный комплекс различных воздействий, которые приводят к ухудшению внешнего вида изделия. Поэтому для апробации предложенного метода выполнена оценка изменения цвета овчинного полуфабриката с различными цветовыми характеристиками кожевой ткани и при различных видах воздействия (химчистка, светопогода, сухое и мокрое трение) (табл.1).

Таблица 1 - Оценка устойчивости окраски кожевой ткани овчинного полуфабриката при различных видах воздействий

Вид воздействия

Образец полуфабриката

До воздействия

После воздействия

Химчистка

Меховая овчина, черная кожевая ткань

Светопогода

Шубная овчина, черная кожевая ткань

Меховая овчина с полимерным пленочным покрытием, светло-коричневая кожевая ткань

Меховой велюр, темно-зеленая кожевая ткань

Сухое трение

Шубная овчина, коричневая кожевая ткань

Меховой велюр, коричневаякожевая ткань

Меховая овчина, темно-серая кожевая ткань

Мокрое трение

Меховой велюр, коричневая кожевая ткань

Меховой велюр, светло-серая кожевая ткань

Анализ полученных данных показывает, что наибольшие цветовые изменения происходят при действии химчистки. Значения цветового различия достигают 12,7, что является значимым показателем цветового изменения. При этом цвет материала становится менее насыщенным и более светлым. При мокром трении происходит потемнение материала, о чем свидетельствуют положительные значения показателя ∆L - светлоты, тогда как при других видах воздействия данный показатель имеет отрицательные значения, что говорит о том, что материал при данном виде воздействия становится светлее.Внешние воздействия приводят к изменениям показателя ∆H - светового тона. При превышении данного показателя значения на 4 единицы тон материала изменяется значимо.

Таким образом, предлагаемая методика оценки изменения цветовых характеристик позволяет получить количественные показатели изменения цвета, является чувствительной и дает возможность оценить значимые для восприятия человеком изменения цвета, причем изучить кинетику изменений при действии определенного фактора эксплуатации.Она может быть использована для оценки устойчивости окраски на стадии окрашивания овчинного полуфабриката, на подготовительной стадии при подборе шкур на изделие с целью исключения разнооттеночности, при проведении химчистки для оценки ее степени влияния на изменения цвета.

Рецензенты:

Сокова Г.Г., д.т.н., профессор, и.о. заведующего кафедрой технологии и проектирования тканей и трикотажа ФГБОУ ВПО «Костромской государственный технологический университет», г. Кострома.

Галанин С.И., д.т.н., профессор, заведующий кафедройтехнологии, художественной обработки материалов, художественного проектирования, искусств и технического сервиса ФГБОУ ВПО «Костромской государственный технологический университет», г.Кострома.

Библиографическая ссылка

Борисова Е.Н., Койтова Ж.Ю. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА РАСЧЕТА ЦВЕТОВЫХ РАЗЛИЧИЙ ДЛЯ ОЦЕНКИ ИЗМЕНЕНИЯ ОКРАСКИ ОВЧИННОГО ПОЛУФАБРИКАТА // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 5.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=10468 (дата обращения: 15.06.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

Среди многообразия органических веществ встречаются особые соединения, которым характерны изменения окраски в различной среде. До появления современных электронных pH-метров индикаторы были незаменимыми «инструментами» для определения кислотно-основных показателей среды, и продолжают использоваться в лабораторной практике в качестве вспомогательных веществ в аналитической химии, а также при отсутствии необходимого оборудования.

Для чего нужны индикаторы?

Изначально свойство данных соединений изменять цвет в различной среде широко применялось для визуального определения кислотно-основных свойств веществ в растворе, что помогало определить не только характер среды, но и сделать вывод об образующихся продуктах реакции. Растворы индикаторов продолжают использоваться в лабораторной практике для определения концентрации веществ методом титрования и позволяют научиться использовать подручные способы за неимением современных pH-метров.

Существует несколько десятков подобного рода веществ, каждый из которых чувствителен к довольно узкой области: обычно она не превышает 3 пунктов по шкале информативности. Благодаря такому многообразию хромофоров и их малой активности между собой ученым удалось создать универсальные индикаторы, широко применяемые в лабораторных и производственных условиях.

Наиболее используемые индикаторы pH

Примечательно, что помимо идентификационного свойства, данные соединения обладают хорошей красящей способностью, что позволяет использовать их для покраски тканей в текстильной промышленности. Из большого числа индикаторов цвета в химии самыми известными и используемыми являются метиловый оранжевый (метилоранж) и фенолфталеин. Большинство других хромофоров в настоящее время используются в смеси друг с другом, либо для специфических синтезов и реакции.

Метиловый оранжевый

Многие красители получили название благодаря своим основным цветам в нейтральной среде, что присуще и этому хромофору. Метиловый оранжевый является азокрасителем, имеющим группировку - N = N ‒ в своем составе, которая отвечает за переход цвета индикатора в красный в и в желтый - в щелочной. Сами азосоединения не являются сильными основаниями, однако присутствие электродонорных групп (‒ OH, ‒ NH 2 , ‒ NH (CH 3), ‒ N (CH 3) 2 и др.) увеличивает основность одного из атомов азота, который становится способен присоединять протоны водорода по донорно-акцепторному принципу. Поэтому при изменении концентраций ионов H + в растворе можно наблюдать изменение окраски кислотно-основного индикатора.

Подробнее о получении метилового оранжевого

Получают метиловый оранжевый в реакции с диазотирования сульфаниловой кислоты C 6 H 4 (SO 3 H)NH 2 с последующим сочетанием с диметиланилином C 6 H 5 N(CH 3) 2 . Сульфаниловую кислоту растворяют в растворе натриевой щелочи, добавляя нитрит натрия NaNO 2 , а затем охлаждают льдом для проведения синтеза в максимально близких к 0°C температурах и приливают соляную кислоту HCl. Далее готовят отдельный раствор диметиланилина в HCl, который охлажденным вливают в первый раствор, получая краситель. Его дополнительно подщелачивают, и из раствора выпадают в осадок темно-оранжевые кристаллы, которые по истечении нескольких часов отфильтровывают и сушат на водяной бане.

Фенолфталеин

Свое название данный хромофор получил из сложения наименований двух реагентов, которые участвуют при его синтезе. Цвет индикатора примечателен изменением своей окраски в щелочной среде с приобретением малинового (красно-фиолетового, малиново-красного) оттенка, который обесцвечивается при сильном щелочении раствора. Фенолфталеин может принимать несколько форм в зависимости от показателей pH среды, причем в сильнокислых средах он имеет оранжевую окраску.

Этот хромофор получают путем конденсации фенола и фталиевого ангидрида в присутствии хлорида цинка ZnCl 2 или концентрированной серной кислоты H 2 SO 4 . В твердом состоянии молекулы фенолфталеина являются бесцветными кристаллами.

Ранее фенолфталеин активно использовали при создании слабительных веществ, однако постепенно его применение значительно сократилось в связи с установленными кумулятивными свойствами.

Лакмус

Этот индикатор стал одним из первых реактивов, используемых на твердых носителях. Лакмус является сложной смесью природных соединений, которую получают из некоторых видов лишайников. Его используют не только как но и как средство для определения pH среды. Это один из первых индикаторов, который начал использоваться человеком в химической практике: его применяют в виде водных растворов или пропитанных им полосок фильтровальной бумаги. Лакмус в твердом состоянии является темным порошком со слабым аммиачным запахом. При растворении в чистой воде цвет индикатора принимает фиолетовое окрашивание, а при подкислении дает красный цвет. В щелочной среде лакмус переходит в синий, что позволяет использовать его как универсальный индикатор для общего определения показателя среды.

Точно установить механизм и характер реакции, протекающих при изменении pH в структурах компонентов лакмуса не представляется возможным, так как в него может входить до 15 различных соединений, причем некоторые из них могут быть неразделимыми действующими веществами, что усложняет их индивидуальные исследования химических и физических свойств.

Универсальная индикаторная бумага

С развитием науки и появлением индикаторных бумаг установление показателей среды многократно упростилось, поскольку теперь не нужно было иметь готовые жидкие реактивы для каких-либо полевых исследований, чем до сих пор успешно пользуются ученые и криминалисты. Так, на смену растворам пришли универсальные индикаторные бумаги, которые благодаря широкому спектру действия практически полностью убрали необходимость использования любых других кислотно-основных индикаторов.

Состав пропитанных полосок может отличаться у различных производителей, поэтому примерный список входящих веществ может быть следующим:

фенолфталеин (0-3,0 и 8,2-11);
(ди)метиловый желтый (2,9-4,0);
метиловый оранжевый (3,1-4,4);
метиловый красный (4,2-6,2);
бромтимоловый синий (6,0-7,8);
α‒нафтолфталеин (7,3-8,7);
тимоловый синий (8,0-9,6);
крезолфталеин (8,2-9,8).

На упаковке обязательно приведены эталоны цветной шкалы, позволяющие определить pH среды от 0 до 12 (где-то 14) с точностью до одной целой.

Помимо прочего, данные соединения могут использоваться совместно в водных и водно-спиртовых растворах, что делает применение таких смесей очень удобным. Однако некоторые из этих веществ могут быть плохо растворимы в воде, поэтому необходимо подбирать универсальный органический растворитель.

Благодаря своим свойствам кислотно-основные индикаторы нашли свое применение во многих областях науки, а их многообразие позволило создать универсальные смеси, чувствительные к широкой области показателей pH.

Руководитель: учитель

биологии высшей кв.

нительного образования

г. Ростов, 2012

1. Введение_____________________________________________________________ 3

2. Обзор литературы____________________________________________ _______ 4-11

3. Методика исследования _____________________________________________12-14

4. Результаты исследований ____________________________________________15-17

5. Выводы_____________________________________________________________ 18

6. Заключение_____ _____________________________________________________19

7. Литература___________________________________________________________19

8. Приложения__________________________________________________________20

1.Введение

На экскурсии «Сезонные изменения в жизни растений», мы наблюдали явление листопада, и нам стало интересно узнать, почему листья, а также цветы и плоды растений могут изменять свою окраску?

Цель исследования : выяснить причины изменения окраски листьев, плодов, цветов у растений.

Задачи исследования:

· Изучить литературу по данной теме.

· Исследовать вещества, входящие в состав растительного организма.

· Провести опыты, позволяющие выяснить причины изменения окраски пигментов.

· Узнать, какую роль играют в жизни растений и человека растительные пигменты.

Объект исследования: различные части растительного организма

Предмет исследования: растительные пигменты

Гипотеза исследования: мы считаем, что изменение окраски частей растений происходит под влиянием факторов окружающей среды.

Методы исследования: описательный, сравнительный, экспериментальный, биохимический , моделирования.

Методика для проведения опытов взята из книги, Фенчук опыты с растениями.

2.Обзор литературы

Осенние краски

Непременный признак осени - изменение цвета листвы, которое совпадает с началом формирования отделительного слоя. У каждого вида растений своя, характерная окраска листвы. У ольхи, робинии осенняя окраска выражена слабо. Листья липы - желто-зеленого цвета, тополей и берез - желтого. Прекрасны окрашенные в красные тона листья дуба красного, ирги канадской, груши обыкновенной, бересклета европейского.

Это многообразие оттенков обусловлено различным сочетанием в осенних листьях трех групп пигментов: желто-оранжевых каротиноидов, зеленых хлорофиллов и красных антоцианов.

Изменение окраски листьев всегда начинается с прекращения синтеза хлорофилла. Имеющийся в хлоропластах хлорофилл начинает постепенно разрушаться: у одних видов -полностью (листья дуба), у других-частично (слива).

В хлоропластах зеленых листьев всегда присутствуют 2 группы пигментов: зеленые

хлорофиллы и желто-оранжевые каротиноиды. Каротиноиды маскируются хлорофиллом, поэтому в зеленых листьях не заметны. В отличие от хлорофиллов, каротиноиды более устойчивы, осенью распад их идет гораздо медленнее, а у некоторых видов количество их даже возрастает. В конечном итоге цвет листа будет зависеть от того, способен ли данный вид к синтезу в листьях антоцианов.

У деревьев и кустарников, не образующих в листьях антоцианы, в результате осеннего распада хлорофилла становятся заметными каротиноиды, листья приобретают различные оттенки желтого, желто-зеленого цвета.

Игра цветов

Кто не восхищался красками цветущего луга, лесной опушки, осенней листвы, даров сада и поля? Но далеко не всем известно, откуда у природы такая богатая палитра цветов. Всей этой красотой обязаны мы специальным красящим веществам - пигментам, которых в растительном мире известно около 2 тысяч .

Цвет вещества, в том числе и пигмента, определяется его способностью к поглощению света. Если свет, падающий на вещество или какой-либо орган растения, равномерно отражается, они выглядят белыми. Если же все лучи поглощаются, объект воспринимается как черный. Человеческий глаз способен различать до 300 оттенков ахроматического, т. Е. нецветного, серого цвета. Если вещество поглощает только отдельные участки видимой части солнечного спектра, оно приобретает определенную окраску.

Электромагнитные волны с длиной волны 400-700 нм составляют видимую часть солнечного излучения. В этой части спектра выделяются отдельные участки: с длиной волны 400-424 нм - фиолетовый цвет, 424-491 нм - синий, 491-550 нм - зеленый, 550-585 нм - желтый, 585-647 нм - оранжевый, 647-740 нм - красный. Излучение с длиной волны меньше 400 нм - ультрафиолетовая, а с длиной волны более 740 нм - инфракрасная область спектра.

Зрительный аппарат человека способен различать до 10 млн различных хроматических, т. Е. окрашенных, цветов и оттенков. Максимальное цветоразложение солнечного света приходится на 13-15 часов. Именно в это время луг, поле кажутся нам, наиболее ярко и пестро расцвеченными.

Антоцианы – красящие вещества в клетках растений

Широко распространенными в растительном мире красящими веществами являются и антоцианы. В отличие от хлорофилла они не связаны внутри клетки с пластидными образованиями, а чаще всего растворены в клеточном соке, иногда встречаются в виде мелких кристаллов. Антоцианы легко извлечь из любых синих или красных частей растения. Если, к примеру, прокипятить нарезанный корнеплод столовой свеклы или листья краснокочанной капусты в небольшом количестве воды, то скоро она окрасится от антоциана в лиловый или грязно-красный цвет. Но достаточно к этому раствору прибавить несколько капель уксусной, лимонной, щавелевой или любой другой кислоты, как он сразу же примет интенсивную красную окраску. Присутствие антоцианов в клеточном соке растений придает цветкам колокольчиков синий цвет, фиалок – фиолетовый, незабудок – небесно-голубой, тюльпанов, пионов, роз, георгинов – красный, а цветкам гвоздик, флоксов, гладиолусов – розовый. Почему же этот краситель является таким многоликим? Дело в том, что антоциан в зависимости от того, в какой среде он находится (в кислой, нейтральной или щелочной), способен быстро изменять свой оттенок. Соединения антоциана с кислотами имеют красный или розовый цвет, в нейтральной среде – фиолетовый, а в щелочной – синий.

Поэтому в соцветиях медуницы лекарственной можно одновременно найти полураспустившиеся цветки с розоватым венчиком, расцветшие – пурпуровой окраски и уже отцветающие – синего цвета. Это обусловлено тем, что в бутонах клеточный сок имеет кислую реакцию, которая по мере распускания цветков переходит в нейтральную, а потом и в щелочную. Подобные изменения окраски лепестков наблюдаются и у цветков жасмина комнатного, незабудки болотной, синюхи голубой, льна обыкновенного, цикория обыкновенного и сочевичника весеннего. Возможно, такие «возрастные» явления в цветке частично связаны и с процессом его оплодотворения. Имеются сведения, что насекомые-опылители у медуницы посещают только расцветшие розовые и пурпурные цветки. Но только ли окраска венчика при этом служит для них ориентиром?

Естественные красители содержатся не только в цветках, но и в других частях растений, играя многостороннюю роль. Взять хотя бы не бросающуюся в глаза окраску клубней картофеля. У клубней картофеля различная окраска кожуры, глазков, проростков и мякоти также зависит от содержания в них фенольных соединений, иначе называемых биофлавоноидами. Они имеют разнообразную гамму красок: белую, желтую, розовую, красную, синюю, темно-фиолетовую и даже черную. Картофель с черной окраской кожуры клубней растет на его родине на острове Чилоэ. Различная окраска картофельной кожуры и мякоти зависит от содержащихся в них следующих биофлавоноидов: белая – от бесцветных лейкоантоцианов или катехинов, желтая – от флавонов и флавоноидов, красная и фиолетовая – от антоцианов. Группа антоцианов наиболее многочисленна, насчитывает около 10 видов. В нее входят и дающие пурпурный и розовый цвета пионидин, пеларгонидин и мальвидин, и окрашивающие в синий цвет цианидин и дельфинидин, и бесцветный пигмент петунидин. Установлено, что окрашенные клубни картофеля, как правило, богаче необходимыми для нашего организма веществами. Так, например, клубни с желтой мякотью имеют повышенное содержание жира.

За счет способности антоцианов менять свою окраску можно наблюдать изменение цвета клубней картофеля в зависимости от состояния погоды, интенсивности освещения, реакции почвенной среды, применения минеральных удобрений и ядохимикатов. При выращивании картофеля на торфяных почвах, например, клубни часто имеют синеватый оттенок, при внесении фосфорного удобрения они бывают белыми, сульфат калия может придать им розовый цвет. Окраска клубней нередко меняется и под влиянием ядохимикатов, содержащих медь, железо, серу, фосфор и другие элементы.

Сказочная осенняя окраска листьев с оранжевыми, красно-бурыми и красными оттенками тоже зависит от содержания в их клеточном соке антоцианов. Наиболее активному процессу их образования в этот период способствуют понижение температуры, яркое освещение и задержка по этим причинам в листве питательных веществ, особенно сахаров.

Наблюдения свидетельствуют также о том, что фиолетовая окраска семян, листьев и стеблей у растений является индикатором на содержание в них углеводов – сахарозы, фруктозы и глюкозы, в значительной степени обусловливающих холодостойкость растений. По этому характерному показателю (тесту) в перспективе можно будет оперативно вести предварительный отбор на морозоустойчивость и повышенное содержание сахаров, что особенно необходимо при выведении новых сортов многолетних кормовых трав.

В листьях липы мелколистной, березы повислой, вяза шершавого вместо антоцианов в основном содержатся каротиноиды (каротины и ксантофиллы). В этом случае перед листопадом после разрушения хлорофилла листья приобретают золотисто-желтую окраску.

Следовательно, багряные оттенки, в которые окрашиваются многие наши деревья перед листопадом, не играют какой-либо особой физиологической роли, а являются лишь показателем затухания процесса фотосинтеза, предвестником наступления периода зимнего покоя растений.

Откуда же осенью появляются антоциан и ксантофилл? Оказывается, что в зеленых листьях деревьев с самого начала их жизни одновременно содержатся и хлорофилл, и антоциан (или ксантофилл). Однако антоциан и ксантофилл имеют менее интенсивную плотность окраски, поэтому они становятся заметными только после того, как под воздействием определенных условий окружающей среды произойдет разрушение зерен хлорофилла. В ноябре – декабре, когда образование хлорофилла сдерживается недостатком солнечного света и его неполным спектром, у комнатных роз молодые побеги и распускающиеся листья имеют ярко-красный цвет. При ярком солненом освещении они сразу стали бы зелеными.

У некоторых растений изменение зеленой окраски листьев на красную носит обратимый характер. Наглядным примером этого является поведение многих видов алоэ , культивируемых в комнатных условиях. Зимой и ранней весной, пока солнечный свет еще сравнительно слаб, они окрашены в зеленый цвет. Но если эти растения в июне или июле выставить на яркое солнечное освещение, их листья станут красно-бурыми. Перенесение же растений в затененное место снова обеспечит быстрое возвращение листьям зеленой окраски.

Желтая окраска цветков происходит от содержащихся в них флавонов (каротина, ксантофилла и антохлора), которые в соединении со щелочами дают довольно широкий спектр оттенков от ярко-оранжевого до бледно-желтого.

Среди многообразия красок в растительном мире довольно значительное место занимает белый цвет. Но для того чтобы его создать, обычно не нужно никакого красящего вещества. Он обусловлен наличием воздуха в межклеточных пространствах растительных тканей, который полностью отражает свет, благодаря чему лепестки цветка кажутся белыми. Это можно наблюдать на примере цветущих растений нивяника обыкновенного, кувшинки белой, ландыша майского и др. За счет плотного опушения белую окраску имеют и растения эдельвейса альпийского, сушеницы топяной, жабника полевого, мать-и-мачехи. Содержащийся в омертвевших волосках воздух также в результате отражения света делает их опушенную поверхность белой. А белая окраска березовой коры, придающая в любое время года стволам березы нарядный вид, обусловливается наполняющими клетки перидермы снежно-белыми нитевидными кристаллами бетулина («березовой камфоры»).

Влияние элементов природной среды на окраску растений

Под влиянием избытка некоторых элементов в природной среде изменяется окраска листьев, цветков, плодов и других органов растений.

Наиболее часто при избытке того или иного элемента возникает явление хлороза – утрата зеленой окраски, сопровождаемая пожелтением, а иногда даже побелением листьев. Пожелтение может быть сплошным или мозаичным. В основе его лежит более интенсивное разрушение хлорофилла, вызванное активизацией ферментных систем деградации зеленого пигмента, высвобождением хлорофилла из связанного состояния. Вместе с тем в ряде случаев пожелтение вызывается торможением синтеза хлорофилла. Когда же листья белеют, то разрушается не только хлорофилл, но и желтые пигменты – каротиноиды.

К возникновению на листьях белых пятен ведет, например, избыток в почве алюминия . В Фергане у полыней, произрастающих на почвах, содержащих много железа, листья первоначально становятся интенсивно-зелеными, а затем резко изменяют свою окраску на ярко-желтую. Значительная концентрация в почве лития делает листья цитрусовых пятнистыми. Зеленая окраска листьев ананаса и калифорнийского мака на почвах с повышенным содержанием марганца блекнет. Хлороз листьев может развиться вследствие обилия в почве меди.

Избыток подвижного циркония приводит к омертвлению тканей листьев. При этом между отмершими участками могут сохраняться зеленые зоны. Хлороз, вызванный перенасыщением цинка, распространяется от верхушки листа к основанию.

В некоторых случаях листья приобретают не желтую, а иную окраску. Так, например, почернение хвои сосны в ряде случаев может указывать на повышенное содержание в почвах и подстилающих породах платины. Характерные изменения наблюдаются у смолевки, поглотившей много свинца. Ее листья и стебли становятся темно-красными. При избытке меди стебли иногда приобретают багровый оттенок.

Иногда изменяется и окраска плодов. Так, например, у голубики обилие в почве урана приводит к формированию не темно-синих, а белых или зеленоватых плодов. Можно предположить, что это вызвано нарушением синтеза пигментов антоциановой природы в плодах.

Однажды в Восточной Сибири геологи обратили внимание на необычную окраску древесины берез и осин – она была неестественно зеленого цвета. Когда сделали химический анализ ее золы, то в ней оказалось много бария и стронция.

У лиственницы при избытке кобальта разные поколения шишек, а их, как отмечалось, бывает 2-3 за летний сезон, окрашены по-разному. В апреле возникают шишки белого цвета, которые после засыхания сменяются шишками розового цвета. В июне розовые шишки засыхают и опадают, а вместо них появляются желтые. Наконец, в июле вырастают зеленые шишки, но постепенно они становятся зелено-бурыми или даже бурыми. Ученые проследили за изменением содержания кобальта в шишках разного возраста и установили, что в белых, розовых и желтых шишках содержится в 2 раза больше кобальта, чем в зеленых. В буреющих шишках этот элемент снова начинает накапливаться.

Изменение окраски листьев, цветков, плодов и других органов растений – довольно существенный признак, облегчающий геологам поиск полезных ископаемых . Пользуются им издавна. В средние века советовал присматриваться к окраске листвы, ветвей и древесины немецкий специалист в области горного дела и металлургии Георг Агрикола (). Этим признаком руководствуются геологи и в настоящее время, только теперь улавливать цветовые изменения у растений предпочитают не на глазок, а с помощью приборов.

Антоцианы и их полезные свойства

Всякий раз, когда вы лакомитесь вкусными ягодами, задаетесь ли вы вопросом о том, почему матушка-природа наградила их тем или иным насыщенным, радующим глаз цветом. Почему черника такая иссиня-черная, а малина такая сочно-красная? Ответ прост: цвет ягод, а также фруктов и овощей зависит исключительно от таких пигментов-красителей красного, фиолетового, синего и бордового цветов которыми являются антоцианы, содержащиеся в цветках, фруктах, листьях, корнях и стеблях.

Природной функцией антоцианов является окраска кожицы фруктов с целью привлечения представителей фауны и дальнейшего естественного распространения семян, придание ярко-красных и фиолетовых оттенков цветкам для привлечения опыляющих насекомых, а также выполнение роли мощных антиоксидантов для защиты растений от воздействия радикалов, которые образуются в результате процесса метаболизма и под воздействием ультрафиолетового света. Их антиоксидантная функция и есть одной из наиглавнейших причин, почему фрукты и овощи с синей, фиолетовой или красной кожицей или мякотью являются крайне полезным источником пищи для человека.

Ряд исследований продемонстрировал несомненную пользу потребления таких растительных пищевых продуктов, в особенности для уменьшения риска возникновения онкозаболеваний, которые, к сожалению, стали в последнее время весьма распространены. Отдельное исследование антоцианов в лабораторных условиях показало их несомненное положительное воздействие на человеческий организм, его укрепление и оздоровление {6}. Растительные продукты, содержащие антоцианы, помогают бороться со следующими недугами и состояниями:

бактериальные инфекции

воспалительные процессы

К продуктам, содержащим рекордное количество антоцианов, относят:

баклажаны (кожица)

краснокочанную капусту

Таким образом, не лишайте себя удовольствия всласть и от души поесть ягоды, овощи и фрукты в сезон, а также побеспокойтесь об их своевременных заготовках на осенний, зимний и весенний период. Укрепляйте свой организм и радуйте свои вкусовые рецепторы в любое время года!

3. Методика исследования

Опыт 1. Какие пигменты содержатся в зеленом листе

Для опыта нужны свежие листья злаков или комнатных растений , 95-процентный этиловый спирт, бензин, ступка фарфоровая, пробирка, воронка, ножницы, фильтровальная бумага.

Прежде всего получите вытяжку пигментов. Лучше, если вытяжка будет концентрированной, темно-зеленой. Можно использовать листья любых травянистых, но удобнее всего комнатных теневыносливых растений. Они мягче, легче растираются, содержат, как все теневыносливые растения, больше хлорофилла. Хорошим объектом являются листья каллы (белокрыльника), аспидистры, пеларгонии. Менее пригодны для получения хлорофилльных вытяжек листья бегонии, содержащие в вакуолях много органических кислот, которые при растирании листьев могут частично разрушить хлорофилл.

К измельченным листьям (для опыта достаточно 1-2 листа пеларгонии) добавьте 5-10 мл этилового спирта, на кончике ножа СаСО3 (мел) для нейтрализации кислот санточного сока и разотрите в фарфоровой ступке до однородной зеленой массы. Прилейте еще этилового спирта и осторожно продолжайте растирание, пока спирт не окрасится в интенсивно-зеленый цвет. Полученную спиртовую вытяжку отфильтруйте в чистую сухую пробирку или колбу.

Разделение пигментов по методу Крауса

Убедиться в том, что в спиртовой вытяжке наряду с хлорофиллом присутствуют желтые пигменты, можно, используя их различную растворимость в спирте и бензине.

Для опыта нужны спиртовая вытяжка пигментов, бензин, пробирки, пипетка, цветные карандаши.

В пробирку налейте 2-3 мл вытяжки, столько же бензина и 1-2 капли воды. Закройте большим пальцем пробирку, энергично взболтайте в течение 2-3 мин и дайте отстояться.

Жидкость в пробирке разделится на 2 слоя; бензин, как более легкий, будет наверху, спирт - внизу. Оба слоя приобретут различную окраску: бензиновый - зеленую, спиртовой - желтую

Желтый цвет спиртовому раствору придает пигмент ксантофилл.

В бензиновом слое находятся 2 пигмента: хлорофилл и каротин, который не заметен из-за интенсивно-зеленого цвета хлорофилла.

1. Мелко нарезанные листья краснокочанной капусты (синевато-красная их окраска обусловлена антоцианом) поместите в чистую пробирку или колбу и залейте холодной дистиллированной (можно кипяченой) водой. Установите, выделяется ли в воду красящее вещество из клеток капусты.

2. Прокипятите содержимое пробирки на спиртовке. Выясните, как изменилась окраска воды.

3. Часть воды, окрашенной антоцианом, отлейте в чистую пробирку и добавьте несколько капель раствора щелочи. Установите, как изменяется окраска антоциана.

4. В эту же пробирку прилейте небольшое количество соляной и уксусной кислоты. Пронаблюдайте, как изменится окраска жидкости в пробирке.

Для опыта нужны листья нижних ярусов настурции большой, которые уже закончили рост, но еще не имеют внешних признаков старения, стакан, лист черной бумаги.

Половину листовой пластинки закройте с двух сторон черной бумагой. Лист поместите в стакан с водой и поставьте в хорошо освещенное место. Спустя 4-5 дней снимите бумагу, сравните цвет половинок листа.

Стареющий, но еще сохранивший зеленый цвет лист любого светолюбивого растения опустите в стакан с водой так, чтобы только половина его находилась под водой.

Для этого закресант лист в прорези укрывающей стакан плотной бумаги или пропитанной парасанто марли. Стасан поставьте в темное место.

Через 3-5 дней отметьте результаты опыта.

Опыт 5.Обесцвечивание антоцианов сернистым газом

Сернистый газ оказывает на антоцианы удивительное действие - они обесцвечиваются: красные, синие цветки превращаются в белые.

Для опыта нужны цветки с красными и синими лепестками, стеклянный колпак, пригодный для обработки в нем цветков сернистым газом, кусочек серы или лабораторная установка для получения сернистого газа, ложка для сжигания веществ. Опыт проводится в вытяжном шкафу или вне помещения, так как сернистый газ раздражающе действует на органы дыхания человека.

Поместите 1-2 цветка (без воды) под стеклянный колпак и заполните пространство внутри колпака сернистым газом. Для этого в ложке зажгите кусочек серы и внесите в камеру, где находятся цветки. Лучше использовать лабораторную установку. Заполните сосуд сернистым газом с помощью газоотводной трубки.

Плотно закройте камеру. Наблюдайте постепенное, в течение 15-30 мин, обесцвечивание лепестков венчика.

Опыт 6

Для опыта нужны 2 растения узумбарской фиалки: одно - образующее соцветия розового цвета, второе - голубого, розовый раствор перманганата калия и раствор железоаммиачных или алюмокалиевых квасцов, либо сульфата железа (II) или сульфата алюминия (II) (4-5 г/л).

Голубую фиалку 1-2 раза в неделю поливайте розовым раствором перманганата калия, розовую - раствором соединений железа или алюминия. Из почвы окрашенные растворы поступают в растения и накапливаются в клетках, что вызывает в первом случае изменение окраски лепестков венчика с синей на розовую, а во втором - с розовой на голубую.

Именно на способности растений изменять свой внешний вид в зависимости от химического состава почвы и воздуха основан биогеохимический метод поиска месторождений полезных ископаемых.

4. Результатыисследований

Опыт 1.Вытяжка зеленого и желтых пигментов.

Крепкая спиртовая вытяжка из зеленых листьев при рассматривании ее в проходящем свете выглядит изумрудно-зеленой, в отраженном же свете флюоресцирует (отсвечивает) вишнево-красным оттенком. Вместе с сантофилла в спирт переходят и желтые пигменты. Чтобы отделить их, в вытяжку следует налить немного бензина. Взболтав смесь, через некоторое время можно заметить, что бензин, как более легкий, всплывет наверх, тогда как слой спирта останется внизу(приложение 2). При этом бензин будет иметь изумрудную окраску, спирт же примет золотисто-желтый цвет от оставшихся в нем желтых пигментов листа - сантофилла и каротина. Отделение хлорофилла от желтых пигментов основано на том, что он обладает большей растворимостью в бензине, чем в спирте.

Вывод : в результате опыта мы убедились в том, что в горячем спирте клетки погибают, и фермент хлорофилл выходит в спиртовой раствор. Лист герани обесцвечивается. Таким образом мы доказали наличие в листьях растения зеленогои желтого пигментов.

Опыт 2. Выделение антоцианов. Изменение цвета под действием кислот и щелочей

Выводы: из живых клеток цветков узумбарской фиалки антоциан не выделяется, поэтому вода в пробирке остается бесцветной; при кипячении клетки гибнут, поэтому антоциан проникает через их стенки в воду. При добавлении раствора щелочи красноватая окраска антоциана изменяется – синеет, а при добавлении кислоты вновь становится красной (приложение 3).

Наличием антоциана объясняется не только яркая окраска многих осенних листьев деревьев и кустарников, но и красноватая, синяя, голубая, фиолетовая окраска венчиков многих цветков, красноватых чешуй некоторых сортов репчатого лука, многих плодов растений.

Опыт 3. Влияние условий освещения на пожелтение листьев

Через 5 дней мы сняли бумагу и сравнили половинки листа. Хорошо были заметны различия в окраске: освещенная часть зеленая, а затемненная - желтая (приложение 4). Мы также сравнили устойчивость хлорофилла в листьях различных видов растений (таблица 1)

Таблица №1

	Начало листопада	Конец листопада

1. результаты опыта свидетельствуют, что снижение интенсивности и продолжительности освещения листьев ускоряет распад молекул хлорофилла в хлоропластах.

2. у разных видов растенийскорость распада хлорофилла различна. Это проявляется в неодновременности развития осенней окраски. Например, у березы это может проявляться в течение двух месяцев.

Опыт 4. Необходимость кислорода для разрушения хлорофилла

Через 3-5 дней стали заметны различия в окраске листа: находившаяся в воде часть сохранила зеленый цвет, другая-пожелтела (приложение 5).

Вывод: уменьшение скорости распада хлорофилла в той части листа, которая находилась в воде, свидетельствует, что в разрушении хлорофилла важную роль играет процесс дыхания. Содержание кислорода в воде намного ниже, чем в воздухе.

Опыт5. Обесцвечивание антоцианов сернистым газом

Для проведения опыта мы взяли лепестки трех цветов комнатной герани – белого, розового и красного. В результате воздействия сернистого газа они постепенно начали обесцвечиваться. В течение 15-30 мин, началось постепенное обесцвечивание лепестков венчика. Полное обесцвечивание мы заметили только на следующий день. После чего мы достали цветки изпод колпака и поставили в стаканы с водой. Сернистый газ постепенно улетучился, и лепестки приняли частично исходный цвет. Восстановление цвета происходило значительно медленнее, чем обесцвечивание (приложение 7).

Выводы: сернистый газ вызывает переход антоцианов в бесцветную форму. Бесцветные формы антоцианов достаточно широко распространены, например, в листьях, кожице и мякоти плодов некоторых растений (винограда , яблони). При определенных условиях они способны переходить в окрашенные формы.

Опыт 6 . Влияние ионов металлов на окраску цветков узумбарской фиалки

К сожалению, этот опыт мы провести не успели, но нашли в литературе описание воздействия ионов алюминия на окраску распространенного растения – гортензии. Оказывается, что г олубой цвет цветков гортензии связан с присутствием в клеточном соке красного пигмента - антоциана, который может изменять свой цвет. Причиной служат ионы алюминия. В кислой почве ионы алюминия находятся в растворенном состоянии, в то время как при щелочной реакции они связываются известью. По этой причине некоторые сорта гортензий в сильно кислой среде цветут голубым цветом, в менее кислой среде - красным или розовым. Белые гортензии своей окраски не меняют.

Вывод: из почвы растворы поступали в растение и накопились в клетках, что вызывало изменение окраски лепестков венчика.

На способности растений изменять свой внешний вид, в зависимости от химического состава почвы и воздуха, основан биогеохимический метод поиска месторождений полезных ископаемых.

5. Выводы

1. В растительных клетках чаще всего встречаются зеленые пигменты хлорофиллы, желто-оранжевые каротиноиды, красные и синие антоцианы.

2. Различные факторы внешней среды (освещенность растений, температура воздуха, водоснабжение) оказывают влияние на окраску листьев.

3. В осенних листьях происходит повреждение в сосудистой системе, нарушается поток питательных веществ, происходит их застой, что способствует образованию антоциана. Таким образом, багряные оттенки, в которые окрашиваются деревья во время листопада, не являются каким-либо особым приспособлением. Они свидетельствуют лишь о происходящем затухании жизнедеятельности в листьях в связи с подготовкой растений к зимнему периоду покоя.

4. Цвет антоцианов определяется не только кислотностью клеточного сока, но и способностью образовывать сложные соединения с металлами.

5. Пигменты придают тканям яркую окраску, привлекая опылителей, ранней весной превращают световую энергию в тепловую и защищают растения от холода. Оказывают положительное воздействие на человеческий организм, его укрепление и оздоровление.

6.Заключение

Присутствие пигментов в растениях имеет большое значение, как для самих растений, так и для человека.

Изменение окраски цветка является сигналом для опылителей, сообщающим о том, какие цветки раскрылись недавно, т. е. с большей вероятностью содержат пищу.

В молодых побегах и листьях некоторых растений антоцианы ранней весной превращают световую энергию в тепловую и защищают их от холода.

Именно на способности растений изменять свой внешний вид, в зависимости от химического состава почвы и воздуха, основан биогеохимический метод поиска месторождений полезных ископаемых.

Для быстрого определения потребности сельскохозяйственных культур в микро - и макроэлементах питания дополнительные возможности представляет визуальная диагностика. Основа этого метода состоит в том, что при недостатке или избытке элементов питания происходит нарушение нормального обмена веществ в растениях, что приводит к изменению формы и окраски стеблей и листьев, к появлению на этих органах участков отмерших тканей.

7. Литература

1. "Зеленые оракулы" - Москва: Мысль, 1989 - с.190

2. , Фенчук опыты с растениями: Кн. для учащихся.-Мн.: Нар. асвета, 1991.-208 с.: ил.

3. Петров в жизни леса. М.: Наука, 1981.

4. Рейвн П., Эверт Р. Современная ботаника. М.: Мир, 1990.

5. http://*****/2012/05/28/antociany-i-ih-poleznye-svoystva. html

6. http://www. *****/7-1.html

Приложение 1

Рассказ «Говорящие цветы»

«Как только мы спустились с горы в долину, мой провожатый сразу забыл про меня Он бросился собирать цветы. Это была долина цветов.

Геолог торопливо срывал их, внимательно рассматривал, что-то записывал. Губы его беззвучно шевелились.

Казалось, что он разговаривает с цветами. Будто он их о чем-то спрашивает, а они ему отвечают.

«Уж геолог ли он?- подумал я - Может, он ботаник или поэт?»

Что вы там шепчете? - спросил я громко.

Я нашел клад! - ответил геолог - В этой долине глубоко под землей спрятаны несметные сокровища!

Это кто же вам сказал? - удивился я

Они сказали,- крикнул геолог - Цветы. «Неплохо,- подумал я - То цветы - поджигатели, то подземные, то говорящие».

Наши цветы такие!- выкрикивал геолог - Им известны все клады, спрятанные в земле Нужно только

понимать их язык - они все расскажут».

Из книги Н. Сладкова «Планета чудес, или невероятные приключения путешественника Парамона»

Приложение 2

Вытяжка пигментов

192" height="74" bgcolor="white" style="border:.75pt solid black; vertical-align:top;background:white"> 231" height="66" bgcolor="white" style="border:.75pt solid black; vertical-align:top;background:white">