Każdej jesieni park za oknem zamienia się w gigantyczną paletę farb, a dzieci pytają, kto to wszystko pomalował. Odpowiedź jest zaskakująca, bo żółć, pomarańcz i czerwień wcale nie pojawiają się w liściach nagle, tylko przez cały rok czekają ukryte pod zieloną warstwą. Wystarczy słoik, odrobina alkoholu i zwykły filtr do kawy, żeby zobaczyć te barwniki na własne oczy i przekonać się, że jesienny spacer może zakończyć się prawdziwym laboratorium w kuchni.
Skąd bierze się kolor liści
Latem liście są zielone, ponieważ zawierają ogromne ilości chlorofilu, czyli barwnika odpowiedzialnego za fotosyntezę. Roślina wychwytuje nim światło słoneczne i zamienia je w cukry, dlatego produkuje i odnawia chlorofil bez przerwy, a jego intensywna zieleń przykrywa wszystkie pozostałe barwniki. Gdy dni stają się krótsze, a noce chłodniejsze, drzewo przygotowuje się do zimy, przestaje odbudowywać chlorofil, a ten, który już jest, stopniowo się rozkłada. Wtedy na scenę wchodzą kolory, które były w liściu od zawsze.
Żółć i pomarańcz: karotenoidy
Karotenoidy to te same związki, które nadają kolor marchewce, dyni czy kukurydzy. Obecne są w liściu przez cały sezon, ale dopiero jesienią, gdy zielony barwnik znika, stają się widoczne. Właśnie dlatego liście brzozy, lipy czy kasztanowca przybierają złocisty odcień, a dzieci mogą się dowiedzieć, że dynia na stole i liść pod nogami mają ze sobą więcej wspólnego, niż się wydaje.
Czerwień i fiolet: antocyjany
Z czerwonymi liśćmi klonu, winobluszczu czy dębu czerwonego sprawa wygląda inaczej, ponieważ antocyjany powstają dopiero jesienią, kiedy w liściu gromadzą się cukry. Najintensywniejsze barwy pojawiają się po słonecznych dniach i chłodnych, ale niemroźnych nocach, co tłumaczy, dlaczego jedne jesienie są bardziej kolorowe od innych. Antocyjany reagują też na odczyn środowiska, więc w kwaśnym soku komórkowym dają czerwień, a w mniej kwaśnym skręcają w stronę fioletu.
Chromatografia bibułowa, czyli jak rozdzielić barwniki
Chromatografia to metoda, którą chemicy stosują do rozdzielania mieszanin na poszczególne składniki. Zasada jest prosta: rozpuszczalnik wędruje w górę po papierze dzięki zjawisku kapilarnemu i zabiera ze sobą barwniki, ale każdy z nich porusza się z inną prędkością. Lekkie, słabo przywierające do papieru cząsteczki wędrują wysoko, a te, które mocno się z nim wiążą, zostają blisko dołu. Efekt to kolorowe pasy ułożone jeden nad drugim, jakby ktoś rozłożył liść na czynniki pierwsze.
Czego potrzebujesz
- kilka świeżych liści w różnych kolorach, zielonych i żółtych, a jeśli się uda, także czerwonych,
- małe słoiczki, po jednym na każdy rodzaj liścia,
- alkohol izopropylowy lub inny spirytus o wysokim stężeniu, który dostaniesz w drogerii albo aptece,
- filtry do kawy lub biała bibuła filtracyjna pocięte w paski,
- łyżka lub patyczek do rozgniatania liści,
- ołówek albo patyczek do szaszłyków, o który zawiesisz papier,
- miska z ciepłą wodą z czajnika.
Jak przeprowadzić doświadczenie
Porwij liście na drobne kawałki i wrzuć je do słoiczka, po czym zalej alkoholem tak, aby ledwo je przykrył. Następnie rozgnieć zawartość łyżką, żeby barwniki przeszły do płynu, i postaw słoiczek w misce z ciepłą, ale nie wrzącą wodą na około pół godziny. Roztwór powinien zabarwić się na intensywny kolor, a jeśli jest zbyt jasny, dodaj więcej liści. Potem przytwierdź do ołówka pasek bibuły tak, by jego dolny koniec dotykał płynu, ale nie leżał na dnie, i zostaw całość w spokoju. Po godzinie lub dwóch na papierze pojawią się pasy zieleni, żółci, a czasem odcienie oliwkowe i pomarańczowe.
Ta część doświadczenia wymaga obecności dorosłego, ponieważ alkohol jest łatwopalny. Pracuj z dala od otwartego ognia, dbaj o przewietrzone pomieszczenie i pamiętaj, że ciepłą wodę do miski nalewa opiekun, a nie dziecko.
Co zobaczysz na papierze
W zielonym liściu na bibule ujawnią się przynajmniej dwie odmiany chlorofilu, zwykle w odcieniach niebieskozielonym i żółtozielonym, a wyżej pomarańczowe i żółte pasy karotenoidów. To one przebiegną najdalej, ponieważ są słabiej związane z papierem i chętnie płyną razem z rozpuszczalnikiem. W liściu żółtym zieleń będzie bardzo blada albo jej w ogóle zabraknie, za to żółtego barwnika pojawi się więcej, co jest dobrym dowodem na to, że kolory jesieni nie są malowane od nowa, tylko odsłonięte.
Czerwone liście potrafią sprawić niespodziankę, bo antocyjany są bardziej polarne i zwykle zostają nisko przy linii startu albo wcale nie chcą wędrować w takim rozpuszczalniku. Jeśli więc doświadczenie z czerwonym liściem nie wyjdzie tak spektakularnie, jak zakładasz, to nie porażka, tylko okazja do rozmowy o tym, że różne substancje zachowują się odmiennie i że dobór rozpuszczalnika ma w chemii ogromne znaczenie. Naukowcy uczą się właśnie na takich pozornie nieudanych próbach.
Jak zamienić doświadczenie w przygodę
Najlepsze efekty daje porównanie liści z różnych gatunków drzew, a także tych samych liści zebranych we wrześniu i pod koniec października. Dzieci mogą przed doświadczeniem zgadywać, ile pasów zobaczą, a po nim rysować własne wyniki i układać z pasków bibuły jesienne kolaże. Starsi uczniowie chętnie zmierzą, jak daleko dotarł każdy barwnik, i policzą wartość, którą chemicy nazywają współczynnikiem opóźnienia, co bardzo dobrze łączy zabawę z matematyką.
Jeśli wolisz, żeby eksperyment poprowadził ktoś, kto robi to na co dzień, zajrzyj do oferty Chemical-World. Nasi animatorzy przygotowują jesienne warsztaty dla przedszkoli, szkół, urodzin i eventów, dopasowane do wieku uczestników i pełne efektów, które dzieci zapamiętają na długo. Napisz do nas albo zapytaj o wolny termin, a chemia zawita tam, gdzie tylko jej potrzebujesz.