MINT-PdM-Mar2009-Loesung-Alles im grünen Bereich_mod-ZMK

MINT / Chemie:
Problem des Monats
Lösung für März 2009
Alles im grünen Bereich
zu 1.) Recherche zu Chromatographie:
Das Wort stammt aus dem Griechischen und bedeutet "mit Farbe
schreiben" (chroma = Farbe, graphein = schreiben). In der Chemie bezeichnet dieser Begriff
bestimmte Techniken zur analytischen Trennung von Stoffen. Man unterscheidet: Papier-,
Dünnschicht- und Gaschromatographie. Bei der Papierchromatographie werden
Stoffgemische aufgrund der unterschiedlichen Löslichkeit in Wasser oder anderen Lösungsmitteln
und der Haftung (Adsorption) am Papier in ihre Komponenten aufgetrennt.
Da das Verhalten der Reinstoffe bei einer Trennung durch z.B. Papierchromatographie
unter Einhaltung konstanter Bedingungen immer zu denselben Ergebnissen führt, dient
das Verfahren der Chromatographie auch zur Identifikation von Stoffen.
Der russische Biologe M. Tswett verwendete zu Beginn des 20. Jahrhunderts erstmalig
das Verfahren der Chromatographie zur Trennung von Pflanzenfarbstoffen. In den 40er
Jahren leistete E. Chargaff mittels chromatographischer Untersuchungen einen wesentlichen
Beitrag zur Aufklärung der Struktur der Erbsubstanz (DNA).
zu 2.) Beobachtung:
Alle drei Stoffe (Smarties-Farbstoff, Eierfarbe, Blattfarbstoff) sind zunächst grün. Nach Auftrag
auf das Papier liegen hier mehr oder weniger intensiv grün gefärbt Flecken vor, die
zunächst verlaufen, sobald das Wasser / das Gemisch aus Wasser und Brennspiritus in
das Filterpapier aufgesaugt wird.
Mit Wasser entstehen bei Smarties- und Eierfarben ein gelblicher, mehr zur Mitte hin gelegener
Farbring und ein bläulicher Farbring, der weit zum Rand des Filterpapiers gelegen
ist. Wenn die Chromatographie beendet ist, ist der grüne Farbstoff nicht mehr sichtbar.
[Bei manchen Schokolinsen, die nicht mit synthetischen Farbstoffen, sondern mit Pflanzenfarbstoffen
gefärbt sind, entsteht nur ein weiter ausgedehnter grüner Farbring.] Bei
dem aus den Spinatblättern gewonnenen grünen Farbstoff lässt sich bei diesem Experiment
ebenfalls nur eine Ausweitung des aufgetragenen Flecks beobachten.
In den Experimenten mit dem Brennspiritus-Wassergemisch stimmen die Beobachtungen
bei den Farbstoffen der Smarties- / Eierfarbe weitgehend mit denen des ersten Experiments
überein. Beim Farbstoff des Spinatblattes entstehen mit dem Brennspiritus-
Wassergemisch ein zur Mitte hin gelegener gelber Farbring und nach außen hin ein grünlicher,
der teils am äußersten Rand eine Blaugrünfärbung aufweist. (Diese verblasst aber
innerhalb von wenigen Stunden).
© 2009 Landrat-Lucas-Gymnasium, Leverkusen

zu 3.) Auswertung:
MINT / Chemie:
Problem des Monats
Lösung für März 2009
Die grünen Farbstoffe sind keine Reinstoffe, sondern Gemische aus gelben und blauen
(Smarties- / Eierfarbe) bzw. gelben und grünen Farbstoffen (Blattfarbstoff). Diese Gemische
werden mithilfe der Chromatographie getrennt. Farbstoffe, die gut in Wasser löslich
sind, werden schnell mit dem Wasser, was durch das Papier zum Rand gesaugt wird, mitgerissen.
Stoffe, die besser am Papier haften, werden dort länger festgehalten. So kommt
es zur Trennung.
Bei der Verwendung alternativer Lösungsmittel (hier Brennspiritus-Wassergemisch) verändert
sich das Verhalten der Stoffe. Solche, die in Brennspiritus löslich sind, werden nun
durch diesen aus dem Gemisch heraus gelöst und werden im Lösungsmittel an den Papierfasern
entlang transportiert, ohne intensiv an ihnen zu haften. Durch die Veränderung
des Lösungsmittels kann man also zu einer weiteren Auftrennung von Stoffgemischen
kommen.
zu 4.) Recherche:
Chlorophyll stammt aus dem Griechischen und bedeutet frisches Blatt (chloros = frisch
phyllon = Blatt). Chlorophyll ist der Farbstoff, durch den die Blätter und übrigen grünen
Pflanzenteile ihre Färbung erhalten. Er kommt in den Chloroplasten der Pflanzenzellen vor
und ist hier von besonderer Bedeutung für die Fotosynthese. Mithilfe dieses Farbstoffs
nutzen die Pflanzen die Sonnenenergie, um aus den energiearmen anorganischen Stoffen
Kohlenstoffdioxid und Wasser energiereiche organische Substanzen (Zucker) aufzubauen.
Die hierfür notwendige Energie wird vom Chlorophyll aus dem Sonnenlicht aufgenommen,
umgewandelt und an die Orte der Synthese weitergeleitet.
© 2009 Landrat-Lucas-Gymnasium, Leverkusen