ZDI Schülerversuch zum Thema Chlorophyll - HS-OWL

Chlorophylltrennung
HEx-Lab, Höxteraner Experimentierlabor
Chlorophylltrennung
Alle Arbeiten mit Lösungsmitteln (Petrolether, Aceton) werden im Abzug
durchgeführt!
Aufgaben
1. Herstellung eines Rohchlorophyllextraktes aus frischem, grünen
Pflanzenmaterial
2. Extraktion der Blattfarbstoffe
3. Dünnschichtchromatographische Trennung der Inhaltsstoffe
4. UV-Vis Spektren der getrennten Substanzen
5. Auswertung und Interpretation
1. Herstellung des Rohchlorophyllextraktes
Chemikalien und Geräte
Frisches grünes Pflanzenmaterial, Schere oder Messer, Mörser, Pistill, Seesand,
Calciumcarbonat (CaCO3), Aceton, Petrolether, Filter, Filterpapier, Filtriergestell,
Becherglas, Messzylinder, Pipetten
Durchführung
Etwa 2 bis 5 g des Pflanzenmaterials werden mit der Schere oder einem Messer in
kleine Stücke geschnitten und in den Mörser gegeben. Hinzu kommt jeweils eine
Spatelspitze Seesand und Calciumcarbonat. Mit dem Pistill werden nun die
Pflanzenteile kräftig zermahlen. Anschließend werden etwa 20 ml Aceton und 3 ml
Petrolether hinzugefügt und weiter gemörsert bis eine dunkelgrüne Flüssigkeit
entsteht. Dieser entstandene Rohchlorophyllextrakt wird nun durch ein Papierfilter in
ein Becherglas filtriert. Um einen runden Papierfilter in eine Trichterform zu falten,
wird dieser zweimal über die Mitte gefaltet und anschließend rund geöffnet.
2. Extraktion der Blattfarbstoffe
Chemikalien, Geräte
Scheidetrichter, Petrolether, 10%ige Natriumchlorid – Lösung, Messzylinder,
Becherglas, demineralisiertes Wasser (dem. Wasser), Erlenmeyerkolben,
Natriumsulfat (Na2SO4)
Durchführung
Der filtrierte Rohchlorophyllextrakt wird in einen Scheidetrichter gegeben (dabei
darauf achten, dass der Hahn unten geschlossen ist) und mit 20 ml Petrolether und
20 ml 10%ige Natriumchlorid-Lösung vermischt. Nun wird der Scheidetrichter mit
einem Stopfen verschlossen. Der Scheidetrichter wird in beide Hände genommen
(eine Hand hält den Stopfen, die andere den Hahn) und mehrmals vorsichtig unter
geschüttelt. Nach etwa 3-mal Schütteln wird der Scheidetrichter mit dem Hahn nach
1
Chlorophylltrennung
HEx-Lab, Höxteraner Experimentierlabor
oben gehalten und vorsichtig entlüftet. Anschließend wird weiter geschüttelt und
wieder entlüftet. Dieser Vorgang wird mehrmals wiederholt.
Danach lässt man die Phasen absetzen. Haben sich die beiden Phasen sauber
voneinander getrennt verwirft man die untere wässrige Phase (Stopfen abnehmen,
Ablaufen lassen in ein Becherglas und im Ausguss entsorgen).
Die obere Schicht wird nun noch 3-mal mit jeweils 5ml dem. Wasser gewaschen.
(5ml dem. Wasser in den Scheidetrichter geben, schütteln, entlüften, absetzen
lassen, wässrige Phase ablaufen lassen, 3x wiederholen).
Anschließend wird der Extrakt in einen Erlenmeyerkolben gegeben und mit etwa 4
Spatelspitzen Na2SO4 getrocknet. Der gewonnene Extrakt wird nun vorsichtig in
einen Erlenmeyerkolben mit Glasschliff dekantiert und mit einem passenden
Glasstopfen verschlossen.
3. Dünnschichtchromatographische Trennung des Extraktes
Chemikalien, Geräte
Petrolether,
Petroleumbenzin,
2-Propanol,
Messzylinder,
Dünnschichtchromatographiekammer, Dünnschichtchromatographieplatte, Bleistift, Glaskapillare
Durchführung
Das Laufmittelgemisch aus Petrolether, Petroleumbenzin und 2-Propanol (5:5:1) wird
hergestellt. Es werden ungefähr 20 ml pro Kammer benötigt. Das Gemisch wird in die
Laufkammer eingefüllt und die Kammer sofort verschlossen.
Auf der Dünnschichtchromatographieplatte, im Folgenden als DC-Folie bezeichnet,
wird mit einem weichen Bleistift vorsichtig eine Startlinie markiert (in ca. 1cm Abstand
parallel zur unteren Kante). Nun gießen sie etwas von dem Extrakt auf ein Uhrglas
und nehmen mit der Glaskapillare den Extrakt auf. Vorsichtig (die weiße Schicht darf
nicht angekratzt werden) trägt man mit der Glaskapillare linienförmig den Extrakt auf
die Startlinie auf. Man lässt das Lösungsmittel verdampfen und wiederholt den
Vorgang mehrmals.
Wenn der Extrakt konzentriert genug aufgetragen ist, stellt man die DC-Folie in die
Chromatographiekammer, schließt diese sofort wieder und beobachtet, wie sich das
Chromatogramm entwickelt.
4. Aufnahme von UV-Vis-Spektren und Zuordnung der Substanzen
Chemikalien und Geräte:
Cutter bzw. Haushaltsmesser, Blatt Papier, kleiner Trichter, Küvette, ca. 3ml
Laufmittel, Fotometer
Durchführung
Nach Beendigung der Laufzeit (ca. 20 min) wird die DC-Folie aus der Kammer
genommen und an der Luft getrocknet. Nach einer kurzen Besprechung wird
bestimmt, welche Banden spektroskopisch untersucht werden sollen. Diese werden
dann mit einem Cuttermesser oder einem einfachen Haushaltsmesser vorsichtig von
der Platte gekratzt und die Substanz auf einem darunter liegenden Blatt Papier
gesammelt. Dieses faltet man in der Mitte und überführt die abgekratzte Substanz
2
Chlorophylltrennung
HEx-Lab, Höxteraner Experimentierlabor
mithilfe eines kleinen Trichters in eine Küvette. Die Küvette wird mit Laufmittel zu ¾
gefüllt, mit einem Stopfen verschlossen und einmal kräftig geschüttelt. Nach kurzer
Absetzzeit ist die Probe bereit für die Messung am Fotometer. Hierfür gehen wir in
ein Nachbarlabor zum Fotometer und nehmen dort die UV-Vis-Spektren der Stoffe
auf.
Die Aufnahme der Absorptionsspektren der Chlorophylle a und b wird mit dem Gerät
Shimadzu UV-MNI-1240 mit angeschlossener Software UV-Probe durchgeführt.
Nach Aufnahme der Spektren können diese ausgedruckt werden. Anhand der
Spektren soll zugeordnet werden, welche Lösung Chlorophyll a und welche das
Chlorophyll b enthält. Dazu werden die Spektren mit denen aus der Literatur
(Wikipedia tut’s auch) verglichen.
Entsorgung, Reinigung und Abschluss des Praktikums
Zum Ende des Praktikums werden übrig gebliebene Lösemittel stehen gelassen und
wässrige Lösungen über den Ausguss entsorgt.
Es werden alle benutzten Geräte mit Spülmittel und Wasser gereinigt. Anschließend
werden diese mit viel dem. Wasser abgespült und zum Trocknen auf ein Papier
gelegt bzw. gestellt.
Bevor das Labor verlassen wird, müssen die Hände gründlich gewaschen werden.
Die gewonnenen Spektren können addiert werden und geben in der Summe das
Wirkungsspektrum der Fotosynthese wider. Warum ist es sinnvoll für die Pflanzen,
verschiedene Chlorophylle zu besitzen?
3