I pigmenti fotosintetici sono molecole che assorbono e riflettono determinate lunghezze d’onda della luce visibile, il che li fa apparire “colorati”. Diversi tipi di piante sintetizzano pigmenti fotosintetici come la clorofilla e i carotenoidi. Poiché assorbono ed emettono luce a lunghezze d’onda diverse, queste molecole sono di vari colori, principalmente verde, giallo e rosso. L’esperienza prevede l’estrazione dei pigmenti fotosintetici presenti nelle foglie mediante solventi organici e la loro successiva separazione mediante cromatografia su strato sottile.
Questo esperimento è presente anche nella versione per le scuole secondarie di II grado: Pigmenti fotosintetici
Scheda esperimento
| Classi | 1° anno |
| Tipologia | Strumentazione semplice |
| Durata | 2h |
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Scheda sintetica delle attività
- Allestire le postazioni con tutto il materiale e la strumentazione necessaria per l’esperimento
- Suddividere la classe in gruppi di tre/quattro studenti
- Fornire ai gruppi il protocollo dell’esperienza
- Triturare le foglie ed estrarre da esse i pigmenti fotosintetici
- Effettuare la cromatografia per separare i diversi pigmenti fotosintetici
- Valutazione formativa degli alunni
Risorse
- Mortaio e pestello
- Beuta
- Cilindro graduato
- Barattolo di vetro
- Carta da filtro
- Strisce per cromatografia (o in alternativa cartoncino ruvido da disegno)
- Imbuto
- Alcol etilico denaturato
- Acetone
- Righello e matita
- Pipetta Pasteur
- Foglie verdi di diverse piante
Prerequisiti
- Conoscere la struttura della foglia e della cellula vegetale
- Conoscere gli aspetti generali della fotosintesi
- Conoscere la differenza tra organismi autotrofi ed eterotrofi
Obiettivi di apprendimento
- Comprendere che la vita non sarebbe possibile senza le piante
- Comprendere il ruolo delle foglie e della clorofilla nel processo fotosintetico
- Verificare la presenza di pigmenti diversi nelle foglie verdi mediante la loro estrazione e separazione
- Utilizzare le conoscenze di base e il metodo scientifico per giungere a conclusioni coerenti
Dotazioni di sicurezza
L’acetone è un prodotto chimico che deve essere utilizzato con cautela sotto la supervisione di un docente e in un’area ben ventilata.
Svolgimento
Premessa
La clorofilla è un pigmento utilizzato dalle foglie per assorbire la luce e convertire l’energia luminosa in energia chimica durante la fotosintesi. La clorofilla e gli altri pigmenti fotosintetici si estraggono dalle foglie utilizzando alcol etilico. Tramite cromatografia su strato sottile è possibile separare i diversi pigmenti fotosintetici.
Realizzazione
- Lavare bene le foglie ed asciugarle.
- Spezzettare le foglie (togliendo sempre prima il gambo) con l’aiuto di forbici e collocare i pezzettini all’interno del mortaio (figura 1) dove verranno pestate con il pestello per circa un minuto.
- Versare circa 10 ml di alcol etilico nel mortaio e pestare ancora fino ad ottenere una poltiglia verde scuro (figura 2).
Figura 1: le foglie con gambo
e poste nel mortaio private di gambo
Figura 2: poltiglia verde scuro da ottenere
4. Lasciar riposare il composto così ottenuto per qualche minuto.
5. Alloggiare un foglio di carta da filtro su un imbuto e collocarlo su una beuta.
6. Versare la poltiglia di foglie pestate ed etanolo sulla carta da filtro (figura 3).
7. Mentre si aspetta che avvenga la filtrazione, preparare la striscia di carta da cromatografia tracciando una linea con la matita ad 1,5 cm dal bordo.
8. Versare qualche ml di acetone in un barattolo di vetro raggiungendo circa 1 cm dal fondo.
9. Prendere con la pipetta Pasteur un po’ di filtrato e metterne una goccia sulla linea tracciata sulla striscia di carta da cromatografia (figura 4).
Figura 3: fase di filtrazione
Figura 4: la goccia di filtrato lungo la linea tracciata sulla carta da cromatografia
10. Immergere la striscia di carta da cromatografia con cura nel nell’acetone. La linea tracciata con la matita su cui è stata depositata la goccia di filtrato dovrebbe trovarsi circa 0,5 cm sopra il livello dell’acetone. Fare in modo che la striscia di carta da cromatografia rimanga in verticale (figura 5).
11. Aspettare una decina di minuti e osservare il risultato (figura 6).
Figura 5: la striscia di carta per cromatografia immersa nell’acetone
Figura 6: risultato ottenuto
Note e storia
La clorofilla è di colore verde in quanto questo pigmento assorbe la luce blu e rossa, ma non quella verde. Nonostante nelle foglie ci siano pigmenti di diverso colore (giallo, rosso e verde), le foglie sono in genere verdi perché la clorofilla è spesso il pigmento in esse più abbondante. La clorofilla è utilizzata dalla foglia per assorbire la luce e convertire l’energia luminosa in energia chimica, utilizzata dalla foglia e dall’intera pianta per svolgere i suoi processi vitali.
In questo esperimento i vari pigmenti vengono estratti dalla foglia utilizzato come solvente l’alcol etilico denaturato. L’estrazione dalle foglie potrebbe essere effettuata anche con metanolo e, successivamente, con etere di petrolio.
Nel corso della cromatografia su strato sottile i vari pigmenti tendono a separarsi tra loro in base alla loro diversa affinità nei confronti del solvente. In questo modo possono essere osservare varie bande di diverso colore. In particolare, la clorofilla formerà una banda di colore verde, mentre i carotenoidi formeranno bande di coloro giallo-arancione.
Bibliografia
- Pigmenti fotosintetici – Esperimento LS-OSA per la scuola secondaria di II grado
- Photosynthetic pigment – Wikipedia
Autori
Salvatore F. Altavilla, I.C. 1 di Modena, Modena
Angela Emilia De Stefano, Scuola secondaria di I grado “Cavour”, Modena
Ha contribuito all’ottimizzazione dell’esperimento:
Antonia Smisi, I.C. “Piazza Damiano Sauli”, Roma