Работа 21. Оптические свойства пигментов

В основе фотосинтеза лежит поглощение световой энергии и её преобразование в химическую энергию. Эту функцию у растений выполняют пигменты хлоропластов. Область светового излучения поглощаемого пигментами и участвующая в фотосинтезе называется фотосинтетически активной радиацией – ФАР. ФАР – излучение с диапозоном волн в пределах 380…700 нм.

Важнейшим свойством пигментов является их способность поглощать свет избирательно. Светопоглощение пигментов можно наблюдать с помощью спектроскопа. При этом в спектре на месте поглощенных лучей появляются темные полосы. Поглощение лучей пигментами зависит от их концентрации в растворе. В слабых растворах они поглощают только узкие участки спектра. По мере увеличения концентрации полосы поглощения расширяются, захватывая все больше и больше спектральных участков.

Хлорофилл обладает и другим оптическим свойством – флуоресценцией, которая является признаком его фотохимической активности. При поглощении света молекула хлорофилла переходит в возбужденное состояние, а возврат ее к обычному состоянию сопровождается излучением поглощенной энергии в виде флуоресценции. Лучи флуоресценции всегда имеют большую длину волны, чем поглощенные лучи, так как часть энергии при переходе молекулы из возбужденного в исходное состояние теряется в виде теплоты.

Цель работы. Изучить светопоглотительную способность пигментов с помощью спектроскопа, зарисовать спектры поглощения пигментов. Провести наблюдения за явлением флуоресценции хлорофилла.

Ход работы. Для изучения поглотительной способности хлорофиллов и каротиноидов используют пробирки, полученные в работе 20 при разделении пигментов по Краусу и в реакции омыления хлорофилла щелочью, а также пробирки с концентрированной вытяжкой и вытяжкой разбавленной спиртом.

1. Спектры поглощения пигментов. Устанавливают источник света и направляют на него спектроскоп. Регулируют ширину щели спектроскопа так, чтобы спектр получился четким и достаточно ярким. Пробирку с вытяжкой, содержащей определенный пигмент, помещают перед щелью спектроскопа и отмечают положение темных полос в спектре. Эти полосы соответствуют участкам спектра, которые поглощаются данным пигментом.

Зарисуйте спектр видимого (белого) света, а также спектры поглощения хлорофилла, каротина, ксантофилла и спектры поглощения концентрированной и разбавленной спиртовой вытяжки.

Сделайте выводы о светопоглотительной способности хлорофиллов и каротиноидов.

2. Флуоресценция хлорофилла. Пробирку с концентрированной спиртовой вытяжкой пигментов рассматривают в проходящих лучах, при этом она имеет изумрудно-зеленый цвет, так как зеленый свет пигментами не поглощается.

Для наблюдения флуоресценции пробирку с вытяжкой располагают на темном фоне – темный экран поглощает все проходящие (зеленые) лучи, поэтому они не будут им отражаться. При освещении пробирки светом электрической лампы она становится темно-красной (кроваво-красной). Перемена окраски в отраженном свете обусловлена флуоресценцией.

Опишите природу флуоресценции, объясните, как можно наблюдать это явление.

Вопросы:

1. Какими оптическими свойствами обладают пигменты?

2. Какие лучи поглощают хлорофиллы и каротиноиды? С помощью какого прибора и как это устанавливается?

3. Что такое флуоресценция, её природа? Как можно наблюдать флуоресценцию?

Материалы и оборудование: ацетоновая или спиртовая вытяжка пигментов, спектроскоп, 96 %-ный этиловый спирт, настольная электролампа, цветные карандаши.