4. Přírodní látky: zdroje, vlastnosti a důkazy
4.03 Fluorescence rostlinných barviv. Projekt Trojlístek
úroveň 1–
2–3
Fluorescence rostlinných barviv Trojlístek
1. Předmět výuky Metodika je určena pro vzdělávací obsah vzdělávacího předmětu Chemie chemie.
2. Cílová skupina Metodika je určena pro žáky 2. stupně ZŠ (8. a 9. třída) a nižší 2. stupeň ZŠ (8. a 9. třída) ročníky osmiletých gymnázií (tercie a kvarta). Osmiletá gymnázia (tercie a kvarta)
3. Abstrakt Fluorescence je schopnost rostlinných barviv pohlcovat UV záření a jeho energii využít k vybuzení molekul rostlinného Fluorescence barviva berberinu ve barviva do stavu o vyšší energii. Při návratu zpět na původní vzorcích vlaštovičníku a dřišťálu energetickou hladinu dochází k vyzáření přebytečné energie ve a aeskuletinu v jírovci (kaštanu). formě viditelného světelného záření.
4. Startovní znalosti žáků Předpokládáme znalosti načerpané v 1. a v předmětech Prvouka, Vlastivěda, Přírodopis, a rovněž obecné znalosti jevů každodenního člověk a příroda (někteří živočichové i rostliny fluorescence).
2. stupni ZŠ Fyzika, Chemie života z oblasti mají schopnost
Co mají žáci znát: • zelené barvivo chlorofyl; • další rostlinná barviva: karoteny, xanthofyly; • fotosyntéza; • fluorescence.
5. Cílové znalosti žáků, nabyté vědomosti, přínos Studenti se seznámí s principem fluorescence berberinu a aeskuletinu. Obě tato rostlinná barviva mají schopnost pohlcovat UV záření a následně vyzářit přebytečnou energii ve formě viditelného záření. V případě berberinu je to žluté světlo a v případě aeskuletinu výstup intenzívně modrých oblak z výluhu.
6. Chemikálie, pomůcky a vybavení 6.1 Použité chemikálie Rostlinné vzorky Voda H 2 O
Co se žáci dozví: • Co je příčinou fluorescence. • Pojem latex. • Pojem excitace – vybuzení elektronů. • Poznají další rostlinné látky – alkaloidy a kumariny. DŮLEŽITÉ: Co budu potřebovat, co si mám připravit! Na co nesmím zapomenout!
Trojlístek podpora výuky přírodopisu, biologie, fyziky a chemie žáků ve věku 11 až 15 let
2
Fluorescence rostlinných barviv Trojlístek
6.2 Pomůcky a laboratorní vybavení
Filtrační papír Třecí miska Nůžky Nůž UV lampa (stačí kapesní) Petriho miska Latexové rukavice Ochranné brýle Papírový box (krabice) 50×30 cm (případně tmavá místnost)
6.3 Přístrojové vybavení Provedení experimentu měřicích přístrojů.
nevyžaduje
použití
NEZAPOMENOUT NA VZORKY! Vlaštovičník větší (nať, listy). Dřišťál obecný (planý nebo parkový – měkké výhonky větviček nebo hroznovitá květenství). Jírovec maďal. „kaštan“ (kůra nebo pupeny).
laboratorních
7. Časový harmonogram 7.1 Příprava experimentu
Do doby přípravy experimentu je nutno zahrnout odebrání a shromáždění vzorků (lze je i několik dní uchovat v ledničce). Vzorky lze také skladovat přes zimní období.
ROZHODNĚME SE: Budeme-li využívat předem připravené vzorky nebo si pokaždé připravíme čerstvé, případně po několika dnech ověříme fluorescenci.
Časy: ČASY: Shromáždění vzorků a pomůcek odhadujeme na maximálně 5 5 minut minut. Nesmíme však zapomenout opatřit si vzorky a případně je uchovat. Příprava vzorku rozmělněním na filtračním papíře zabere přibližně 10 minut. Latex vlaštovičníku lze uchovat v lednici i několik dní. Větvičky dřišťálu jsou v parcích dostupné celoročně. Příprava vzorku z jírovce trvá maximálně 5 minut. 15 minut
7.2 Realizace experimentu
Doba realizace pokusu je odvislá od počtu zvolených testovacích vzorků, doporučujeme 3 vzorky od každé rostliny. Časy: Vlastní pozorování fluorescence, pořízení fotografií a zakreslení odhadujeme na 20 minut. 20 minut
8. Laboratorní postup Příprava vzorku Vzorek rostliny (vlaštovičník a dřišťál) vložíme do přeloženého kousku filtračního papíru a vložíme do třecí misky. Tloučkem rozmělníme opatrně vzorek. Trojlístek podpora výuky přírodopisu, biologie, fyziky a chemie žáků ve věku 11 až 15 let
3
Fluorescence rostlinných barviv Trojlístek
Papír pak rozevřeme a zbytky rostliny seškrábeme nožem. Kousky kůry nebo pupenů kaštanů vložíme do Petriho misky s vodou pod UV lampu umístěnou v krabici nebo v temné místnosti. Fluorescence berberinu Otisky rostliny na papíře pozorujeme pod UV lampou potmě přímo na filtračním papíře, aby byla fluorescence dost výrazná. Papírky s otisky lze uschovat a pozorovat i po několika dnech. Jírovec maďal Fluorescence aeskuletinu Pozorujeme, jak se postupně louhuje aeskuletin do roztoku a vystupují intenzívně modře zářící „oblaka“.
9. Princip experimentu Pod UV lampou se objevuje fluorescence žlutě oranžového barviva – alkaloidu berberinu a intenzivně modrá oblaka aeskuletinu.
Vlaštovičník větší
Berberin
Aeskuletin
10. Bezpečnost práce Kromě dodržování zásad bezpečné práce a hygieny práce je nutné seznámit se s povahou rostlin a zdravotními riziky, které mohou potřísnění rostlinnými roztoky přinést (např. podráždění pokožky, výjimečně puchýřky). Pozor na vlaštovičník a dřišťál, obě rostliny jsou jedovaté, u citlivých jedinců může při kontaktu s vlaštovičníkovým latexem dojít k podráždění či poškození kůže!!! Dřišťál obecný Trojlístek podpora výuky přírodopisu, biologie, fyziky a chemie žáků ve věku 11 až 15 let
4
Fluorescence rostlinných barviv Trojlístek
11. Poznámky ke strategii výuky Experiment je snadný a časově nenáročný. Rovněž nevyžaduje téměř žádné pomůcky a chemikálie. Rostlinné vzorky jsou běžně dostupné a izolace berberinu i louhování aeskuletinu je velmi jednoduché a efektní. Alternativně můžeme pokus provádět s jinými rostlinami.
12. Přínos Pokus představuje velmi snadno realizovatelnou demonstraci fluorescence, jako důležité vlastnosti, které se využívá ve fluorescenční mikroskopii, která za posledních dvacet let udělala obrovský pokrok.
13. Fotografie Doporučujeme fotografovat nebo pořizovat videozáznam průběhu experimentu, fotografie vzorků a jejich fluorescence. Fluorescence berberinu z vlaštovičníku (obr. 1) a aeskuletinu z kůry jírovce (obr. 2) je zaznamenána na obrázcích.
Obr. 1 Fluorescence berberinu z vlaštovičníku
Obr. 2 Fluorescence aeskuletinu z kůry jírovce Trojlístek podpora výuky přírodopisu, biologie, fyziky a chemie žáků ve věku 11 až 15 let
5
