25 Actividad de Biología: Cromatografía de Pigmentos Vegetales

Actividad de Biología: Cromatografía de Pigmentos Vegetales
Guía del Estudiante
Objetivos:
Los estudiantes serán capaces de
• Explicar cuáles moléculas hacen que muchas de las plantas tengan hojas
verdes
• Explicar cómo los colores oscuros de las hojas están compuestos de
pigmentos de diferentes colores
• Separar por medio de la técnica de cromatografía una mezcla de
pigmentos
• Explicar la técnica de cromatografía y cómo se identifica los componentes
de una mezcla.
Estándares de contenido de Puerto Rico:
La naturaleza de la ciencia
• Las explicaciones científicas deben cumplir con los siguientes criterios: ser
consistentes con la prueba experimental y tener una estructura lógica.
La estructura y los niveles de organización de la material
• Las propiedades características de las sustancias pueden ser utilizadas para
separarlas e identificarlas cuando están presentes en una mezcla.
• Las propiedades macroscópicas de las sustancias dependen de las
combinaciones y de las estructuras específicas de los átomos que las
componen.
Las interacciones
• Las sustancias, al juntarse, pueden formar mezclas o reaccionar químicamente.
La conservación y el cambio
• Cuando se perturba un sistema, algunas propiedades cambian y otras se
conservan.
Ciencia, Tecnología y Sociedad
• El desarrollo y el uso del conocimiento científico y tecnológico conllevan
decisiones éticas y morales.
• La tecnología ayuda a solucionar los problemas y a satisfacer las necesidades
humanas.
Trasfondo:
La fotosíntesis es el proceso por el cual las plantas utilizan la luz para convertir
bióxido de carbono y agua en carbohidratos.
Luz + CO2(g) +
H2O(l) →
C6H12O6(ac) + O2(g) (Nota: la ecuación no está
balanceada)
25 Las plantas contienen unos compuestos especializados conocidos como pigmentos
que absorben la energía de la luz a longitudes de onda específicas y usan la energía
para oxidar agua. Cuando el agua se oxida se produce oxígeno e iones de hidrógeno a
la vez que se liberan electrones que dan comienzo a una secuencia de reacciones que
culminan en la formación de glucosa.
2 H2O(l) → O2(g) + 4 H+ + 4eLos pigmentos fotosintéticos principales son las clorofilas, las cuales imparten el color
verde a la mayoría de las plantas. Las clorofilas usualmente ocultan otros pigmentos
que pueden estar presentes. La clorofila a exhibe un color que fluctúa entre verde
intenso y azul verdoso y la clorofila b tiene un color que fluctúa entre amarillo y verde
oliva. El color observado es en realidad el que refleja el pigmento al absorberse otros
colores, particularmente el rojo y el azul. Además de la clorofila, muchas plantas
verdes pueden contener otros pigmentos tales como los carotenos, xantófilas y
antocianinas.
La cromatografía es una técnica de separación inventada en 1910 por el botánico ruso
Mikhail Tswet para separar pigmentos de plantas. La palabra cromatografía se deriva
de la palabra en griego para color (croma) y la palabra “escritura” (grafía). La
cromatografía consta de una fase estacionaria tal como el papel o una capa fina de
material absorbente, y una fase móvil que típicamente es el disolvente del pigmento.
En la cromatografía intervienen los fenómenos de absorción y disolución por lo
que hay que tener en cuenta la polaridad, tanto de la sustancia de interés como la del
disolvente, si queremos tener una buena separación. Cuanto mayor es la polaridad
de los compuestos más intensamente se atraen por el material absorbente si el mismo
es polar, como es el caso de la celulosa en papel.
La ecuación para determinar la polaridad de diferentes moléculas de pigmentos
se llama factor de retención Rf:
Rf =
distancia recorrida por el pigmento en cm
distancia recorrida por el disolvente
Una vez llevada a cabo la cromatografía, se calcula el Rf de cada pigmento. Por
ejemplo, se mide€desde el punto de origen hasta una de las manchas, esa es la
distancia hasta esa mancha. La medida desde el mismo punto de origen hasta donde
el disolvente dejó de moverse es la distancia del frente del disolvente. Este factor Rf
establece la relación existente entre la distancia recorrida por el pigmento y la recorrida
por el disolvente. Con este propósito se anotará la distancia total que el disolvente se
mueve en cm. Esta será la marca en la parte superior del papel de cromatografía.
Luego se anotará la distancia en cm que cada pigmento (color) se movió.
La ecuación para determinar el valor de Rf es:
26 El valor de Rf para cada pigmento depende de su estructura y es un valor fijo bajo
condiciones específicas de temperatura, disolvente y naturaleza química del
absorbente. Por ejemplo, a temperatura de salón, con éter de petroleo/acetona en
proporción de 92:8 como disolvente y papel cromatográfico Whatman® #1, Rf de
clorofila a es ~0.71 y Rf de clorofila b es ~ 0.42.
Materiales
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Tiras de papel cromatográfico
o Whatman® #1 1 cm x 15 cm
Papel de filtro de cafe
Tubos capilares o sorbetos para café
Disolvente (92% eter de petroleo, 8% Acetona)
o Se puede usar acetone solamente si fuera necesario
Vaso de 50 mL o equivalente
Vaso alto de 250 mL o equivalente
Papel de aluminio
Bandas de goma (“rubber bands”)
Gafas de seguridad y guantes
Regla
Preparación Prelaboratorio:
El día previo al experimento, se deben cortar hojas de espinaca y colocarlas en
un envase de cristal. Se le añade acetona a las hojas hasta cubrirlas para extraerles
los pigmentos. Para evitar que la acetona se evapore, se debe tapar el envase.
Precaución: La acetona así como las soluciones para separar los pigmentos son
inflamables. Mantente alejado de chispas y llamas abiertas. Siempre debes llevar
puestas gafas de seguridad.
Procedimiento Cromatográfico:
1. Vierte la solución de acetona-espinacas a través de un filtro y recoja el líquido en un
vaso de precipitados de 50 mL.
2. Usa guantes para manipular las tiras de papel de cromatografía para evitar que el
papel se contamine con los aceites de su piel. Dibuje una línea con lápiz alrededor de
1.5 cm de un extremo de la tira de papel.
3. Utiliza un sorbeto de café para colocar una pequeña gota de la solución verde en el
centro de la línea.
4. Asegúrate de que la mancha se seque antes de agregar otra gota. Esto ayudará a
27 que la gota no se disperse demasiado. Repita 15 a 20 veces. Tenga cuidado de no
dejar que la mancha se disperse mucho.
5. Vierte la solución de la corrida cromatográfica en el vaso de 250 mL de modo que
cubra completamente el fondo del mismo.
6. Estira la banda de goma alrededor del vaso de 250 mL a lo largo del mismo pasando
sobre la boca y la parte inferior. Esto proporcionará un lugar para colgar la tira de papel
cromatográfico.
7. Suspende la tira de papel en el vaso doblando el extremo de la tira alrededor de la
banda de goma.
8. El extremo inferior de la tira apenas debe tocar el disolvente.
9. Cubre el vaso con cuidado con papel de aluminio.
10. Observa como los pigmentos por la tira de papel. Después de unos 20 a 30 minutos
retira el cromatograma desarrollado. Ten cuidado al manipular el papel por la parte
superior solamente.
11. Rápidamente antes de que se seque, marca con un lápiz donde el disolvente se
detuvo. Esto se llama el frente del disolvente.
28 Datos:
¿Qué observaciones te ayudarán a analizar el cromatograma? Construye una
tabla para organizar esas observaciones.
Análisis:
La relación matemática entre la distancia que viaja un pigmento y la distancia del
frente de disolvente se llama el valor Rf..
Rf =
distancia que viaja un pigmento desde el origen
distancia que viaja el disolvente desde el origen
€ los valores de R para cada uno de los pigmentos separados.
Calcula
f
Conclusiones:
1. ¿Qué pigmentos pudiste observar en el cromatograma? ¿Cómo puedes determinar
que en realidad había éstos en particular?
2. ¿Por qué los pigmentos se mueven a diferentes velocidades a través del
cromatograma?
3. ¿Por qué es una ventaja el que las plantas tengan diferentes pigmentos?
4. Con lo que has descubierto acerca de pigmentos vegetales, ¿qué conclusiones se
pueden hacer sobre el cambio de color de las hojas en otoño?
5. Piensa en un nuevo experimento que le gustaría tratar de usar para aplicar lo que
has aprendido en esta actividad.
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