Растительные пигменты.Физика и химия цвета.

Растительные пигменты. Физика и химия цвета.

Педагог наноквантума

Севастьянова Т.Ю

Вы проходите мимо цветка?

Наклонитесь,

Поглядите на чудо,

Которое видеть вы раньше нигде не могли.

Он умеет такое, что никто на земле не умеет…

И вот из одной и той же черного цвета земли

Он то красный, то синий, то сиреневый, то золотой!

В. Солоухин.

Что будем изучать

• Что такое растительные пигменты
• Что такое природные красители и их применение
• Использование пигментов в древние времена
• Физика цвета
• Природа света
• Природа цвета

Растительные пигменты

Это большие органические молекулы сложного строения. Они выполняют важные функции:

• В процессе фотосинтеза превращают часть световой энергии в энергию химических реакций
• Регулируют ростовые процессы
• Регулируют подготовку растения к фазе покоя

Также

• Яркая окраска привлекает опыляющих насекомых
• Некоторые пигменты опасны для паразитирующих организмов

Природные красители-

это вещества, получаемые из природного материала и способные окрашивать животные и растительные клетки и ткани.

Значение

1 .Используют в реставрационных работах

2. Применяют также в пищевой, текстильной, фармацевтической и парфюмерной промышленностях.

3 .При исследованиях методами оптической и электронной микроскопии в цитологии и гистохимии, в аналитической химии.

4. Используют как лекарственные средства, регуляторы роста растений, а также сигнальные вещества, привлекающие насекомых-опылителей и отпугивающие вредителей

Страницы истории

• Красители известны людям с Древейших времен. Эта традиция сложилась еще в доисторическую эпоху. Первобытные художники оставили на стенах пещер многочисленные изображения животных и сцен из жизни. Самые первые их рисунки выполнены древнейшим красителем – сажей. А уже 30 тыс. лет назад нашим предкам были известны мел и охры.

Примерно 6 тыс. лет назад начали применять малахит, лазурит и киноварь . В 5 веке до н. э. к ним добавились свинцовые белила, сурик, глет. Первоначально рисунки создавались только с помощью пигментов – мелко истолченных твердых окрашенных веществ. Позднее в их состав стали входить связующие вещества (кровь животных, яичный желток) – так получили краски.

Высоко ценили также карминовый краситель(кошениль), извлекаемый из червеца карминоносного.

200 ты с . жучков

1г. красителя

Из Индии в Европу попал другой краситель – индиго. Первоначально его получали из листьев индигоферы.

Из 100кг. листьев выходило 3 кг индиго .

Классификация природных красителей (по природе происхождения).

Природные

красители

Органические

Органические

Минеральные

растительные

животные

Выделяют из животной клетчатки или ее сжигают.

Получают из частей некоторых растений:

плодов, листьев, цветов, древесины, коры, корней, и корнеплодов.

(Кармин из высушенных насекомых ,

пурпур – из морской раковины пурпурницы, индийскую желтую – из выделений коров .

Получают из минерального сырья:

цветные «земли» ( охры, сиены, умбры)., железные руды (гематит), цветные камни

Растительные пигменты -

• это крупные органические молекулы,
• поглощающие свет определенной длинны волны.
• Окраска чаще всего обуславливается избирательным поглощением света.

• Хлорофиллы- зеленые пигмент
• Антоцианы- красные, оранжевые, пурпурные, розовые, сиреневые, синие, фиолетовые
• Каратиноиды и флавоновые пигментвы-желтый, желто-оранжевый красные.

Вопросики

Где содержится зеленый пигмент?

Почему шелухой от лука красят яйца?

Химия цвета растительных пигментов

• Свойства - это признаки, по которым вещества схожи между собой или отличаются друг от друга
• Цвет -это свойство вещества
• Молекула – это мельчайшая частица вещества, обладающая такими же свойствами, как и само вещество
• Атом – это химически неделимая частица

Химия цвета

• Каждая из групп пигментов отличается по химическому строению молекул
• Ответственными за окраску оказались определённые участки этих сложных формул и называют их хромофорными(фрагментами) группами или хромофоры

• Ауксохромы – это фрагменты изменяющие окраску. Они усиливают «основной» цвет хромофора.

• Хромофорные группы могут влиять друг на друга.( поэтому листья разных оттенков)

• На цвет могут влиять:
• Влажность,
• Водородный показатель рН,
• Температура,
• Освещенность и др

• Как вы думаете как можно повлиять на цвет ?

Физика цвета

• Физика изучает природные явления. Строение веществ.

• Физические тела состоят из веществ. А вещества из молекул, а молекулы из атомов. А атомы?
• Физика цвета -это взаимодействие вещества и электромагнитного

излучения видимых длин волн.

• Цвет связан с со строением хромофоров, а именно со строением электронных уровне или молекулярных орбиталей. Для каждого хромофора оно уникально.

Физика цвета

• Свет может отражаться только от свободных или почти свободных электронов, в остальных случаях свет вызывает переходы электронов с одного на другой уровень.
• Если электрон вернется на свое место, то произойдет излучение фотона(кванта электромагнитной волны). Так возникает отраженный свет от непрозрачных объектов или проходящий от прозрачных.

Природа света.

• 2 теории распространения света.
• 1. Теория Ньютона (корпускулярная теория)

луч света – это поток материальных частиц – корпускул, которые излучаются светящимся телом и, попадая в глаз, вызывают ощущение света.

• 2.Теория Гюйгенса (волновая теория).

вся Вселенная наполнена идеально упругой средой (эфиром). С появлением источника света частицы эфира начинают совершать быстрые колебания.

Распространение этих колебаний в эфире и представляет собой луч света.

вдоль луча бегут волны со скоростью – 300000 км/с.

Природа света

• 3. Электромагнитная теория света (теория Максвелла)
• свет – это электромагнитные колебания, т.е. периодические изменения электрического и магнитного полей в пространстве.

(доказано экспериментально в 19 веке)

• Человеческий глаз может воспринимать свет только при длине волн от 400 до 700 нанометров

Цвет

Красный

Длина волны, нм

Оранжевый

800 – 650

Частота колебаний, млрд. в сек.

400 – 470

Желтый

640 – 590

Зеленый

470 – 520

580 – 550

Голубой

520 – 590

530 – 490

Синий

590 – 650

480 – 460

650 – 700

Фиолетовый

450 – 440

700 – 760

430 – 390

760 – 800

Природа света.

• 4. Квантовая теория света

свет – это совокупность мельчайших материальных частиц – фотонов, движущихся со скоростью 300 тыс. км/с и несущих конечное количество энергии.

Экспериментально доказал это в XX столетии немецкий физик М. Планк .

Теория: излучение и поглощение света происходят не непрерывно (как это полагали согласно волновой и электромагнитной теориям), а отдельными порциями. Эти порции были названы квантами света или фотонами

Природа цвета

• В 1665 году сэр Исаак Ньютон с помощью трёхгранной призмы разложил белый солнечный свет на цветовой спектр.

• Эти цвета получаются из солнечного луча с помощью преломления (дисперсия света).
• Если это изображение затем пропускалось через собирающую линзу, то соединение всех цветов вновь давало белый цвет.
• другие физические пути образования цвета например, связанные с процессами интерференции, дифракции, поляризации и флуоресценции .

Доказал:

1.Белый цвет состоит из всех цветов

2.Для световых волн действует принцип сложения

3.Отсутствие света ведет к отсутствию цвета

4.Черный –это полное отсутствие цвета

Разложение дневного света с помощью призмы

В призме луч белого цвета расслаивался на отдельные спектральные цвета. Разложенный таким образом он направлялся затем на экран, где возникало изображение спектра.

СВЕТ

Природа цвета

• если на какое-либо просвечивающее тело падает световой поток, то часть этого светового потока отразится от поверхности (параллельно или диффузно), часть его пройдет через тело и часть поглотится им

• Отношение отраженного светового потока к падающему световому потоку называется коэффициентом отражения .
• Отношение пропущенного телом светового потока к падающему, называется коэффициентом пропускания .

падающий свет

отраженный свет

Предметы сами цвета

НЕ ИМЕЮТ!

пропущенный свет

Выводы

• Тела и среды, которые неодинаково отражают или пропускают свет разных длин волн, имеют при освещении белым светом ту или иную окраску, соответствующую их физическим свойствам, называются цветными.
• цвет предметов зависит:
• 1. от их способности отражать или пропускать падающий на них световой поток;
• 2. от распределения светового потока в спектре освещающего их источника света.

Задание!

Подсказка

• Отраженные световые волны будут цветом предмета.

Цвета красок и отраженные волны немного разное.

Волны складываются и вычитаются.

Принцип вычитания говорит!, любое смешивание ведет к отражению волны с меньшей длинной

Вопросик!

1.Объясните какой цвет вы получите при смешивании синего, желтого и красного цветов краски. Белый или нет? А если наложить волны этих цветов. Объясните ответ.

2. Почему белая одежда самая маркая?