你最喜欢什么颜色的糖豆?用你最爱的彩色糖果来学习化学和色谱的知识吧!
关键词
化学
染料
食品科学
溶解性
前言
你有没有特别喜欢的M&M豆和彩虹糖的颜色?这些颜色从何而来?一些糖果的颜色来自单一的食用色素,而另一些可能要靠好几种色素才能调制出来。这次的活动可以教你在家做一番小小的科学探索,看看糖豆里的到底有哪些染料,吃不完的糖豆还有这个妙用哦!
背景
彩打的纸张,还有用马克笔画的画,一旦沾水墨迹就会立即晕开。水能被纸张的纤维吸收,并且在一路扩散的过程中裹挟走其中的墨水颗粒。一种名叫“纸色谱”的技术采用的就是这样的原理。
色谱分很多类,是一种专门用来分离复杂溶液里不同组分的技术。每一种色谱都包含一个所谓的“流动相”(待分离的液体)和一个“固定相”(液体流经的材料)。拿纸色谱打比方,流动相是水,固定相是纸。理想状态下,溶液的不同组分在固定相上有不同的运动速度,根据这一点就能将它们分开。纸层析的过程中,不同色素在流动相里的溶解性不同,溶解性越高,色素与流动相的亲和性越好,它能随着溶液在纸上迁移的距离就越远。
材料
厨房用的纸巾,越厚越好
剪刀
铅笔
大碗
茶勺
量杯
水
盐
细口的大罐子
滴管
干净的盘子
M&M豆,挑你感兴趣的颜色
定时器或时钟
红、绿、蓝色的液体食用色素
晾衣夹
晾架(可选)
准备工作
1.厨房用纸裁成宽约一寸的条状,长度大概比罐子的高度长一寸。每种食用色素准备一条,每种待测糖豆也需要一条。
2.纸条上用铅笔注明待测色素或糖豆的种类
3.在距离纸条短边一寸处用铅笔画一条线
4.大碗里加入约1/8茶勺(约0 .7克)盐和四杯水(约1L),混匀后往罐子里倒大约一寸深。
步骤
1.往干净的盘子里滴一滴水,M&M两面各侵三分钟,然后取出糖豆。
2.取一张纸条,用铅笔划线的地方蘸上有颜色的水滴。铅笔线吸进了水,颜色在周围晕开了吧?你也可以用打湿的糖果再蹭一蹭铅笔线,色素会更多。
3.换新的纸条,其他颜色的糖豆也按上述步骤操作。
4.三种食用色素染液各滴一滴在盘子上,每种染液各取一条纸条,用铅笔划线处轻轻蘸一下。
5.纸条蘸有色素的一头朝下,塞进装有盐水的罐子里,纸条边缘刚刚与盐水接触即可;另一头搭在罐口,用晾衣架固定。除了蘸上色素那一端,纸条的其他部位一定不要碰到罐子内壁。遵照同样的方法,可以放许多纸条到罐子里,只是注意,纸条既不能互相接触,也不能碰到罐子内壁;如果罐子容量有限,其他的纸条可以留到下一轮。
6.盐水会沿着纸面上升,当水的前沿到达距离顶端一两寸的位置时(大概需要十分钟),将纸条从罐子里移出。纸条上的色素发生了什么变化?仔细观察纸条和水的位置。水在纸条上不要跑得太远,如果到达了顶端的位置,结果就不那么好看了。
7.所有纸条都按同样的方法“跑”一次。
8.彻底晾干纸条,可以搭在架子上,也可以用晾衣夹夹起来晾干。
9.观察纸条,回答问题:每种M&M豆含有几种颜色?其中哪些和对照用的食用色素相像?你觉得自己的判断有道理吗?
附加操作
*通过测定色素的保留因子(retention factor,又叫Rf 值),纸色谱可以更准确地鉴定出分离产物的组分。Rf 值是被分离组分的迁移距离和液相(也就是溶液)迁移距离的比值(迁移距离指从铅笔画线处起,组分或液相向前运动的距离)。如果保持外在的条件恒定,一种组分的Rf 值是一个固定值。你可以重复一次实验,测量并算出每种组分的Rf 值。 根据计算的数值,你能辨别出糖豆里加入了哪些食用色素吗?
*你也可以试试其他种类的糖果,比如彩虹糖。用纸色谱比较一下,红色的彩虹糖和红色的M&M豆里添加的是一样的色素吗?比较一下其他的颜色,结果又是如何?
*实验中的流动相也可以换成别的液体——白水、植物油、消毒酒精什么的都可以。观察一下,同一种色素在不同液相里的迁移速度相同吗?这和色素的溶解性有什么关系?
观察和结果
绿色、棕色的M&M豆均含有两种染料,而蓝、黄、红色的豆子只用了一种染料,你得到的结果是这样吗?豆子里析出的染料和对照的食用色素一样吗?
你可能会发现,蓝色的食用色素溶液里有蓝和红两个颜色,红色色素拆分出了两种不尽相同的红色,而绿色色素其实是由蓝色和黄色染料组成的(黄色染料可能被蓝色染料盖住,造成绿色没有被拆开的假象,这取决于所选色素的具体种类)。食用色素的外包装上会注明具体的色素名称,你可以对照国家的食品添加剂目录,看看它们到底是什么——蓝色M&M豆使用的是其中一种蓝色色素,红色豆子也一样(豆子的包装袋上也标有色素的具体名称)。如果还选了棕色的豆子,也许会发现它含有一种和红色M&M豆相同的红色素,外加一种蓝色素。绿色豆子也用到了两种色素,分别是黄色和蓝色——尽管蓝色常常会淡得看不到;黄色豆子里只有一种黄色色素。
一定要记得打扫战场
用过的纸条全扔掉,把容器都洗干净。如果你愿意的话,泡过水的M&M豆也还是可以吃掉的哟。
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