甘肅省高臺(tái)縣第一中學(xué)(734300) 陳能訓(xùn)

“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)做成功而且效果好，關(guān)鍵在三個(gè)環(huán)節(jié)要處理好：①提取出的色素量多不變性；②畫(huà)出的濾液細(xì)線濃、直、細(xì)、勻；③濾液細(xì)線不能浸沒(méi)在層析液中。筆者通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐，嘗試對(duì)教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，并且在此基礎(chǔ)上拓展了探究實(shí)驗(yàn)。

1 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方面的思考與處理

1.1 制備出高質(zhì)量的色素提取液,要從實(shí)驗(yàn)材料的選擇與處理上改進(jìn)

1.1.1 選材

教材中選用的材料是新鮮的綠葉(如菠菜、油菜、上海青)進(jìn)行色素的提取和分離,都能取得良好的實(shí)驗(yàn)效果。

1.1.2 優(yōu)化綠葉材料研磨方法制備高質(zhì)量的色素提取液

教材實(shí)驗(yàn)在實(shí)際操作中的不足：①綠葉進(jìn)行剪碎和研磨的處理耗時(shí)長(zhǎng)，學(xué)生在操作中缺乏經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)研磨不充分、材料大量溢出的情況；②色素易發(fā)生去鎂(Mg)反應(yīng)或分解；③研磨時(shí)加入過(guò)量有機(jī)溶劑(無(wú)水乙醇)造成色素提取液的質(zhì)量差，影響實(shí)驗(yàn)效果；④各小組實(shí)驗(yàn)進(jìn)度差異大。

筆者在實(shí)踐中做了如下改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。

(1)綠葉材料采用先晾、后打碎的方法：新鮮綠葉中水分多，放于干燥處晾2 h左右，用家用榨汁機(jī)迅速打碎綠葉組織，分成碎屑和汁液兩部分。用大一點(diǎn)塑料勺將碎屑分配至每個(gè)研缽中(兩平勺)，倒入汁液1 mL，備用。

(2)加藥品：向盛有碎屑和汁液研缽中迅速加入少許二氧化硅、碳酸鈣和2 mL無(wú)水乙醇。

(3)研磨：研磨的要領(lǐng)是用力地旋轉(zhuǎn)壓，進(jìn)行迅速充分地研磨。

(4)過(guò)濾：將研磨好的研磨液倒入放有單層尼龍布的玻璃漏斗中過(guò)濾，將濾液收集到試管中，及時(shí)用封口膜將試管口封上。

上述改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)：①用榨汁機(jī)打碎綠葉的過(guò)程中，綠葉器官組織、部分細(xì)胞及葉綠體破裂解體，打成的碎屑小，既方便研磨,也利于有機(jī)溶劑(無(wú)水乙醇)充分接觸，使得研磨液中色素溶解量增加；②教材實(shí)驗(yàn)中研磨要加10 mL無(wú)水乙醇。用榨汁機(jī)迅速打碎綠葉再研磨只需加無(wú)水乙醇2 mL，就能獲得一個(gè)小組畫(huà)濾液細(xì)線和探究實(shí)驗(yàn)所需色素提取液用量，節(jié)約了藥品；③用封口膜將色素濾液試管口封上，透明密封，便于觀察，方便操作，。

1.2 在用具和方法上改進(jìn)濾液細(xì)線畫(huà)法

濾液細(xì)線是影響色素分離結(jié)果的關(guān)鍵。

教材實(shí)驗(yàn)在實(shí)際操作中的不足：教材上畫(huà)濾液細(xì)線用的玻璃毛細(xì)管易堵易斷，學(xué)生在操作時(shí)吸取的濾液也容易過(guò)多或過(guò)少，導(dǎo)致畫(huà)的濾液細(xì)線不均勻、不連貫；容易將濾紙劃爛；操作不嫻熟或者手抖，造成劃線不細(xì)、不勻、不直、濃度不一。最終分離出的色素帶層次不齊，效果差。

1.2.1 制備濾紙條

經(jīng)干燥處理過(guò)的濾紙，剪成1.5 cm寬的濾紙條(注意寬度不大于1.5 cm)，一端剪去兩個(gè)角使之呈梯形,并在距離這一端1 cm處用鉛筆畫(huà)一道細(xì)的橫線，備用。

1.2.2 濾液細(xì)線畫(huà)法上的改進(jìn)

筆者比較了三種濾液細(xì)線的畫(huà)法：薄塑料片印章法、鋼筆劃線法、薄鋼質(zhì)墊圈碾印(滾動(dòng))法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，薄塑料片印章法學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)，興趣深厚，且好上手、易操作、失誤少，畫(huà)出的濾液細(xì)線濃、細(xì)、勻、直。此實(shí)驗(yàn)方法材料易得,簡(jiǎn)便易行，效果好。具體如下：

用薄而硬的干凈三角形薄塑料片如衣物標(biāo)簽，將平而直的一邊兩側(cè)稍稍磨毛(利于吸附色素),先用一塊載玻片筆直固定在鉛筆細(xì)線一側(cè)，薄塑料片蘸取色素研磨液少許輕輕印在濾紙條的細(xì)線處，待晾干后重復(fù)幾次。

1.3 用改進(jìn)的器具分離色素

教材實(shí)驗(yàn)在實(shí)際操作中的不足：教材實(shí)驗(yàn)中分離色素使用試管或者小燒杯加入層析液來(lái)操作。試管長(zhǎng)且口小，濾紙條長(zhǎng)度不夠，尤其是層析液加入量不容易掌握，易發(fā)生濾液細(xì)線浸沒(méi)在層析液中或?yàn)V紙條貼壁導(dǎo)致層析結(jié)果受到影響。用小燒杯,需倒入10 mL左右層析液,層析液用量大，燒杯口徑較寬，層析液易揮發(fā)。濾紙條掛在燒杯壁易出現(xiàn)軟化后滑落或貼壁的情況。

1.3.1 目標(biāo)

用改進(jìn)的器具分離色素,可做到濾液細(xì)線“不可能”浸沒(méi)在層析液中。

1.3.2 對(duì)層析裝置的改進(jìn)

采用規(guī)格15 mL的度離心管替代試管或小燒杯，加入2.5 mL層析液后用封口膜密封。層析時(shí)用刀片輕輕地在封口膜中央劃開(kāi)一道細(xì)口，將畫(huà)好濾液細(xì)線的濾紙條梯形端向下，從刀片劃開(kāi)的細(xì)口處豎直插入刻度離心管中，15 mL規(guī)格離心管的底部狹細(xì)，恰好能卡住濾紙條的梯形端，梯形端部分能夠接觸層析液，而不用擔(dān)心會(huì)浸沒(méi)濾液細(xì)線。離心管有刻度能很好控制層析液加入量，用封口膜密封管口，既能防止層析液揮發(fā)，又能防止濾紙貼壁。真正做到濾液細(xì)線不可能浸沒(méi)在層析液中，學(xué)生好上手、易操作、失誤少。

以上改進(jìn)方法，針對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性、準(zhǔn)確性，取得較好的實(shí)驗(yàn)效果。

2 實(shí)驗(yàn)拓展和探究設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)想和目的

用榨汁機(jī)迅速充分打碎綠葉后研磨的優(yōu)點(diǎn):除制備出高質(zhì)量色素提取液,還節(jié)省出部分實(shí)驗(yàn)時(shí)間，畫(huà)濾液細(xì)線剩余的色素提取液還可用于探究色素溶液的光譜吸收特點(diǎn)、色素溶液的熒光現(xiàn)象。

2.2 探究過(guò)程

2.2.1 材料用具

剩余色素提取液、白光手電筒、藍(lán)紫光手電筒、紅色激光筆、綠色激光筆、白紙。

2.2.2 具體操作方法

(1)探究色素提取液的光譜吸收特點(diǎn)

用不同顏色的光源分別照射無(wú)水乙醇和色素提取液,操作時(shí)光源對(duì)每只試管的照射,從試管上部空管處往下移動(dòng)至色素提取液,觀察背景紙上光點(diǎn)的變化,形成對(duì)比(見(jiàn)表1)。直觀感知葉綠體色素吸收光譜。

結(jié)論：無(wú)水乙醇不吸收任何波長(zhǎng)的光，葉綠體中的色素對(duì)光的吸收具有選擇性。葉綠體色素吸收光譜的最強(qiáng)吸收帶有兩個(gè)：一個(gè)是紅光部分，另一個(gè)是藍(lán)紫光部分，對(duì)綠光的吸收最少。

(2)探究色素提出液的熒光現(xiàn)象

結(jié)論:將色素提取液放在直射光環(huán)境下(光源也可用白熾燈代替)，分別進(jìn)行直射光觀察和反射光觀察。色素溶液與人眼同高，在透射光側(cè)，觀察到色素溶液呈綠色，在反射光側(cè)色素溶液呈血紅色，即為葉綠素產(chǎn)生的熒光顏色(見(jiàn)表2)。

表1 探究色素提取液的光譜吸收特點(diǎn)

表2 探究色素提取液的熒光現(xiàn)象

3 反思與啟發(fā)

本實(shí)驗(yàn)改進(jìn)成功的關(guān)鍵主要有四點(diǎn)：①用榨汁機(jī)迅速充分打碎綠葉既方便研磨又利于有機(jī)溶劑與色素充分接觸，使得研磨液中色素溶解量增加，從而獲得高質(zhì)量的色素提取液;②藥品的合理用量；③濾液細(xì)線畫(huà)法上的改進(jìn);④用改進(jìn)的器具(15 mL離心管)分離色素。綜合效果就是色素充分釋放，層析效果顯著。實(shí)驗(yàn)操作方法及器具的改進(jìn)大大提高了實(shí)驗(yàn)課堂效率，也為學(xué)生帶來(lái)更多思考的時(shí)間和探究空間。

在探究實(shí)驗(yàn)部分，學(xué)生非常直觀地觀察到了色素溶液對(duì)白光、紅光和藍(lán)紫光的吸收現(xiàn)象。利用色素溶液在太陽(yáng)光下觀察色素透光(幾乎不吸收綠光)和熒光現(xiàn)象。這些實(shí)踐活動(dòng)不僅增強(qiáng)了學(xué)生的興趣，對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)色素的光學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而理解色素在光合作用中的用途具有重要意義。

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與探究設(shè)計(jì)過(guò)程對(duì)教師也有重要的啟發(fā)。比如白光手電筒的制作，僅僅是把手機(jī)的手電筒光源前臨時(shí)粘上激光筆的小帽就加工成功。教師自己既要善于動(dòng)腦，還要善于動(dòng)手。只有設(shè)計(jì)出更顯著、易觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象才能激發(fā)其興趣、引發(fā)學(xué)生思考，這樣對(duì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)才會(huì)更有意義。