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核心概念
植物
季节变化
颜色
引言
你有没有想过为什么叶子会在秋天从绿色变成令人惊叹的黄色、橙色和红色？叶子绚丽的色彩来自各种大小、创造颜色的分子组成的色素。
在温暖、阳光充足的月份里，植物利用叶子将阳光转化为食物能量，这个过程叫做光合作用。这主要使用一种反射绿光的色素，使叶子呈现其特有的颜色。
在秋天，当寒冷、短暂的日子来临时，许多树木不再用它们的叶子制造食物能量，因此也不再需要绿色色素。叶子的其他色素，其中一些在夏季就已经存在，开始变得可见。通过一种叫做纸色谱法的过程分离植物色素，揭开秋天隐藏的颜色。你会看到什么颜色？
背景
植物叶子中有很多种色素。叶绿素使它们呈现绿色，并帮助在温暖、阳光充足的月份进行光合作用。当秋天来临，绿色的、制造食物的颜色褪去时，其他色素，如黄色、橙色和红色色素变得更加可见。
叶黄素是黄色色素，类胡萝卜素使叶子呈现橙色。光合作用在夏季也使用这些色素，但叶绿素是一种更强的色素，会压倒它们。这些色素比叶绿素分解需要更多的时间，所以你在秋叶中看到它们变得可见。它们也存在于胡萝卜、水仙花、香蕉和其他具有这些鲜艳颜色的植物中。还有花青素，强烈的红色色素，它们不是在夏季产生的，而是只在秋季颜色的最后一组中出现。这些分子也使苹果、蔓越莓、草莓等呈现红色。
尽管一片叶子是这些色素的混合物，你可以使用一种叫做纸色谱法的方法分离这些颜色。这个过程溶解色素，并使它们被一张纸条吸收。较大的分子在编织的纸张中移动比较困难，并且首先被困在纸张中，而较小的分子则沿着纸张移动得更远。这个过程按分子大小——以及颜色——分离色素的混合物。
材料
• 处于不同变色阶段的叶子（越多越好——每种颜色大约10片最好）
• 剪刀
• 结实的、坚固的饮水杯（三到四个）
• 酒精（异丙醇）
• 木勺或其他钝端的木制器具，用于压碎叶子
• 叉子
• 非常小的碗或茶灯烛台（三到四个）
• 结实、白色、厚重、超吸水纸巾
• 尺子
• 铅笔
• 牙签
• 盘子（或其他表面，以保护工作区域免受污渍）
• 高玻璃罐，如梅森罐（三到四个）
• 晾衣夹或大的回形针（九到十二个）
准备工作
• 收集一些在秋季处于不同颜色变化阶段的叶子，最好来自同一棵树。
• 将你的叶子分成按颜色排列的不同组，每组大约10片大叶子。将它们分成绿色、黄色和红色堆可能最容易。
• 准备纸巾条，为每组叶子制作三到四个条。将结实、厚的纸巾切成长的、一英寸宽的条状。它们应该足够长，能够接触到高玻璃罐或梅森罐的底部，并且仍然延伸到顶部。用铅笔，轻轻地在每条纸巾条的底部一英寸处画一条线。
步骤
• 用剪刀将叶子剪成小块。将每组叶子放入饮水杯的底部。
• 向每个杯子中加入一汤匙酒精。
• 用木勺的钝端将叶子压入酒精中约五分钟，直到溶液变深。酒精的颜色发生了什么变化？
• 将溶液在室内黑暗的地方静置30分钟。
• 用叉子将溶液中的任何叶子碎片去除并丢弃，同时将液体留在杯中。
• 将每种溶液倒入一个非常小的碗中，并将其放在室内黑暗的地方，以便让更多的酒精蒸发。当你用牙签搅拌你的溶液并且它们看起来变稠时，你就可以进行下一步了。
• 用牙签彻底搅拌每种颜色的溶液，每种溶液使用不同的牙签，以免混合颜色。
• 使用每种颜色的牙签，在你在纸巾条上画的铅笔线上，平滑均匀地“涂抹”一些每种溶液。因为某些植物色素会染色，你应该在盘子上进行此操作，这样颜色就不会弄脏你的工作台面。对于每种颜色，使用总共三到四个条进行此操作。
• 让纸巾条干燥。
• 在纸巾条干燥时，向每个玻璃罐中倒入足够的酒精，刚好覆盖底部。为每种颜色溶液准备一个罐子。
• 将干燥的纸巾条，小心地将着色端放入罐中，直到纸巾条刚好接触到酒精。将纸巾条的顶部搭在罐子的开口处，并用晾衣夹固定。确保每条纸巾条都没有接触到罐子的侧面，而是只在固定处接触罐子。将来自相同溶液的纸巾条放入相同的罐子中，但要避免它们相互接触。
• 让玻璃罐静置30分钟，并观察纸巾条。纸巾条的颜色正在发生什么变化？
• 当其中一种颜色到达纸巾条的顶部时，取出所有纸巾条并让它们干燥。
• 查看不同的干燥纸巾条。纸巾条中的颜色有什么不同？来自不同颜色溶液的纸巾条是否有独特的颜色，共享的颜色或两者都有？
• 查看颜色在不同纸巾条上出现的顺序。相同的颜色在不同的纸巾条上是否在相同的位置，还是在不同的位置？颜色在每条纸巾条上以相同的分离顺序出现，还是以不同的顺序出现？
• 提示：如果你的色谱结果颜色很淡，尝试使用更多的叶子，将它们切成更小的碎片，和/或在纸巾条上的铅笔线上“涂抹”更多的溶液。
• 额外：你可以使用相同的步骤来比较许多不同植物来源中的颜色分子。例如，你可以尝试红甘蓝、蓝莓、胡萝卜、甜菜、菠菜、花朵或其他颜色鲜艳的植物。它们的颜色分子混合物如何比较？
• 额外：如果你发现一棵具有多种颜色的树，你可以使用更多中间变化阶段的叶子重复此步骤。白杨树是叶子颜色多种多样的特别好的来源。
观察和结果
你是否能够在测试条上看到多条颜色带？你是否看到，对于使用的不同颜色溶液，存在一些不同的颜色带？
即使一片植物叶子看起来主要是一种颜色，它实际上是由色素分子混合物组成的。在此步骤中，纸色谱法按分子的大小分离色素。因此，当你沿着一条纸巾条移动时，你应该在不同的位置看到不同的颜色，并且颜色出现的顺序在你测试的不同颜色溶液中应该大致相同。
测试条上不同的颜色带是什么？这些是叶子中不同的色素。你可能在纸巾条上看到的有：绿色叶绿素、黄色叶黄素、橙色类胡萝卜素和红色花青素。具有较大分子的色素通常停留在纸巾条的底部附近，溶液最初“涂抹”到铅笔线上的位置，因为它们很难通过纸巾的编织纤维向上移动。较小的色素可以更容易地穿过纸巾，因此它们通常会沿着纸巾条向上移动更远。
因为叶子的颜色取决于其中的色素混合物，所以不同颜色的叶子会在其纸巾条上显示不同的颜色。例如，非常绿色的叶子可能在其纸巾条上没有任何红色（花青素）。
清理
因为某些植物色素会染色，所以在丢弃时要小心不要溅出你的有色溶液。
更多探索
来自大众科学的“是什么导致树叶在秋天改变颜色？”
来自S.U.N.Y.环境科学与林业学院电子中心的“为什么叶子会改变颜色”
来自哈佛大学艺术与科学学院哈佛森林费舍尔博物馆和佛罗里达国际大学生物科学系的“秋叶颜色”
“纸色谱法资源”，来自 Science Buddies
“纸色谱法：基础版”，来自 Science Buddies
此活动由Science Buddies合作推出