شیمی رنگ های پاییزی

روزها شروع به تاریک شدن کرده اند، باد سردتر شده و برگ ها شروع به تغییر رنگ کرده اند، و شیمی اینجاست تا توضیح دهد که چگونه.

جدا از لاته‌های کدو تنبل و شب‌های آتشین، رنگ‌های برگ‌های پاییزی یکی از موارد مورد علاقه در این فصل موقت است. تغییرات رنگدانه های برگ، از سبزهای درخشان به پرتقال های آتشین و ارغوانی تیره ، ناشی از طیف وسیعی از ترکیبات شیمیایی است که در تمام طول سال زیر بینی ما پنهان شده اند.

3 نوع رنگدانه در پاییز

چندین ترکیب شیمیایی در برگ ها یافت می شود و هر کدام مسئول مجموعه رنگ هایی هستند که در پاییز می بینیم. این ترکیبات قادرند ما را به دیدن رنگ ها وادار کنند زیرا دارای سیستم های مزدوج هستند.

در ترکیبات ایجاد کننده رنگ که در برگ ها یافت می شوند، سیستم های مزدوج با پیوندهای دوگانه و منفرد متناوب مشخص می شوند. هنگامی که ترکیب زیادی در داخل یک ترکیب اتفاق می افتد، مولکول ها قادر به جذب و بازتاب طول موج های مختلف از طیف نور مرئی هستند. تغییرات نور و دما که در پاییز اتفاق می افتد این طول موج ها را از طریق برگ ها زنده می کند و سه رنگدانه اصلی در این امر دخیل هستند: کلروفیل، کاروتنوئیدها و آنتوسیانین ها.

کلروفیل

رنگدانه کلروفیل در کلروپلاست تقریباً هر سلول برگ یافت می شود و به همین دلیل است که برگها سبز به نظر می رسند. اما کلروفیل چیزی بیش از یک رنگدانه است. این یک ترکیب اسب کار است که با اجازه دادن به گیاهان برای تبدیل انرژی نور به انرژی شیمیایی، نقش مهمی در فتوسنتز بازی می کند.

با فرمول شیمیایی C55H72O5N4Mg، کلروفیل باعث سبز شدن برگ ها می شود زیرا مولکول های آن نور خورشید را در طیف قرمز و آبی جذب می کنند. این بدان معنی است که از آنجایی که سطوح این دو رنگ کاهش یافته است، برگها نور را در طیف سبز منعکس می کنند.

نوری که کلروفیل جذب می کند شکلی از انرژی است که به واکنش های شیمیایی لازم برای انجام فتوسنتز نیرو می دهد. این واکنش ها شامل تبدیل دی اکسید کربن و آب به اکسیژن و کربوهیدرات یا قند است.

گیاهان برای سنتز کلروفیل به 2 چیز نیاز دارند: نور خورشید و گرما. به همین دلیل است که در طول تابستان، برگ‌ها به‌طور درخشان سبز می‌شوند – زیرا کلروفیل دائماً در حال بازسازی است. همچنین به همین دلیل است که با ورود به پاییز، تولید کلروفیل در گیاهان شروع به کاهش می کند و در نهایت تجزیه می شود.

اما این باعث می‌شود که رنگ‌ها نمایش دیدنی‌ای داشته باشند، زیرا وقتی کلروفیل شروع به تجزیه می‌کند، رنگدانه‌های دیگری را می‌بینیم که زیر بینی ما پنهان شده‌اند.

کاروتنوئیدها

یک دسته از رنگدانه های برگ که در تمام طول سال در معرض دید پنهان بوده اند، کاروتنوئیدها هستند. این خانواده بزرگ از ترکیبات شیمیایی، طول موج های متفاوتی از نور خورشید را نسبت به کلروفیل جذب می کند. کاروتنوئیدها با جذب نور در طیف آبی و سبز آبی، رنگ زرد نارنجی را به جای نور سبز منعکس می کنند.

از آنجا که آنها طیف های مختلف نور را جذب می کنند، یکی از عملکردهای کاروتنوئیدها در طول تابستان انتقال این انرژی نور جدید به کلروفیل است تا بتواند به فتوسنتز ادامه دهد.

مانند کلروفیل، کاروتنوئیدها مولکول های بسیار بزرگی هستند که در کلروپلاست برگ ها یافت می شوند. دلیل اینکه ما اغلب رنگدانه زرد روشن آنها را نمی بینیم این است که، به خصوص در طول تابستان، کلروفیل بسیار بیشتری در برگ ها وجود دارد و این سطوح بالاتر بر وجود کاروتنوئیدها غلبه می کند.

با این حال، کاروتنوئیدها بسیار پایدارتر از کلروفیل هستند زیرا تجزیه آنها به زمان بیشتری نیاز دارد. بنابراین، زمانی که پاییز سرش را بالا می‌برد و سطح کلروفیل شروع به کاهش می‌کند، رنگ‌های نارنجی و زرد کاروتنوئیدها ظاهر می‌شوند.

این گروه از رنگدانه ها به طیف وسیعی از چیزها غیر از برگ ها رنگ می دهند، از جمله:

• قناری ها
• نرگس
• موز
• ذرت
• زرده تخم مرغ
• گلابی

یک ترکیب مهم در کاروتنوئیدها بتاکاروتن (C40H36) است. این یک هیدروکربن است که مسئول رنگ های نارنجی بیشتر در برگ ها و همچنین رنگ هویج است. لوتئین (C40H56O2)، یکی دیگر از ترکیبات کاروتنوئیدی که به عنوان زانتوفیل طبقه بندی می شود، چیزی است که به رنگ های زرد نشان داده شده توسط این رنگدانه کمک می کند.

آنتوسیانین ها

آنتوسیانین ها از دسته ترکیبات فلاونوئید موجود در برگ ها هستند. آنها را می توان در حال چشمک زدن رنگ های مشخص خود در درختانی مانند افرا قرمز، بلوط قرمز و سماق مشاهده کرد. آنتوسیانین ها رنگدانه های قرمز، مایل به قرمز و بنفش تیره را منعکس می کنند زیرا نور خورشید را در مناطق سبز آبی، آبی و سبز جذب می کنند. این رنگدانه قرمز همچنین در موارد زیر یافت می شود:

• گل رز
• انگور سیاه
• اکثر میوه های قرمز

برخلاف خویشاوندان خود، آنتوسیانین ها در طول سال در برگ ها پنهان نمی شوند زیرا به غشای سلولی متصل نیستند. در عوض، آنها در سلول برگ توسط فرآیندی گریزان سنتز می شوند که به غلظت بالای قند در برگ و همچنین نور خورشید بستگی دارد.

از آنجایی که نور خورشید به طور خاص برای تولید رنگدانه ای که آنتوسیانین ها را معروف کرده است مورد نیاز است، سمت درختی که رو به خورشید است اغلب رنگ قوی تری نسبت به طرف دیگر دارد. همچنین به همین دلیل است که برخی از سیب های ارگانیک فقط در یک طرف قرمز هستند.

آنتوسیانین ها گریزان ترین این 3 رنگدانه هستند زیرا اطلاعات زیادی در مورد نحوه عملکرد آنها در برگ وجود ندارد. با این حال، پیشنهاد شده است که آنها به محافظت از برگ ها در برابر آسیب نور کمک می کنند تا ریزش تا زمانی که ممکن است به تعویق بیفتد.

قدرت تغییر شکل برگ ها در طول پاییز تنها نمونه ای از تاثیر شیمی بر جهان است که ما می شناسیم یا می بینیم. در حالی که رنگ های پاییزی ممکن است مفهومی به اندازه کافی ساده به نظر برسند، اما وقتی از نزدیک به آنها نگاه می کنید، یکی از چشمگیرترین پدیده های طبیعی هستند!