I.- INTRODUCCION………………………………………………………………………………………..…… Página 2
I.1.- Sustancias responsables de los cambios de color en las flores…………………Página 3
I.2.- Causas de ciertos cambios de color en las flores……………………………………… Página 4
I.3.- Consideraciones previas sobre Colorimetría……………………………………………… Página 5
I.4.- Búsqueda de sistemas uniforme de representación del color…………………… Página 6
II.- ESTUDIO DEL EQUILIBRIO QUÍMICO POR ESPECTROSCOPIA UV-VISIBLE………………………………………………………………………………………………………………… Página 8
II.1.-Equilibrio ácido-base……………………………………………………………………………….…… Página 9
II.2.-Cálculo de constante de equilibrio de ionización……………………………………… Página 10
II.3.-Empleo de los sistemas de representación del color CIE 1931 y CIELAB al cálculo de constantes de equilibrio de ionización………………………………………………………… Página 10
III.- METODOS EXPERIMENTALES…………………………………………………………..…… Página 12
III.1.- Muestras, disolventes y disoluciones……………………………………………………… Página 12
III.2.- Métodos de extracción de colorantes naturales de las flores…………..…… Página 13
IV.- RESULTADOS………………………………………………………………………………………….… Página 13
IV.1.- Variación del color de disoluciones de azul de bromofenol (tetrabromofenol sulfonftaleína) con el pH: Examen de los espectros…………………………………..…… Página 13
V.- DISCUSION………………………………………………………………………………………….……… Página 14
V.1.- Discusión de resultados de la variación de los parámetros cromáticos con el pH…………………………………………………………………………………………………………………..…… Página 14
V.1.1.- Variación de las coordenadas triestímulos con el pH para disoluciones de tetrabromofenol sulfonftaleína……………………………………………………………………….… Página 14
V.1.2 Variación del color en los diagramas cromáticos con el pH…………..……… Página 15
A) Variación en el diagrama CIE 1931……………………………………………………………… Página 15
B) Variación en el diagrama CIELAB 1976……………………………………………………… Página 17
V.2.- Discusión de resultados en la determinación del pKa del azul de bromofenol………………………………………………………………………………………………….……… Página 20
VI.- CONCLUSIONES…………………………………………………………………………………………Página 22
VII.- REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS…………………………………………………….…… Página 23
I. INTRODUCCIÓN
En el presente Trabajo se realiza un estudio de las aplicaciones de los modelos matemáticos y gráficos que existen sobre el color, a la obtención de magnitudes fisicoquímicas, concretamente a la determinación de la constante de ionización de indicadores ácido-base.
Se muestra la relación entre las medidas de parámetros del color siguiendo las recomendaciones de la C.I.E (Comité Internacional del color) y el valor de la constante de equilibrio entre las especies presentes en la disolución. Además, considerando que el pH de una disolución es un parámetro, de capital importancia para entender diversos tipos de reacciones que se producen en la naturaleza, se ha realizado un estudio detallado sobre la variación del color de las disoluciones de una sustancia en función de dicho parámetro.
Se conocen muchas plantas cuyas flores experimentan cambios de color en función de cuál sea el pH del suelo, tal es el caso de las hortensias, pensamientos, violetas, etc…Nuestra hipótesis de partida es que en estas flores existen sustancias que se comportan como indicadores ácido-base y por ello presentan una coloración determinada a cierto pH en función de la especie dominante como consecuencia del equilibrio químico al que se encuentran sometidos.
Una revisión bibliográfica nos ha llevado a encontrar que son las antocianinas, sustancias que pertenecen a la familia de los flavonoides, los compuestos responsables de estos cambios en la coloración de las flores. Tras averiguar qué sustancias eran y cómo actuaban decidimos especificar un poco más y averiguar cuál era la antocianina concreta presente en la hortensia y otras flores. Esa antocianina es la delfinidina, que cambia de color de azul a rosa.
También nos propusimos extraer esa sustancia de las flores y utilizarla como indicador natural ácido-base, procediendo a calcular su pKa.
Se inicia el estudio con una sustancia comercial, el azul de bromofenol (tetrabromofenol sulfonftaleína) con la finalidad de que su estudio sirva para la puesta a punto del método de trabajo así como para optimizar los programas de cálculo que conducen a la obtención de los parámetros de las medidas de color y a la determinación de su constante de ionización.
I.1.- Sustancias responsables de los cambios de color en las flores .
-Los flavonoides
Es una familia muy grande de compuestos que poseen todos un mismo esqueleto, que se muestra en la figura 1.
Figura 1. Estructura de los flavonoides
Tienen en común que todos los compuestos finales son solubles en agua. Los flavonoides se encuentran en todas las plantas terrestres, y en algunas algas. La concentración y composición de los flavonoides varía mucho en las distintas plantas en las que se encuentra. Son metabolitos secundarios, es decir, sustancias orgánicas secundarias que no son necesarias para el crecimiento y reproducción de un ser vivo y cuya ausencia aunque no sea mortal, si resulta grave.
Los flavonoides poseen propiedades muy apreciadas en medicina como antimicrobianos, anticancerígenos, y además entre otros efectos disminuye el riesgo de enfermedades cardíacas. También son conocidos por los cultivadores de plantas ornamentales, que manipulan el ambiente de las plantas para aumentar la concentración de flavonoides que dan el color a las hojas y a las flores.
Aún queda mucho por investigar de los flavonoides, de su valor medicinal, y de su impacto en la nutrición y la salud humana y de los animales. También es necesario continuar la investigación de su estructura, su metabolismo y su biodisponibilidad, por lo que se esperan importantes progresos en este campo.
- Las antocianinas
Las antocianinas son pigmentos hidrosolubles que se hallan en las vacuolas de las células vegetales y que le dan el color rojo, púrpura o azul a las hojas, flores y frutos de algunas plantas. Pertenecen al grupo de los flavonoides y son glicósidos de las antocianidinas, figura 2.
Su función en las flores es muy diversa, desde proteger a las plantas de la radiación ultravioleta hasta atraer insectos polinizadores. Las antocianinas tienen un gran valor debido a sus propiedades farmacológicas y terapéuticas.
Figura 2. Estructura de las antocianinas
- La delfinidina
Es una antocianidina en la que los radicales R1 a R7 han sido sustituidos por los grupos que se muestran en la figura 3. Constituye uno de los principales pigmentos de las plantas, además de ser un antioxidante. Le da el color azul a las flores, como las violetas.
Como casi todas las demás antocianidinas es sensible al pH del medio, variando su color desde el azul en medios ácidos a rojo / rosa en medios básicos.
Éste es el compuesto sobre el que centramos nuestro estudio. Nos proponemos extraerlo y aislarlo para utilizarlo como un indicador ácido-base natural y calcular su constante de acidez utilizando el método colorimétrico.
Figura 3. Estructura de la delfinidina
I.2.- Causas de los cambios de color en las flores.
Los indicadores ácido-base suelen ser ácidos o bases muy débiles que se caracterizan por presentar color diferente la especie disociada y la especie sin disociar. En un medio ácido las moléculas de delfinidina se encuentran mayoritariamente sin disociar ya que el equilibrio estará desplazado en este sentido y la disolución presentará color rojo. Al aumentar el pH la delfinidina pierde protones y la especie mayoritaria será la especie disociada dando lugar a una disolución de color azul.
Esto ocurre en numerosas plantas, flores y vegetales como las hortensias, las amapolas o la col lombarda. La figura 4 muestra dos flores de hortensia cuya tierra se encuentra a pH diferente lo que origina distinta coloración de las flores.
Figura 4. Suelos con distinto pH dan lugar a hortensias de color azul y rosa debido a la acción sobre el equilibrio ácido base de la delfinidina.
