Llullaqi: duke rikrijuar bojën e Faraonit

Në Egjiptin e lashtë, vetëm një varkë kishte një velë me ngjyrë vjollcë. Ajo i përkiste Faraonit dhe ishte një shenjë kumbuese dhe efektive që lajmëronte përdoruesit e tjerë te Nilit të lëvizin mënjanë për të lejuar varkën mbretërore që të kalonte.

Edhe sot ngjyrat vjollcë, blu dhe kuqe e thellët janë të lidhura tradicionalisht me mbretërinë, luksin dhe pasurinë. Arsyja është se këto janë ngjyra të vështira dhe të shtrenjta për tu arritur duke përdorur bojra natyrore. Deri sa bojrat sintetike u zbuluan 100 vjet më parë, bojrat natyrore (nga bimët, kafshët apo burimet minerale) ishin mënyrat e vetme për të ngjyrosur pëlhurat.

Vjollca vezulluese e velës së Faraonit u arrit duke përdorur llullaqin - një bojë natyrore që mund të nxirret nga disa bimë dhe kafshë. Nga natyralistët romake Pliny dhe Elder (shih artikullin mbi Pliny-in dhe Elder-in), ne dimë madje dhe metodat e ngjyrosjes të përdorura në qytetërimet e lashta. Ky aktivitet mundëson nxënësit të ndjekin gjurmët e këtyre kimistëve të hershëm, për ekstraktimin e llullaqit nga gjethet e bimës woad.

Duke përdorur pajisje baze laboratorike, nxënësit e të gjitha moshave mund të kryejnë këtë ekstraktim në një ose dy seanca praktike.

Nxënësit e rinj (mosha 11-15) mund të bëjnë ekstraktimin pa hyrë në detaje rreth reaksionit kimik [edhe pse sugjerohet që veprimtaria është e përshtatshme për moshat 14+]. Nxënësit e avancuar në Kiminë Organike (mosha 16+) mund të hetojnë përbërjen dhe reaksionet kimike më në thellësi. Eksperimenti mund, gjithashtu, të aplikohet në industri dhe të përdoret si pjesë e një projekti shkencor mbi këtë temë.

Gjithçka mbi llullaqin

Llullaqi është një kompleks organik që egziston në tre forma te ndryshme - llullaqi në vetvete që është blu; mono-bromuri i llullaqit që është vjollcë; dhe di-bromuri i llullaqit që është i kuq-vjollcë (figura 1). Ngjyrat nga burimet natyrore mund të përmbajnë një prej këtyre pigmenteve apo një përzierje të dy ose tre pigmenteve në përmasa të ndryshueshme, duke prodhuar kështu një gamë të ngjyrave nga e kuqe në blu (Cooksey, 2001). Intensiteti i ngjyrës është gjithashtu influencuar nga mënyra e përpunimit, për shëmbull nëse rroba e lyer është tharë në dritë apo hije.

Në kohët e lashta egjiptiane, llullaqi i cilësisë më të mirë u nxirrte nga kërmijtë e detit të njohura Murex, të cilët ishin dikur të zakonshëm në ujërat bregdetare të Mesdheut lindor. Një dëshmi arkeologjike nga Kreta sugjeron se nxjerrja e vjollcës nga kërmijtë Murex kishte filluar në vitin 2000 para erës sonë. Gjatë vitit1000 para erës sonë Fenikasit, një qytetërim i përqëndruar ku sot gjendet Libani, shfrytëzuan këtë bojë të vlefshme.

E gjithë ekonomia u bazua në tregtimin e Tyrian vjollcë, një bojë jejla-vjollcë e llullaqit e nxjerrur nga kërmilli Murex brandaris (sot njohur si Bolinus brandaris). Ata ishin aq të njohur për këtë aftësi sa dhe emri Fenikas rrjedh nga fjala greke 'phoinίsso', që do të thotë "prodhojnë të kuqe'.

Llullaqi i nxjerrur nga Murex ishte aq i shtrenjtë, sepse 12 000 kërmijë prodhojnë vetëm 1.4 g Tyrian vjollcë – që është e mjaftueshme për të ngjyrosur vetëm një shami! Komponentët e përdorur për të bërë bojën sekretohen nga gjëndra nënvelzore e kërmillit, që gjendet midis organeve të brendshme dhe velzave. Kërmilli prodhon këto prekursorë të llullaqit si një përgjigje mbrojtëse kundër mikrobeve. Sekrecionet e freskëta janë pangjyrë, por ngjyrosen kur ekspozohen në ajër. Sipas Pliny-t dhe Elder-it, boja u nxirrte duke shtypur kërmijtë, duke i lënë ata të dekompozohen për tre ditë në ujë alkaline me kripë, dhe pastaj duke i valuar ato deri në dhjetë ditë - imagjinoni erën!

Fenikasit e përsosën këtë procedurë mbi qindra vjet dhe zbuluan se duke ndryshuar speciet e kërmijve, metodat e ekstraktimit dhe përpunimit, ata mundën të prodhonin një gamë të ngjyrave nga e kuqe në vjollcë dhe blu (tabela 1).

Llullaq me cilësi të ulët mund, gjithashtu, të ekstraktohet nga disa bimë, dhe kjo teknikë, në fakt, është më e vjetër se teknika Fenikase e llullaqit të nxjerrur nga kermilli. Në Indi, metodat e nxjerrjes së “llullaqit të vërtetë” nga shkurret Indigofera tinctoria ishin të njohura para vitit 2000 para erës sonë. Në Evropë, boja ishte nxjerrur nga bima woad (Isatis tinctoria). Edhe pse këto dy bimë përmbajnë prekursorë të ndryshëm: indican në llullaqin e vërtetë dhe isatan B në woad (tabela 1 dhe figura 2), secili prej tyre prodhon të njëjtën bojë - llullaq.

Prodhimi i llullaqit nga bima woad zhvillohet në tre faza kryesore:

1. Valimi i gjetheve për të nxjerrur isatan B që është i tretshëm në ujë (Figura 3A; hapat 1-6 në aktivitetin më poshtë).
    
2. Shtimi i alkalinit (amoniakut), i cili hidrolizon molekulën, duke hequr grupin karbohidrat dhe duke lënë kështu indolin-3-një ose tautomerin i tij, indoxyl (figura 3B; hap 7 në aktivitetin e mëposhtëm).
    
3. Ekspozimi i ekstraktit në ajër, i cili çon në oksidimin dhe bashkimin e dy molekulave të indolin-3-një për të formuar llullaqin e ngjyrosur në blu (figura 3C; ngjyrosja e leshit dhe prodhimi i pluhurit të llullaqit në aktivitetin e mëposhtëm).

Aktiviteti i nxënësve:  ekstraktimi i llullaqit nga gjethet woad

Materialet

Për secilin grup të nxënësve:

• Gjethe të freskta të bimës woad  (Isatis Tinctoria) (të mjaftueshme për të mbushur një gotë laboratory (beker) prej 1litri)
• Fara të bimës woad mund të merren pa vështirësi nga parqet, dhe në disa vende të botës woad është një bimë tepër e zakonshme.
• 20 % solucion amoniaku
• Tre gota laboratorike (beker) prej1litri
• Ujë të distiluar
• Acidi Oktanoik (fakultativ)
• Flakë gazi (Bunsen) dhe trekëmbësh
• Shkop për përzim
• Sitë ose kulesë
• Cilindra dhe / ose pipeta prej 10 mililitri
• dorashka kundra nxehtësisë
• hinkë dhe letër filtruese
• Thikë për prerjen e gjetheve (fakultativ)
• Lesh për tu lyer (fakultativ)
  Mund të përdorni një top të bardhë prej leshi dhe disa shtëllunga gri-të bardhë të deleve.

Procedura

1. Mbushni një gotë laboratorike me gjethe nga bima woad. Hiqni gjethet nga gota dhe pritini në copa të vogla.
2. Mbushni gotën dy të tretat me ujë të distiluar dhe valojeni mbi një flakë gazi (Bunsen).

3. 

   Shtoni disa gjethe te prera tek uji i valuar, përziheni mirë dhe lejoni që të vazhdojë ngrohjen. Kur uji ka valuar, shtohni më shumë gjethe. Vazhdoni duke shtuar gjethe dhe ngrohur derisa e gjithë bima është shtuar.
4. Kur të gjitha gjethet janë shtuar, vazhdoni valimin për 1 minutë.
5. Transferoni gjithë lëngun e gjetheve të ziera në një gotë laboratorike të pastër (beker).
6. Ftoheni ekstraktin në temperaturë mjedisi duke e vendosur gotën në një tabaka të cekët të mbushur me ujë të ftohtë, dhe përzijini së bashku. Ju tani keni një solucion që përmban, ndërmjet shumë gjërave të tjera, isatan B, i cili është një glucosid i paqëndrueshëm i indoxyl-it.
7. Mbas ftohjes, matni volumin e ekstraktit tuaj dhe shtoni amoniak saktësisht 1% të volumit të ekstraktit, p.sh. për 1 litër ekstrakt, shtoni 10 mililitër amoniak dhe për 100 mililitër ekstrakt, shtoni 1 mililitër amoniak. Solucioni duhet menjëherë të ndryshojë ngjyrë nga kafe në kafe-të verdhë dhe pastaj të gjelbër. Ju tani keni një solucion që përmban, ndërmjet shumë gjërave të tjera, indoxyl-in.

Për të ngjyrosur leshin

Lagni leshin dhe vendoseni në ekstrakt për 10 minuta. Hiqeni dhe lejeni që të thahet në ajër.

Për të fituar pluhur llullaqi

1. Ajroseni ekstraktin duke derdhur solucionin nga një gotë (beker) në një tjetër për 10 minuta.
2. Fakultative, nëse shumë shkumë prodhohet gjatë ajrimit, shtoni acid oktanoik me pikatore. Acidi vepron si një agjent aktiv për të zvogëluar sipërfaqen e tensionit.
3. Filtroni ekstraktin nëpërmjet një letre filtri të zakonshëm për të fituar pluhurin e llullaqit.

Për të përdorur pluhurin si bojë, treteni në ujë dhe përziheni me një agjent reduktimi, si Natriumi i Hidrosulfitit (Na₂S₂O₄). Kur materiali i lyer (p.sh. leshi) ekspozohet në ajër, ai kthehet në ngjyrë blu.

 

Shënime Sigurimi

Mos harroni se llullaqi dhe shumë prej prekursorëve të tij janë bojra, kështu kujdesuni që të mos i derdhni ato në rroba ose lëkurë. Kur trajtoni solucionet e përqëndruara të amoniakut, gjithashtu, llullaqin dhe prekursorët e tij, vishni doreza dhe syze kundër spërkatjeve kimike, dhe përdorni kabinetin e ventilimit. Shikoni gjithashtu shënimet mbi sigurinë tek Shkenca në Shkollë.

Pyetje për diskutim

• Përse i valojmë gjethet? Çfarë ndodh gjatë valimit?
• Çfarë ndodh kur shtojmë amoniakun?
• Kur ju ngjyrosni leshin, pse shfaqet ngjyra blu mbas tharjes së leshit?
• Kur ju prodhoni pluhur, çfarë ndodh kur solucioni derdhet nga një gotë laboratorike tek tjetra? Pse precipiton llullaqi?
• A mund të gjeni se si prodhohet llullaqi sot në industri? Cilat janë përdorimet e tij më të mëdha?

Aktivitete të tjera

Ju mund, gjithashtu, të pyesni nxënësit tuaj të hetojnë më tej kiminë e llulaqit dhe të bojrave të tjera me disa nga veprimtaritë e mëposhtme.

Llogaritja e prodhimit të llullaqit

Peshoni gjethet para ekstraktimit dhe pluhurin e tharë të llullaqit. Llogaritni përqindjen e prodhimit të llullaqit si më poshtë (masa e pluhurit / masa e gjetheve) x 100. Ju mund ta krahasoni prodhimin me ato nga gjethet e freskëta dhe të thata, ose me burimet e tjera të llullaqit si Indigofera tinctoria.

Përdorimi i llullaqit si bojë

Eksperimenti ynë përfshin përdorimin e llullaqit për të ngjyrosur leshin. A mund të përdoret llullaqi për të ngjyrosur materiale të tjera? Ju mund të krahasoni materialet natyrore si pambuku, liri dhe mëndafshi me materialet sintetike (p.sh. puljestër pambuku, pambuku stilastik).

Efektiviteti i prodhimit të llullaqit

1. Cilat prodhojnë më shumë llullaq, gjethet e mëdha dhe të vjetra apo ato të reja dhe të vogla? Shprehini sasinë e llullaqit të prodhur me peshë dhe për fletë (numuroni gjethet para ekstraktimit të llullaqit). Cili prodhon më shumë llullaq?
2. Rritni bimët me dhe pa pleh kimik që përmban azot. Synoni për 2-4 gram azot për meter2 të dheut (ju duhet të llogarisni sasinë e plehut kimik që jep këtë sasi azoti). A rritet sasia e prodhimit të llullaqit mbas shtimit të azotit?
3. Provoni ti veni bimët në errësirë për disa ditë (mbulojini me qese plastike të zezë). A ka ky fenomen një efekt mbi sasinë e prodhuar të llullaqit? Çfarë përfundimesh nxirrni mbi metabolizmin e isatan B në bimët?
4. Hetoni efektin e trajtimeve të tjera të bimëve ose gjetheve të prera.
5. Analizoni efektin kur ndryshoni metodën e ekstraktimit, për shembull kur përdorni lloje të ndryshme alkali.

Shqyrtimi i ngjyrave të tjera

Nxënësit e mi kanë prodhuar bojë nga lëkurat e qepës (Farusi, 2006) dhe nga manaferrat. Përveç kësaj, ata analizuan rezistencën e ketyre bojrave duke i larë materialet e lyera nëpërmjet metodave të ndryshme.

Studimi i kimisë me Pliny-in dhe Elder-in

Ky aktivitet është pjesë e një projekti ndërdisiplinore, i zhvilluar së bashku me nxënësit 14 -15-vjeçar, për të shqyrtuar teknikat e lashta shkencore. Pliny i Vjetër (23-79 erës sonë) ishte një autor romak dhe natyralist. Enciklopedia e tij, Naturalis Historia, sjell së bashku shumë njohuri shkencore të kohës. Në klasën tonë, ne filluam çdo temë duke diskutuar pasazhe nga Naturalis Historia dhe pastaj punuam se si të krijonim eksperimentin e përshkruar në tekst apo diçka të ngjashme.

Në këtë mënyrë, studentët filluan në të njëjtën gjendje para-shkencore si të Pliny-it dhe, nëpërmjet punës laboratorike dhe diskutimit, fituan njohuri moderne shkencore mbi secilën prej temave. Procesi motivoji edhe nxënësit më pak entuziast.

Aktivitete të tjera në këtë projekt përfshijnë: rikrijimi i parfumeve të lashta (Farusi, 2011), përgatitja e xhamit të mozaikut me acid borik, simulimi i dritës nga butaku Pholas dactylus, dhe përgatitja e bojës nga kriprat e hekurit (Farusi, 2007).

Njohje

Autori dëshiron të falënderojë Dr David Hill nga Universiteti i Bristolit, Britani e Madhe, për këshillat e tij në ekstraktimin e llullaqit nga bima woad.