Färga ullgarn med svampar

Kemisk bakgrund

Historik

Färgat ullgarn
Ullgarnet i förstoring
Foto: ©Svante Åberg, Susanne Rostmark
Växtfärgning med örter, bark, lavar och ved har man ägnat sig åt sedan urminnes tider. Kunskaperna om hur man kunde framställa olika färger gick i arv från generation till generation [1]. Det var inte förrän i början på 1800-talet som man på syntetisk väg lyckades framställa färgämnen. Sedan dess har man i den kommersiella industrin gått över till att använda "konstgjorda" färgämnen, konsten att växtfärga lever trots det kvar som ett uppskattat konsthantverk [8].

Svampens egenskaper som färggivare har länge försummats. Ett undantag är ärttryffeln Pisolithus tinctorius som i Tyskland användes för att sätta färg på soppa. I Frankrike och Italien användes svampen till att färga ullgarn. En annan ticka Echinodontium tinctorium användes av indianerna till rött smink vid krigsmålning. I en svensk skrift från 1720 kan man läsa ett recept för gulfärgning av linne med blodriska.

Under andra världskriget undersökte fransmännen man om man inte skulle kunna framställa färgämnen ur svamp. Den enda svamp som ansågs lämplig var lystickan, Hapalopilus, pluggskivlingarna Paxillus, och en rad mögelsvampar.

Sedan dess har både svenska och utländska konsthantverkare experimenterat med svamp, det stora genombrottet kom 1974 då amerikanskan Miriam Rice gav ur skriften "Let´s try mushrooms for color" [1].

Varför uppfattar vi olika färger?

Prisma Dagsljuset eller elektriskt ljus består av en blandning av olika färger. Ljuset kan delas upp i sina olika färger med hjälp av ett prisma.

Synliga spektrat

Färgerna som då bildas är samma som de vi ser i regnbågen och kallas spektralfärger.

När ljuset från en ljuskälla träffar ett föremål absorberas vissa delar av spektrumet medan andra reflekteras eller går rätt igenom. Absorptionen beror på ljusets våglängd och på vilket färgämne som finns på ytan. Mängden färgämne påverkar också absorptionen. En svart yta absorberar 100 % och en vit 0 % [9].

Bindningskemi

Ullfiberns yta är täckt av små fjäll då fibern blir varm spärras fjällen ut och garnet blir strävt. Om ullen inte får koka och får svalna långsamt blir garnet glatt igen. Om ull kokas fastnar fjällen i utspärrat läge, det är det som gör att garnet i exprimentet blir strävt.

För att man skall kunna koka ur ett färgämne ur en svamp måste den vara vattenlöslig. Ett ämne är vattenlösligt om det innehåller hydrofila grupper. De hydrofila grupperna har egenskaper som är gemensamma med vattenmolekylen. De viktigaste hydrofila grupperna är, hydroxyl- (-OH-) , karboxyl- (-COOH), amino- (-NH2).

Ull består av proteinet keratin i proteinkedjan finns hydrofila gupper, de kan vara basiska (-NH2), sura (-COOH) eller neutrala (-OH). Ullfibern hålls ihop av peptidbindningar som bildas då en aminogrupp och en karboxylgrupp binds under avgivande av två väte och en syremolekyl. Trots att många hydrofila grupper åtgår till peptidbindningar finns det fria grupper kvar dessa kan binda färgämnen. Färgämnena i detta experiment är sura och binds med jonbindning till de basiska aminogrupperna [1].

Om svamparna

Antrakinoner i kanelspindelskivling

Kanelspindelskivling
Kanelspindelskivling
Bild: ©Susanne Rostmark

Kanelspindelskivlingarna är relativt små svampar, de bli sällan högre än 100 mm, hatten mäter ca 70 mm i diameter och fotdiametern är 10 mm. Flera av kanelspindelskivlingarna växer i kärr andra i ädellövskogar och en del i barrskogar. Kanelspindelskivlingar kan man finna i hela landet, de ät inte ätliga men inte heller giftiga. Bland de arter som tillhör släktet kan nämnas Kanelbrun spindelskivling, Rödskivig kanelspindelskivling och Blodröd spindelskivling [10].

Släktet kanelspindelskivling Dermocybe definieras av att de har klumpar av färgämnen, antrakinoner, inlagrade i skivornas kött. Ett 80-tal gula till röda antrakinoner är kända från växtriket, av de 80 finns ett 40-tal representerade i kanelspindelskivlingarna. Den grupp som gör ämnet färgat kallas kromofor. Kromoforen i antrakinoner är en kinonring kant i kant med två bensenringar. Det som gör färgämnena sura och därmed möjliga att binda till ull är hydroxidgrupper i position 1,4,5 eller 8 [1].

Sandsopp
Sandsopp
Bild: ©Susanne Rostmark
Sandsoppen Sullius variegatus är den färgstarkaste av sopparna. Den känns igen på sin gulbruna färg, sina sandfärgade rör och sin ringlösa fot. Om man bryter isär en sandsopp blånad den kraftigt. Sandsoppen trivs i sandiga och fuktiga barrskogar, på tallhedar och i skrevor fyllda med mossar och lavar. Sandsoppen växer i hela landet och är en utmärkt matsvamp, den förekommer rikligt från augusti till oktober [10].

Fördjupning

Löslighet

När atomer eller molekyler av ett ämne blandas på atom-/jon-/molekylnivå med ett annat ämne, så säger man att ämnet löser sig. Både fasta, flytande och gasformiga ämnen kan gå i lösning på detta sätt. Ämnet som tar emot partiklarna som löser sig, och som förekommer i större mängd, kallas lösningsmedel.

Exempel på lösningar är:

En lösning behöver alltså inte vara en vätska. Det finns både fasta, flytande och gasformiga lösningar.

Begränsad löslighet

Ofta är lösligheten begränsad. Det har att göra med den jämvikt som uppstår mellan ämnet i lösning och samma ämne i ren form. Till exempel löser sig koksalt i vatten upp till 36 g per 100 ml (motsvarande 26 vikts-%) vid 20 °C.

Jonerna i den fasta natriumkloriden löser sig med jämn hastighet, vilket tenderar till att öka koncentrationen av löst ämne. Men den motsatta reaktioner sker också. Natrium- och kloridjonerna i lösningen faller ut som fast natriumklorid. Den hastighet med vilken saltet faller ut beror på hur ofta natrium- och kloridjoner stöter på varandra i lösningen. Därför ökar utfällningen av salt med koncentrationen i natriumkloridlösningen. Vid 26 vikts-% NaCl är utfällningen lika snabb som upplösningen av koksaltet. Då sker ingen nettoförändring. Man har en dynamisk jämvikt där lösningen är mättad, dvs. innehåller maximal mängd koksalt.


Obegränsad blandbarhet

Ibland är lösligheten obegränsad och det lösta ämnet och lösningsmedlet är fullständigt blandbara i alla koncentrationer. Exempel på detta är etanol i vatten. Vilken proportion av etanol och vatten du än blandar, så kommer du att få en homogen lösning, dvs. en enda fas. Du kommer inte att se någon fasgräns mellan ämnena.

Lösning av gasformiga partiklar i en annan gas har alltid obegränsad blandbarhet. Det beror på att i en gas så är partiklarna så långt ifrån varandra att de inte påverkas av några attraktionskrafter som tenderar att klumpa samman ämnena i aggregat. Alla atomer/molekyler rör sig helt fritt i gaslösningen.

Bindningskrafterna avgör lösligheten - "Lika löser lika"

När det finns ett löst ämne och ett lösningsmedel, så finns det tre alternativa bindningar som kan uppstå mellan partiklarna (atomerna/molekylerna/jonerna):

Man brukar använda en tumregel: "Lika löser lika". Det syftar på polariteten, dvs. laddningen hos partiklarna. Ämnen löser sig lättast i varandra om de är ungefär lika polära. Vi ska förklara hur detta kommer sig.

Vatten är en starkt polärt ämne. Visserligen är molekylen som helhet oladdad, men det finns en laddningsförskjutning så att syreatomen är negativ och väteatomerna positiva. Två vattenmolekyler binder varandra ganska starkt genom att syret i den ena molekylen lägger sig nära vätet i den andra vattenmolekylen. Den negativa och positiva laddningen attraherar varandra. Vatten binder alltså varandra ganska starkt.

Kolvätena i bensin är ett mycket opolära. Kolvätena är oladdade molekyler som inte heller har någon laddningsförskjutning inom sig i molekylen. Det gör att kolväten bara binder varandra svagt med hjälp av Londonkrafter (Van der Waals-krafter).

Ju starkare bindningen är, desto större chans är det att partiklarna ska klumpa sig samman. Vatten i blandning med bensin ger mycket dålig löslighet. Vattenmolekylerna klumpar samman sig med sina starka krafter och bildar en egen fas. Kolvätemolekylerna blir över och bildar en annan fas. Kolvätena bildar inte en egen fas på grund av attraktion mellan kolvätena, utan därför att de inte få vara tillsammans med vattnet. De blir så att säga ratade av vattenmolekylerna.

Om två ämnen inte har samma polaritet, men ändå inte skiljer sig åt alltför mycket, så får de en god löslighet även om den är begränsad. En möjlighet att lösa ett ämne är därför att använda lösningsmedel i flera steg. Om du till exempel har fått smutsig motorolja på händerna, så är det svårt att tvätta bort med tvål. Motoroljan är alltför opolär för att tvålen riktigt ska kunna lösa den. I ett första steg kan du då smörja händerna med margarin, som är opolärt. Oljan löser sig i margarinet. I nästa steg tvättar du bort margarinet med hjälp av tvål och vatten. Oljan som är löst i margarinet följer då med margarinet när det tvättas bort med vatten.

Utfällning

Utfällning är den process som gör att ett löst ämne övergår till fast form och bildar en egen, fast fas. Det ämne som bildar fast form kallas helt enkelt fällning. Vätskan som blir kvar kallas med ett finare ord för supernat.

Orsaken till att fällning bildas är alltid att lösligheten för ämnet överskrids. Men vad som gör att lösligheten överskrids kan bero på flera saker:

Det händer att de utfällda partiklarna är så små att de inte sjunker till botten inom rimlig tid. Då får man en suspension som känns igen på att den är grumlig. Men om man centrifugerar suspensionen, så kan man få fällningen att sjunka till botten. Ovanför finns då den klara lösningen.

material på grundnivå kommer att läggas in här


material på avancerad nivå kommer att läggas in här