Início Química do dia-a-dia Você conhece a hortênsia? O papel das antocianinas na cor das flores
Antonio Florencio 18 de maio de 2014 3 comentários Curiosidades, Química do dia-a-dia
Vocês conhecem a hortênsia? Não, não é a jogadora de basquete não. Essa seria Hortência, com "c", a hortênsia que eu me refiro é um tipo de flor, a hydrangea macrophylla. Essa é uma flor originária do oriente, mas hoje é comum em muitas partes do mundo como planta ornamental. Elas são muito bonitas, e formam um arranjo de pequenas pétalas rosas … ou melhor, de pétalas azuis … ou são rosa? Na verdade existem hortênsias azuis e hortênsias rosas. Podemos ver os dois tipos de pétalas na figura ao lado. Mas … porque isso acontece? Porque a hortênsia produz flores azuis e rosas? (na verdade existem hortênsias de outras cores, mas vamos nos ater neste post apenas as cores azul e rosa)
Ah … isso é fácil, é porque são de espécies diferentes
Não nego que essa seria uma resposta muito boa e coerente, "só que não". Na verdade, a mesma planta poderia produzir flores rosas e azuis, ou ainda um estágio intermediário entre ambas. Mas como assim? Por que isso? A planta decide e pronto? Na verdade quem decide é o solo, ou melhor o que tem no solo. Mas antes de falarmos sobre isso, vamos conhecer a molécula responsável pela coloração observada nas hortênsias. A culpada por isso é a molécula chamada delfinidina, que está representada abaixo.
Como observado, a delfinidina possui três anéis aromáticos, sendo dois condensados (juntos), e um outro separado. Essa união entre os anéis forma uma estrutura em que existe considerável deslocalização eletrônica, ou seja, os elétrons π desses anéis não estão presos em suas ligações, mas estão em constante movimento. Para que seja possível essa deslocalização eletrônica é necessário que os elétrons absorvam energia. No caso da delfinidina, a energia absorvida está na região do visível no espectro solar, e como consequência, as substâncias que possuem essa molécula são coloridas. Normalmente substâncias que possuem várias ligações π conjugadas apresentam cores intensas, e por isso, os grupos responsáveis por essa absorção de luz são chamados cromóforos. A delfinidina presente nas pétalas da hortênsia não é a única molécula que apresenta esse grupo cromóforo. Na verdade a delfinidina faz parte de uma grande família de moléculas chamadas de antocianinas. As antocianinas são moléculas que apresentam como grupo cromóforo a estrutura de dois anéis aromáticos condensados (um deles com o oxigênio) e outro anel mais afastado, e são responsáveis pela coloração vermelha, roxa, ou azulada de vários vegetais como a uva, o repolho roxo, as amoras etc.
O que muda de uma antocianina para a outra são os grupos ligados a esses anéis. Uma outra antocianina bem famosa é a cianidina. A figura abaixo compara as estruturas da delfinidina e da cianidina, e como pode ser visto, são muito parecidas. A cianidina é a responsável pela coloração das amoras, ameixas, morango, maçãs, pela coloração da flor das centáureas, etc. Uma propriedade muito interessante da cianidina, e das antocianinas em geral, é que ela muda sua cor em função do pH do meio, podendo ir do vermelho ao amarelo, passando pelo rosa, roxo, azul e verde. Isso mesmo, nós podemos mudar a cor da cianidina simplesmente mudando o pH do meio. eu particularmente acho isso fantástico. Podem fazer o teste com o extrato de repolho roxo (ferva algumas folhas e reserve o extrato roxo). Adicione algumas gotas do extrato de repolho roxo no vinagre branco, ou em algum desengordurante à base de amônia, e veja como a cor muda significativamente. Mas por que isso acontece? Bom … vejamos o caso da cianidina.
Dependendo do meio, se este for ácido ou básico, a cianidina pode assumir estruturas diferentes como pode ser observado na figura abaixo.
Como as estruturas são diferentes a deslocalização entre os elétrons π também é diferente, o que faz com que necessitem de quantidades diferentes de energia para a deslocalização em cada estrutura. Então se a cianidina, com a estrutura 1, em meio ácido precisa de uma quantidade de energia para a deslocalização, ela irá absorver energia em um determinado comprimento de onda, e com isso será de uma determinada cor. Já em meio básico, a estrutura é diferente (estrutura 3), e neste caso a energia necessária para a deslocalização será diferente, a energia absorvida também será diferente, e em consequência disso a cor da cianidina em meio básico será diferente da cor da cianidina em meio ácido (e em meio neutro também). Entenderam? Por isso a cianidina, bem como todas as antocianinas, assim como qualquer molécula que mude de cor em função do pH do meio, pode ser chamada de um indicador ácido-base. As antocianinas são indicadores ácido-base naturais. Certo?
Ah … agora entendi, as hortênsias podem ser rosa ou azul se o solo em que forem cultivadas for ácido ou básico. O solo irá mudar a estrutura da delfinidina das pétalas das hortênsias, e em consequência irá mudar a cor da pétala.
Se chegaram a esse raciocínio estão de parabéns, mas no caso da delfinidina com as hortênsias existe outro agravante. Qual? A disponibilidade de íons alumínio (Al3+) no solo. Como assim? Bom … a cor padrão da delfinidina é o rosa, porém se o solo possuir íons alumínio livres a delfinidina se liga a esses íons e forma um tipo de composto que chamamos de complexo. O complexo delfinidina-Al3+ possui uma estrutura diferente da delfinidina livre, e como consequência disto sua cor muda (neste caso o complexo tem cor azul). Entenderam? Quem realmente determina a cor das pétalas é a presença ou não dos íons alumínio. Se o solo for pobre em íons alumínio a pétala será rosa. Se regarmos a planta com uma solução contendo íons alumínio as pétalas se tornarão azuis. Legal, não é?
O pH também influencia, mas para as hortênsias sua influência está em como o pH permite ou não a disponibilidade dos íons alumínio no solo. Como assim? É o seguinte … quando temos alumínio em solução (imaginem na água presente no solo), ele sofre uma série de reações com a água (costumamos dizer que ele sofre uma série de equilíbrios), como podemos ver nas reações abaixo.
[Al(H2O)6]3+(aq) + OH-(aq) → [Al(H2O)5(OH)]3+(aq) + H2O(l)
[Al(H2O)5(OH)]3+(aq) + OH-(aq) → [Al(H2O)4(OH)2]2+(aq) + H2O(l)
[Al(H2O)4(OH)2]2+(aq) + OH-(aq) → Al(OH)3(s) +4H2O(l)
O íons [Al(H2O)6]3+ pode ser considerado a mesma coisa que o íons Al3+, ou seja o íon alumínio livre. Isso pode ser considerado porque quando os íons alumínio são adicionados em água eles rapidamente reagem com as moléculas de água formando aquo-íon [Al(H2O)6]3+. Notem que conforme vamos adicionando íons hidroxilas (OH-), ou seja, conforme o meio torna-se básico, deixamos de ter o íon [Al(H2O)6]3+ no meio, e este se converte em outros íons (reações em azul). Se tivermos uma grande quantidade de hidroxilas, todo alumínio estará a forma de hidróxido de alumínio (Al(OH)3), que está no estado sólido. Quando o alumínio está na forma de hidróxido de alumínio significa que ele não está mais livre no solo, logo a planta não vai poder absorver os íons alumínio para reagir com a delfinidina, e por isso as pétalas serão rosa. Agora se o meio estiver ácido, não teremos hidroxila no meio. Sem hidroxilas todo alumínio estará na forma [Al(H2O)6]3+, e portanto livre para ser absorvido pela planta, e deixar as pétalas azuis. Notem que o pH acaba determinando a cor das pétalas, mas não por causa do meio ácido ou básico em si, mas por causa da disponibilidade de íons alumínio no meio. Compreenderam? Pode ser que as hortênsias apresentem uma cor intermediária entre o azul e o rosa, e isso pode ser dar em solo em que não é rico em íons alumínio livre, mas também estes não estejam todos precipitados na forma de hidróxido de alumínio.
No caso de desejarmos cultivar hortênsias rosa, temos de retirar os vestígios de íons alumínio do solo, para isso podemos aumentar o pH do solo (deixá-lo básico). Como podemos fazer isso em casa? Basta usar um pouco de calcário agrícola, que é vendido "na melhores lojas do ramo". O calcário na verdade é óxido de cálcio, e este ao entrar em contato com água forma hidróxido de cálcio, que é capaz de deixar o meio básico, como mostrado na reação abaixo.
CaO(s) +H2O(l) → Ca(OH)2(aq)
Agora, se quisermos cultivar hortênsias azuis precisamos ter o máximo de íons alumínio livres. Neste caso, podemos usar um pouco se sulfato de alumínio (Al2(SO4)3). Este sal é capaz de deixar o meio ácido (eliminando os íons hidroxila que tiverem no meio), além de aumentar a concentração dos íons alumínio.
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Natali de Oliveira Pitz
Ótima explicação, muito obrigada!
Uma área de estudo em ascensão.
As antocianinas estão sendo estudadas em diversas áreas de pesquisas.
Oi Lucas, muito obrigado. Realmente as antocianinas são moléculas fascinantes. Já existe muito trabalho a respeito dela, e a cada dia descobrimos coisas novas.