МУНИЦИПАЛЬНОЕ КАЗЁННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«КОЖУРЛИНСКАЯ СРЕДНЯЯ ШКОЛА»
УБИНСКОГО РАЙОНА НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ
Проектно – исследовательская работа по химии
«Волшебная химия цвета»
Автор: Векшин Стас
Ученик 8 класса,
Руководитель:
Аксенова Ирина Ивановна,
учитель химии
Кожурла 2022
Содержание
Введение ________________________________________3
Основная часть
Теоретическая часть
Цвет. Классификация цвета ______________4
История возникновения красок ___________4
Процесс изготовления краски. Как сделать краску самостоятельно______________________________7
Виды красок ___________________________9
Практическая часть
Получение красок при помощи химических реакций ____________________________________________11
Проведение реакции светофор _____________11
Заключение __________________________________13
Список литературы ____________________________14
Введение
Без красок наш мир был бы серым, поэтому человек всегда стремился найти способ разукрасить действительность. В доисторические времена краски получали из цветной глины и растертых в порошок минералов. Чем богаче и сложнее делалась жизнь, тем больше цветов требовалось, чтобы запечатлеть ее. Видимо, поэтому о начале развития человечества судят по древней живопись на скалах.
Актуальностью данной темы является то, что краски в нашей жизни занимают огромную нишу. При этом чаще всего мы их даже не замечаем – наша машина, мотоцикл и велосипед имеют цветное покрытие. Полы и стены нашего дома окрашены, на стенах могут висеть различные приевшиеся нам пейзажи, искусно выполненные масляными красками; фасад нашего дома покрашен фасадной краской и даже забор за домом разрисован соседским мальчишкой, мечтающим стать великим художником, причем красками из аэрозольного баллончика, свободно продающегося за соседним углом.
Красок и их цветов такое огромное разнообразие, что даже неспециалист сможет навскидку назвать с десяток их различных наименований.
Цель: получить краски при помощи химических реакций
Задачи:
Изучить историю красок;
Узнать, что обозначает цвет в химии и его классификацию;
Узнать виды красок;
Рассмотреть процесс приготовления красок;
Получить краски;
Разукрасить рисунок;
Провести химическую реакцию «Светофор».
Гипотеза: Чтобы получить определённый цвет, можно использовать свойства химических реагентов.
Цвет. Классификация цвета
Что такое цвет? Цвет – это качественная субъективная характеристика электромагнитного излучения оптического диапазона, определяемая на основании возникающего физиологического зрительного ощущения и зависящая от ряда физических, физиологических и психологических факторов. Восприятие цвета определяется индивидуальностью человека, а также спектральным составом, цветовым и яркостным контрастом с окружающими источниками света, а также несветящимися объектами.
Цвета делятся на:
Ахроматические цвета (оттенки серого);
Хроматические цвета (цвет, имеющий цветовой тон);
Спектральный цвет (цвета радуги, то есть основные);
Неспектральный цвет (цвет производный от остальных).
Изменение цвета- с точки зрения физики –это изменение длины волны излучаемого атома. А с точки зрения химии - это изменение цвета или окраса при взаимодействии двух и более веществ.
История возникновения красок1
До настоящего времени сохранились рисунки первобытных художников на стенах пещер и скал. А какая же краска была десятки тысяч лет назад? Как возникли нынешние краски и их разновидности?
Древние охотники считали, чтобы добыть на охоте мамонта или оленя, надо их нарисовать. Причем рисовать нужно так, чтобы изображение не исчезло, не стерлось. И древние художники высекали острыми камнями очертания рисунка, а потом в эти борозды втирали глину, перемешанную с жиром. Так появилась самая первая краска – глина, ведь она бывает разных оттенков (красная, желтая, белая). Лучше всего красочные рисунки сохранились в пещерах и дошли до наших дней. Самому древнейшему пещерному рисунку насчитывается 17 тыс. лет!
Разноцветные минералы ярких оттенков привлекали древних людей своей красотой. И человек придумал растереть их в порошок при помощи камней и добавить в него жир для прочности и стойкости краски.
Первыми минеральными красками были:
охра – глина с примесью железа, бывает желтого, коричневого, красноватого цветов;
лазурит – матовый минерал от синего до голубовато-серого цвета;
киноварь – ртутный минерал алой расцветки;
сурик – красный или бурый железняк, дает оранжевый, красный, коричневый цвет;
уголь – для получения черной краски.
Такие минеральные краски долго сохли на поверхности камней, но зато и сохранились на тысячелетия!
По мере развития человека его требования к краскам увеличивались. Людям хотелось получать более стойкие и яркие цвета для разукрашивания оружия, кожаных щитов, а позже и тканей. Для окрашивания материи научились применять растения:
желтый цвет давали ольховая кора, молочай;
коричневый – скорлупа грецких орехов, луковая шелуха, дубовая кора;
красную краску давали ягоды.
Растения выдерживались в воде сутки, затем ее нагревали и процеживали, после чего ткань кипятили в полученной краске, полоскали и сушили. Иногда для получения более яркого цвета требовалось повторить процесс не раз, но зато цвета потом не выгорали со временем. Одним словом, у любой краски есть своя история.
С течением времени люди находили все новые виды и способы получения красок.
Примерно пять тысяч лет назад появилась киноварь – ртутный минерал, придающей краске алый цвет. Наибольшую популярность киноварь завоевала у древних ассирийцев, китайцев, египтян, а также в древней Руси.
Китайской цивилизации принадлежит пальма первенства в создании бумаги. Здесь же, за Великой Китайской стеной, появились лёгкие акварельные краски. В их состав, помимо красящих веществ и масел, входят мёд, глицерин и сахар. Для создания картин из акварельных красок нужна подходящая основа. Холсты, древесина, камни и другие традиционные предметы, на которые наносятся краски, не могут быть использованы для этой цели: акварель не ляжет на них хорошо. Поэтому при рисовании акварельными красками применяют только бумагу. Это объясняет факт появления таких красок именно в Китае, который является прародителем бумажного производства.
Средневековье подарило миру масляные краски. Их преимуществом стали большая стойкость и надёжность, а также сравнительно малое время высыхания. Основой для таких красок служат натуральные растительные масла: ореховое, маковое, льняное и другие.
Во времена Средневековья люди научились накладывать масляные краски именно тонкими слоями. Получившаяся картина приобретала за счёт этого глубину и объем. Улучшалась и цветопередача.
Однако далеко не все мастера средневековой живописи создавали свои краски на основе растительных жиров. Кто-то замешивал красящие вещества на яичном белке, кто-то – на казеине, являющимся одной из производных молока.
До XIX века было известно небольшое число красящих веществ и пигментов. Только в последние двести лет картина существенно изменилась. Химики создали целую гамму синтетических красок, и тем самым они положили начало эре создания искусственных, придуманных человеком цветов. Теперь продукты и товары могли быть самых невообразимых ранее расцветок. Технология не стоит на месте. Появились металлизированные краски, перламутровые и имитирующие различные фактуры. В наше время все, о чем бы вы ни подумали, доступно вам в самых разнообразных цветах.
Сырьевой основой для этого являлись уголь и нефть. Полученные из угля и нефти вещества для изготовления лаков и красок становились как товар массового спроса все дешевле и дешевле. Кроме этого, химико-синтетические лаки и краски обладали качествами, которых никогда не было прежде (быстрое время сушки, большая прочность, а также разнообразие). Таким образом, натуральные краски, за исключением немногих случаев, все больше и больше забывались.
С развитием промышленности, природные красители не выдержали конкуренции с красителями синтетическими и в основном утратили былое практическое значение. В небольших количествах природные красители используют в реставрационных работах. Их применяют также в пищевой и парфюмерной промышленностях и как лекарственные средства.
Процесс изготовления краски. Как сделать краску самостоятельно. 2
Красками называются вещества натурального или искусственного происхождения, которые способны окрашивать тот или иной материал. Основа любой краски — пигмент, т. е. краситель.
Все пигменты, а соответственно, и краски по их происхождению можно разделить на две основные группы: искусственные и природные (естественного происхождения), а последние в свою очередь разделяются на органические (полученные из растений и животных) и минеральные (земли и камни).
Пигменты, употребляемые для живописи, большей частью минерального происхождения. Для того чтобы сделать краску сначала надо найти сырье. Это может быть уголь, мел, глина, лазурит, малахит и др. Сырье нужно очистить от посторонних примесей и измельчить до порошка.
Первобытный человек, приготавливая краску, растирал сырье между плоскими камнями, а в настоящее время используют с этой целью бисерные и шаровые мельницы, т. е. по существу то же самое — перетирают исходные материалы так, чтобы они подвергались одновременно действию ударных сил и трению.
Уголь, мел и глину можно измельчить и в домашних условиях, а вот малахит и лазурит - очень твердые камни, для их измельчения необходимы специальные инструменты. Раньше художники растирали порошок в ступке пестиком. Полученный порошок - и есть красящее вещество или пигмент.
Затем пигмент нужно смешать со связующим веществом, которое склеивает, связывает между собой частички красителя в единую цветную краску-массу. В качестве связующего вещества можно использовать: яйцо, масло, воду, воск, клей, мёд, молоко, известь, древесные смолы. Эту массу нужно хорошо промешать, чтобы не было комочков. Получившуюся краску можно использовать для рисования.
Растительные (органические) красители не образуют красочного слоя, а проникают в толщу окрашиваемой поверхности, поэтому они применяются в основном для окраски тканей. Народный способ окраски растениями известен издавна.
Природные красители можно получить из корней или стеблей, коры или листьев, цветов или плодов растений. Получение красителя зависит также от времени сбора растений. Только что распустившиеся листья дают более интенсивные оттенки, чем листья зрелые, цветы - только что раскрывшиеся, кору - весной, когда она легко отделяется, корни и коренья - или до цветения растения, или осенью. При окраске свежими растениями получаются более яркие и интенсивные оттенки, чем при окраске высушенными. Если необходимо сушить растения, то нужно это делать в затененном месте, чтобы сохранить естественный оттенок цвета. Высушенные растения можно хранить в закрытой посуде, в амбаре под потолком или в сухом месте, в жилом помещении.
Луковую шелуху хорошая хозяйка никогда не выбрасывала, а каждый раз, как только приходилось чистить луковицу, собирала ее в специальный мешочек либо в корзину. Знала, что пригодится, и еще не раз: весной, чтобы яйца пасхальные покрасить, а осенью кое-какую пряжу.
Для приготовления красящего раствора листья, стебли, корни, цветы, плоды, шишки, кору или семена предварительно отмачивают в течение суток в мягкой холодной воде. После этого растения кипятят. Затем дают отстояться и фильтруют через сито, на которое положен кусочек полотна.
Окрашиваемый материал надо предварительно очистить, - плохо выстиранная пряжа или ткань окрашиваются неравномерно. Материал опускают в красящий настой и кипятят на медленном огне.
Для закрепления красящего вещества на материале используют закрепители (протраву). Без протравки окрашенная пряжа приобретает в большинстве случаев бежевый или светло-коричневый цвет.
1.4. Виды красок
Разные связующие вещества, которые склеивают между собой частички пигмента в однородную красочную массу, дают краски с разными названиями. Различают водяные (водно-клеевые) и масляные краски. К водяным краскам, в которых связующим веществом является вода с некоторым количеством клея, принадлежат темпера, акварель, гуашь. Соответственно, эти краски разводятся водой.
Акварельные краски - замешивают на основе растительных смол, с добавлением меда, глицерина или сахара. Это и позволяет им быть такими легкими и прозрачными. Изобрели акварель вместе с бумагой в Китае, а вот в Европу эта техника пришла только в XII веке. Акварель - это один из видов живописи водяными красками. Темпера также принадлежат к водяным краскам, но между этими видами красок есть существенное различие: в состав связующего вещества акварели входит клей преимущественно растительного происхождения, в состав темперы – преимущественно животного происхождения. Кроме того, связующее вещество темперы всегда состоит из эмульсии(несмешиваемые жидкости, когда например, капельки жира распределены в водной среде), тогда как в связующем веществе акварели эмульсия не является обязательной. С древности до XVI—XVII столетий была распространена яичная темпера (в состав связующего вещества входит яйцо).В бывших иконописных мастерских Владимирской губернии и некоторых других местах писали и пишут по настоящее время на яичном желтке. Яичный порошок, введенный в краски в большом количестве, способствует образованию трещин и скоро портится, особенно в южном климате. Для предупреждения этих нежелательных явлений принимали соответствующие меры: в Италии примешивали к желтку сок
фигового дерева, в Германии использовали пиво, русские иконописцы прибавляли к желтку кислый хлебный квас.
Темперные краски очень быстро сохнут, сильно изменяют цвет и тон, но они очень прочные.
Гуашь по своему составу очень близка к акварельным краскам, в ней тоже пигмент замешан на водорастворимой клеевой основе. Но в цвета добавлены белила, что придает краскам плотность, сильное высветление при высыхании и бархатистую поверхность.
Но самой большой любовью у живописцев пользуются масляные краски. Само название говорит о том, какое связующее вещество используют при их изготовлении - их замешивают на сохнущих маслах, алкидных смолах и растворителе, позволяющем краске быстрее высыхать. Масляные краски известны уже с X века, были усовершенствованы в XV веке фламандским живописцем Яном ван Эйком. Но кому принадлежат лавры изобретателя все же неясно, так как следы росписей краской на основе макового и орехового масла найдены в древних буддийских пещерах, а олифу – вареное масло – применяли еще в Древнем Риме. Масляные краски не меняют цвет при высыхании и позволяют добиваться потрясающей глубины цвета.
Большинство современных художников пользуется масляными красками фабричного производства, начало которому положено уже в XIX столетии, но и в настоящее время имеются художники, которые трут для себя краски, причем вручную, подобно прославленным старым мастерам.
Водяными красками в основном пишут на бумаге (акварель, гуашь), водяные клеевые краски служат также для живописи на штукатуренных или особо приготовленных стенах (темпера). Масляными красками пишут на холсте, дереве, металле.
Также пигменты употребляется в сухой живописи – в пастели или для изготовления цветных карандашей.
2.1. Получение красок при помощи химических реакций
Мне захотелось провести эксперимент и получить краски в химической лаборатории. Для получения синего цвета я прилил к жёлто - коричневому раствору хлориду железа III жёлтый раствор гексацианоферрат калия.
Для получения красного оттенка я слил два раствора жёлто-коричневый хлорид железа III и бесцветный радонит калия.
Для получения насыщенного жёлтого цвета к жёлто - коричневому раствору хлориду железа III прилил желтоватый раствор хромата калия.
Чтобы продемонстрировать полученные краски я заранее подобрал и нарисовал картину знаменитого художника Рериха.
Проведение реакции светофор3
При помощи химических реакций можно не только получать краски разных цветов, но и проводить интереснейшие реакции, проходящие с изменением цвета. К такой реакции относится реакция «Светофор».
Итак, необходимые ингредиенты:
прозрачная стеклянная емкость, например, стакан;
марганцовка;
гидроксид натрия;
вода;
сахар.
Как делаем.
Наливаем в стакан немного воды (около 150-200 мл) и растворяем в ней пару кристалликов марганцовки, чтобы получился яркий розовый цвет.
Щелочь также растворяем в воде. Будьте аккуратны, эта реакция идет с выделением тепла, раствор нагревается. Много щелочи не берем. На 100 мл воды хватит четверти чайной ложки. Теперь добавляем к получившемуся раствору чайную ложку сахара и хорошенько размешиваем.
Приливаем этот щелочной раствор сахара к раствору марганцовки. И любуемся – окраска начинает меняться. Сначала раствор становится синим (этот этап очень быстрый), потом – зеленым, потом постепенно идет переход в желтый цвет. Полностью изменение окраски происходит, наверное, за минуту. Ну, может, от силы – две. То есть достаточно быстро.
Заключение
В ходе проделанной мною работы я изучил историю красок, и узнал, что сначала рисовали глиной и красками, изготовленными из минералов, фруктов, овощей и так далее. Уже намного позже стали получать синтетические краски.
Так же я рассмотрел процесс приготовления краски и её виды. Попытался получить краски в школьной лаборатории, изучив предварительно химические свойства веществ, сливаемых для получения определённого цвета.
Полученными красками разукрасил картину, заранее приготовленную. Считаю, что получилось не плохо.
Решив все задачи, я достиг поставленной цели. А именно я получил краски и сразу их использовал.
Моя гипотеза подтвердилась: зная химические свойства реагентов, я получил краски трёх оттенков.
От древних красок остались лишь красивые названия и интересные истории. А современные отличаются доступностью, стойкостью, яркостью и безопасностью. Вот такая длинная и увлекательная история от древности до наших дней у привычных нам красок!
Список литературы
1.Гурский И. П., «Элементарная химия», «Наука», Москва, 1986
2. Ольгин О., «Опыты без взрывов», Москва, «Химия», 1995.
3.Перельман Я., «Занимательная химия», Москва, 1987.
4. Слейбо У., Персонс Т., «Общая химия», Москва, 1989.
5. Фадеев Г.Н. Химия и цвет М., «Просвещение», 1983.
6. https://colorscheme.ru/art-of-color/color-physics.html
7. http://femto.com.ua/articles/part_2/4490.html
8. http://allaboutcolor.narod.ru/color_in_biology.htm
9. https://wiasite.com/page/kareva/ist/ist-7--idz-ax35--nf-67.html
10. https://awdee.ru/a-short-history-of-color-theory/
1 https://lepnina.top/articles/Istoriya-krasok-ot-drevnosti-do-sovremennosti/
2 https://pandia.ru/text/77/453/13695.php
3 https://kidschemistry.ru/ingredienty-dlya-opyta-svetofor-doma.html
10 779
3 022 
