Проектно - исследовательская работа "Зеркала в стиле ретро: способы состаривания зеркал химическим методом"

10

VIII межмуниципальная научно-практическая конференция

обучающихся общеобразовательных организаций

«Школьная исследовательская инициатива»

Естественнонаучная секция

Зеркала в стиле ретро:

способы состаривания зеркал химическим методом

(проектно – исследовательская работа)

Автор: Середа Анна,

обучающаяся 10 «В» класса

МБОУ Бутурлиновская СОШ

Руководитель: Крячко Юлия Николаевна,

учитель химии МБОУ Бутурлиновская СОШ,

г. Бутурлиновка 2018

Оглавление

Введение ………………………………………….....………………………..….стр. 3

1. Теоретическая часть………………...…………………………...……..........стр.4

1.1 Строение зеркальной поверхности………………………………............стр.4

1.2 Химические процессы при естественном старении зеркала.................стр.5

2. Практическая часть........................................................................………….стр.5

2.1 Опыт №1. "Окисление зеркальной поверхности дихроматом калия"....стр. 6

2.2 Опыт№2 "Патинирование зеркальной поверхности

карбонатом меди (II)"........................................................................................стр.7

2.3 Опыт № 3. "Окисление зеркальной поверхности с использованием перманганата калия".............................................................................. ...........стр. 8

2.4 Опыт № 4. "Кислотная обработка".............................................................стр.9

Заключение………………………………………………………...……....…....стр.11

Список литературных источников…………………………..……………....стр.12

Введение

Сегодня состаренное зеркало находится на пике популярности. В жизни зеркала стареют очень долго. Приобрести настоящее старое зеркало на антикварном рынке очень сложно, так как стоит оно достаточно дорого. Использовать антикварное зеркало по его прямому назначению иногда довольно проблематично из-за помутнения и искаженного изображения. Кроме этого, бытует мнение, что в «старом» зеркале живет душа его прежнего владельца, и такое антикварное зеркало принесет в дом негативную энергию. Поэтому мастера научились так искусно состаривать зеркала, что они почти ничем не отличаются от подлинных. [4]

Некоторым людям нравится нестандартное оформление своей квартиры, основой такого интерьера может стать антикварное зеркало. Оно придаст интерьеру неформальность и некоторую нотку изысканности. Стоит задуматься о том, как можно состарить зеркало собственноручно. Искусственное старение зеркала скроет недостатки без потери качества «изображения» и необходимости покупать новый элемент эстетического оформления. Причем состаренное зеркало очень прозрачно намекнет окружающим на тонкость вкуса и открытость новым веяниям: детали, выполненные «под старину», неизменно остаются в тренде. В связи с этим мне стало очень интересно, возможно ли самостоятельно, химическим путем подвергнуть зеркало процессу искусственного старения. [3]

Цель исследования: состарить зеркало химическими методами.

Задачи исследования:

1. Изучить строение зеркальной поверхности

2. Изучить химические процессы при естественном и искусственном старении зеркала

3. Изучить литературные источники по применению химических реакций для разрушения металлических поверхностей

4. Опытным путем подобрать реактивы для достижения планируемых результатов.

Гипотеза: я предполагаю, что за кратчайший промежуток времени зеркало возможно состарить химическим путем, чтобы придать ему антикварный вид.

Методы исследования : эксперимент, наблюдение, сравнение, анализ результатов.

1. Теоретическая часть

1.1. Состав зеркальной поверхности

Зеркала изготавливают путем нанесения на одну из поверхностей стекла тонких отражающих металлических пленок химическим или физическим способами. Химиче­ский способ состоит в нанесении на стекло слоя метал­ла, восстановленного из раствора его соли. Физические способы заключаются в нанесении на стекло отражаю­щего слоя путем распыления металла в вакууме (пер­вый) или пульверизацией (второй). Для получения зер­кал пригодны многие металлы: серебро, золото, алюми­ний, хром, никель и др. Цвет зеркального отражающего слоя соответствует цвету металла. Для изготовления зеркал массового ассортимента применяют два спосо­ба — нанесение на поверхность сгекла тонкого слоя се­ребра химическим способом и тонкого слоя алюминия термическим испарением в вакууме. Зеркальный слой снаружи покрывают, защитными слоями — сначала мед­ным, а затем лаковым или эмалевым.

По сравнению с зеркалами, выполненными серебрением, алюминированные зеркала характеризуются более низкими спектральными характеристиками и менее качественным отражением, однако их стоимость значительно ниже. Поэтому галантерейные зеркала различной формы и размеров металлизируются алюминием, а их дорогие мебельные аналоги – серебром.

Зеркала применяют для разных целей, вследствие чего их качество определяется разными ГОСТами (ГОСТ 17716—72 —зеркала бытовые; ГОСТ 15469 — зеркала для мебели, ОСТ 21-2-74 — зеркала технические и др.). Размеры регламентируют только для мебельных зеркал (по длине400—1500 мм, по ширине 200—600 мм). Зеркала бытовые и технические делают по утвержден­ным эталонам. [1]

1.2. Химические процессы при естественном старении зеркала

При естественном старении на зеркало оказывают влияние различные факторы окружающей среды, в связи с чем, нарушается целостность защитного лакокрасочного покрытия. Из-за нарушения защитного слоя, на алюминиевое покрытие большое влияние оказывает кислород, в связи с чем, алюминий окисляется, покрывается оксидной пленкой и зеркало приобретает мутный и темный вид, происходит процесс патинирования.

4Al+ 3O₂ → 2Al₂O₃

Помимо этого целостность алюминия нарушается из-зи физических повреждений, что ведет к появлению трещин и царапин.

Таким образом основными факторами, оказывающими влияние на старение зеркала являются: свет, кислород, эксплуатация в быту, качество зеркальной поверхности.

2. Практическая часть

• Для проведения всех экспериментов необходимо удалить лакокрасочное покрытие с зеркала.

Опыт №1. Окисление зеркальной поверхности дихроматом калия

Для того, чтобы разрушить зеркальную поверхность, надо создать оксидную пленку при помощи раствора нагретого до 80^оC. [2]

Реактивы и оборудование:

1. Вода дистиллированная – 200мл

2. Na₂CO₃ - 10г

3. K₂CrO₄ - 3г

4. Na₂SiO₃ – 0.2г

5. Металлическая емкость

6. Электрическая плитка

7. Весы электронные

В данном растворе зеркало выдерживалось 10 мин, а потом тщательно промывалось. После чего можно было приступить к окрашиванию зеркала в следующем растворе:

1. Вода дистиллированная – 200мл

2. K₂Cr₂O₇ - 3г

3. Na₂CO₃ – 0.8г

В подогретом до 100^оС растворе зеркало обрабатывалось 4 мин.

Вывод: эксперимент оказался неудачным, так как никаких изменений не произошло.

Опыт№2. Патинирование зеркальной поверхности карбонатом меди (II)

Для того, чтобы произвести процесс патинирования алюминиевого покрытия на зеркале, нужно приготовить следующий раствор. [3]

Реактивы и оборудование:

1. Вода

2. CuSO₄

3. Na₂CO₃

4. Металлическая емкость

5. Электрическая плитка

6. Весы электронные

2CuSO₄ + 2Na₂CO₃ + Н₂О= Cu₂(ОН)₂CO₃ + 2Na₂ SO₄+СО₂

Смесь фильтруют и полученный гидрокарбонат меди (II) подсушивают, а позже добавляют в раствор NH₃._.

Через некоторое время в полученную семь помещают зеркало на 10 минут. [5]

Вывод: данный опыт оказался действенным и удачным. Зеркальное покрытие имеет неравномерные повреждения, напоминающие признаки старины.

Опыт № 3. Окисление зеркальной поверхности с использованием перманганата калия

Для проведения опыта необходимо приготовить следующий раствор.

Реактивы и оборудование:

1. Дистиллированная вода – 200мл

2. KMnO₄ - 1г

3. CuSO₄ – 1г

4. Металлическая емкость

5. Электрическая плитка

6. Весы электронные

KMnO4 + CuSO4 → CuMnO4 + K2SO4

Полученный раствор тщательно перемешивается и нагревается до 80^оС. Позже в нагретую смесь помещается зеркало на 10 минут.

Вывод: данный способ оказался менее действенным. Повреждения на алюминиевом покрытии не сильно выражены, но имеют коричневатый оттенок, что можно учитывать при подборе реагента и планируемого результата.

Опыт № 4. Кислотная обработка

Для проведения этого эксперимента нам понадобилась концентрированная соляная кислота.

По алюминиевой поверхности распределить раствор соляной кислоты. [6]

Вывод: способ оказался долго действующим, так как изначально никаких видимых изменений не произошло, но через сутки алюминиевое покрытие подверглось разрушению. Можно сделать вывод, что для использования соляной кислоты для "состаривания" зеркал, необходимо опытным путём подобрать нужную концентрацию реагента, воизбежание сильного повреждения зеркальной поверхности.

Для полного завершения работы, я решила обработать "состаренную" зеркальную поверхность краской из баллончика, чтобы придать зеркалу завершённый вид. По желанию можно использовать краски разного цвета в зависимости от интерьерной композиции.

Заключение

В ходе проделанной работы мной было изучено строение зеркальной поверхности и факторы, влияющие на процессы естественного старения зеркал. Так же был проведен рад экспериментов, на основании которых можно сделать вывод, что для зеркал, обработанных алюминиевым покрытием возможен процесс быстрого "состаривания" химическим путем. Наиболее эффективной, на мой взгляд, реакцией является патинирование соединениями меди (II). В этом эксперименте можно варьировать площадь обработанной поверхности в соответствии с задуманным результатом. В опытах с полным погружением зеркала в реагент процесс разрушения поверхности неконтролируемый. Эксперимент с соляной кислотой так же может применяться для придания зеркалам антикварного вида, но трудность данного опыта заключается в подборе нужной концентрации реагента. В случае высоких концентраций кислоты зеркало повреждается слишком сильно и теряет эстетический вид.

Зеркала, состаренные искусственным путем, кроме выполнения своих обычных функций, являются важным предметом декора. Они могут удачно подчеркнуть выбранный стиль помещения, зрительно расширить или сузить пространство в нем. Состаренные зеркала можно приобрести на заказ или изготовить собственными руками, проявив фантазию, смекалку и свое умение.

Список литературных источников

1. Компания по производству зеркал «Основы технологии и продукция промышленности строительных материалов» И.А.Мочальник, 2009г., БГЭУ

(http://msd.com.ua/texnologiya-stroitelnogo-i-texnicheskogo-stekla-i-shlakositallov)

1. RUSSIAN-HANDMADE 2013г. Статья: «Старинное зеркало»

(http://womanadvice.ru/sostarennoe-zerkalo)

1. Ирина Леон 2014г. Историческая статья « Зеркала: история и производство»

(http://mirznanii.com/a/271644/zerkala-istoriya-i-proizvodstvo)

1. Марина Семенова 2016г. Статья: « Патинирование монет (искусственное старение) » (http://www.wheeclamp.ru/articles/patinirovanie)

2. Курлат Вадим Иосифович 2016г. Статья: « Как состарить зеркало своими руками» ( https://serviceyard.net/sovetyi/kak-sostarit-zerkalo-svoimi-rukami.html)

3. Николай Свиридов 2012г. Научная статья : «Оксидирование сплавов алюминия» (http://metallicheckiyportal.ru/articles/zashita_ot_korrozii_metalla/oksidirovanie/splavi_alyminia )