Практическая работа № 6 «Хроматография красителей из фломастеров».

Возьмите лист фильтровальной бумаги и вырежьте из него длинный прямоугольник, такой, чтобы свободно проходил в ваш стаканчик. Проведите карандашом линию вдоль короткой стороны на расстоянии 5-7 мм от края. На этой линии нарисуйте выбранными фломастерами точки, на расстоянии 1 см друг от друга. Поставьте прямоугольник в стаканчик цветными точками вниз.

Растворитель будет подниматься по бумаге и цветные пятна начнут подниматься вслед за ним. В конце у вас получится что-то похожее на такую картину:

Если мы посмотрим на то, что получилось, то увидим, что у первого и второго фломастеров чернила состоят из чистых красителей. У третьего – чернила составлены из двух красителей и один из них – такой же, как и в первом фломастере. 

Не обязательно, что у вас получится точно так же, но в это и интересно в исследовании – результат не всегда получается предсказать. Поэтому попробуйте провести ваше собственное исследование и результат запишите в таблицу.

Цвет фломастера	чистый цвет или смесь	Цвет(а) пятен

 

Работа химиков не всегда состоит в разделении смесей, иногда им наоборот, приходится составлять самые разнообразные смеси. На следующем занятии мы тоже попробуем этим заняться и сделать самые настоящие краски.

Занятие № 7 Составление смесей веществ

Кейс

Однажды в Афинском порту Пирее, где стоял корабль с грузом свинцовых белил, вспыхнул пожар. Поблизости в этот момент находился художник Никий. Зная, что на горящем корабле имеются краски, он поднялся на него в надежде спасти хотя бы один бочонок. Краски тогда стоили дорого, да и достать их было порой нелегко. К удивлению Никия, в обуглившихся бочонках он увидел не белила, а какую – то густую массу ярко – красного цвета. Схватив один из бочонков, художник покинул корабль и поспешил в свою мастерскую. Содержимое бочонка оказалось отличной краской. Впоследствии ее называли суриком (Pb ₃ O ₄) и стали получать пережигая свинцовые белила.

Вопросы

1. Подумайте, что произошло в бочонках с белой краской?

2. Знаете ли вы другие способы получения пигментов для красок?

3. Назовите вещества, которые на ваш взгляд, могут быть пигментами красок?

Представьте, что вы уронили на белоснежную скатерть клубнику. Неприятно, но теперь у вас есть, что ответить рассерженным родителям – вы не просто испачкали скатерть соком, вы произвели крашение ткани.

Краски были с человеком все время его цивилизованной жизни. 40 000 лет назад люди были еще очень непохожи на нас, но они уже хотели рисовать. Даже пещерные люди умели рисовать картины, не уступающие современному искусству.

Но для того, чтобы рисовать, нужны краски. А тогда купить их в магазине было невозможно, поскольку магазинов не было. И пещерному человеку пришлось обходиться тем, что есть под рукой. Горит костер, сажа садится на стены пещеры – вот и черная краска. А в обрыве у ближайшей речки обнаружилась глина белого или оранжевого цвета. В общем, оказалось, что если хорошенько посмотреть вокруг, то обязательно найдется, чем порисовать. Разнообразие цветов, конечно, невелико – черный, красный, желтый, оранжевый, да оттенки коричневого, но хорошему художнику и этого хватит. А хорошим художник бывает независимо от того – в шкуре он или в брюках.

Но согласитесь – чем цветов больше, тем лучше. И постепенно человечество научилось делать краски самых разных цветов и оттенков, от красного до синего и фиолетового. Сложнее всего оказалось сделать синий цвет. Минералы такого цвета в природе встречаются нечасто. А хорошую краску – ультрамарин - можно приготовить только из азурита, причем подходит только такой, который добывают в Афганистане. Поэтому очень долго синяя краска стоила невероятно дорого, настолько, что все художники всей Европы в год тратили не больше трех килограмм ультрамарина. А небольшая банка такой краски считалась весьма ценным подарком. Неудивительно, что когда придумали как сделать искусственный ультрамарин, способ его приготовления долго держали в строжайшем секрете. Впрочем, химики уже давно раскрыли эти тайны и сейчас вы можете пойти в магазин и купить такой набор красок, на который в Средние века вы бы не заработали и за несколько жизней. 

Сегодня без красок сложно представить себе жизнь. Человек красит ткани, красит пластмассы, камень, металл и многое другое. Даже стекло оказалось возможным красить – красный цвет ему придают добавки золота, коричневый и зеленый – солей железа, а синее стекло можно получить, добавив при его изготовлении соли кобальта. Без красок наша жизнь станет невероятно серой и унылой.

Краски, которые вы покупаете в магазине, имеют очень сложный состав. Но главная составляющая краски – это красящее вещество, иначе говоря, то, что придает ей цвет. Красящие вещества бывают разные. Они могут быть растворимыми, и тогда их зовут красителями. Красители чаще всего используются, чтобы окрасить ткань. Они могут быть природными или искусственными. В соке ягоды, которым вы окрасили скатерть, содержатся природные красители, поэтому она и красная. Если клубнику долго варить, то вода станет красной, а ягода практически бесцветной – весь краситель перейдет в воду. Природные красители обычно очень нестойки и изменяют цвет под действием воздуха – пятно от клубники на скатерти через несколько дней из красного станет бурым. А стойкие красители очень дорогие и редкие. В пурпурный цвет мантии римских императоров красили с помощью очень дорогого красителя, пурпура, который получали из моллюсков. А химики проанализировали его состав и придумали, как его сделать в лаборатории. Химия оказалась куда более могущественна, чем природа. Впрочем, сравнивать тут не совсем правильно, у природы не было задачи сделать красители для человека.

Если же красящее вещество не растворяется, то его называют пигментом. Пигменты тоже бывают разные – природные, которые использовал еще пещерный человек – сажа, глина, цветные минералы и искусственные. Искусственных, или синтетических, гораздо больше. Это обычно нерастворимые неорганические или органические вещества. Проще всего получить желтый и зеленый цвета. Синий уже сложнее, и до сих пор в синих красках часто используют природные минералы. Наиболее сложным оказался, как ни странно, красный цвет. Чаще всего в красках используются оксиды железа, те самые, что впервые применил еще пещерный человек. Но у них тусклые цвета. Ярко-красная киноварь, которая используется профессиональными художниками – это сульфид ядовитой ртути. Поэтому современные красные пигменты часто имеют очень сложный химический состав.

Один из зеленых пигментов, вошедших в историю – Швейнфуртский зеленый, названный так по имени немецкого города Швейнфурта, где его делали. Это очень красивое ярко-зеленое вещество, содержащее мышьяк и поэтому очень ядовитое. Но в XIX веке эта краска была очень модна и ее использовали, чтобы красить стены в доме. В то время не было обоев в том виде, какой сегодня для нас привычен и стены дома изнутри обивали тканью и эту ткань раскрашивали. Обои с такой краской были в доме, в котором жил Наполеон на Эльбе. И скорее всего из-за этой краски он и умер. 

Как вы догадываетесь, пигментов недостаточно, чтобы получить краску. Пигмент – это просто красивый порошок, к бумаге он не прилипнет. Чтобы получить то, чем можно рисовать, к пигменту надо добавить основу, которая приклеит его к бумаге. Найти такую основу было очень непросто. Она должна быть достаточно густой, чтобы краской можно было рисовать, бесцветной. Она должна легко растекаться на бумаге, но в то же время не промочить ее насквозь. Подбором основы для красок художники занимались сотни лет и у каждого мастера были свои, секретные рецепты. Ведь недостаточно подобрать хорошие пигменты. Если основа для краски плохая – хорошую картину не нарисуешь никогда.

И когда сегодня ученые-реставраторы восстанавливают картины старых художников, пострадавшие от времени, им приходится иногда годами разгадывать секреты красок, даже имея в распоряжении современные лаборатории. А если не угадать рецепт – правильно восстановить картину не получится – цвета будут не похожи.

Но у нас нет задачи восстановить рецепты старых мастеров, поэтому мы посмотрим из чего состоят обычные гуашевые краски. В качестве клея в рецепте используется гуммиарабик или декстрин. Гуммиарабик – это смола акации. Впрочем, акация далеко и вам проще всего найти похожую смолу на сливе или вишне, а декстрин – это особым образом обработанный крахмал. Для того чтобы краска лучше растекалась по бумаге мы добавим в ее состав сахар и глицерин. А бычья желчь не позволит краске расслаиваться.