Способы получения акварельных красок в лабораторных условиях

Способы получения акварельных
красок в лабораторных условиях
Темерболинова Динара,
БОУ г. Омска « СОШ № 122»,
Гербер И.В., учитель
Цель: На конкретных исторических сведениях показать необходимость
знаний по химии в художественной практике; изготовить акварельные краски
из природных компонентов в лабораторных условиях.
Задачи:
1. Изучить историю появления красок.
2. Изучить состав и свойства акварельных красок.
3. Выяснить функциональное значение компонентов красок.
4. Рассмотреть основные этапы производства красок.
5. Приготовить основу акварельных красок из растительного сырья и
получить растительные пигменты.
Гипотеза:
Работая только с растительным материалом, возможно получение
акварельных красок на основе природных пигментов даже в лабораторных
условиях.
Методы исследования:
 Изучение и анализ научной и научно-популярной литературы по
проблеме исследования
 Эксперимент: физико-химические методы получения растительных
пигментов и красок на их основе
 Обработка и анализ данных эксперимента
Работа посвящена исследованиям физико-химических свойств акварельных
красок. В теоретической части рассмотрены история возникновения
различных видов красок, в том числе акварельной краски, а также свойства и
особенности акварельных красок. Дана характеристика основным составным
частям красок.
В практической части работы дано описание способа извлечения красителей
из растений. Приведена методика получения основы для акварельных красок
на основе доступного сырья.
Актуальность: наша работа помогла выявить тесную связь химии и
искусства. Эти знания можно применять на уроках изобразительного
искусства или в кружковой работе. Всегда интересно своими руками сделать
что-либо, а тем более использовать сделанные своими руками краски для
рисования.
1.Введение.
Краски стали известны человеку тысячи лет назад. Первыми были черный
уголь, желтая охра и красная глина, разведенные жиром животных или
слюной. Краска - это пигмент, красящее вещество, плюс его растворитель. И
пигмент, и растворитель теперь научились делать в лабораториях, создавая
настоящие шедевры химической инженерии.
Природные пигменты получают из растений, моллюсков, червяков,
неорганические - из минералов. До сих пор в карьерах или на поверхности
добывают земляные красители, которые названы по месту их первого
обнаружения: сиена натуральная, умбра натуральная, феодосийская
коричневая, гутанкарская фиолетовая, берлинская лазурь.
2. Теоретическая часть.
2.1 История возникновения красок.
Одна из первых природных красок – охра. Охра – природный пигмент,
красящую основу которого составляет оксид железа(III). В зависимости от
его процентного содержания меняется цвет охры. Светло-желтые охры
содержат от 12 до 25% оксида железа(III), золотисто-желтые от 40% и выше.
Достаточно давно известна красная краска сурик. Химический состав ее
выражается формулой Pb3O4, или 2PbO•PbO2.
Свинцовые белила также использовались художниками. Химический состав
белил достаточно сложен. Следует отметить, что в состав красящего
вещества свинцовых белил входит оксид двухвалентного свинца PbO.
Свинцовые белила обладают хорошей кроющей способностью, но, как и
любые соединения свинца, оказывают неблагоприятное воздействие на
организм человека и темнеют на воздухе из-за образования сульфида
свинца PbS.
В 1780 г. впервые приготовили белила из цинка. Краска была очень дорогой
и особого успеха не имела. Лишь в 1840 г. удалось получить цинковые
белила более дешевым способом. Химическая формула красящего вещества
– ZnO.
Сравнительно недавно появились титановые белила. Первые попытки
применить соединения титана в красочном деле относятся к 1870 г., но лишь
в 1920 г. титановые белила появились в продаже. Основа их красящего
пигмента – оксид титана(IV) ТiO2.
В состав кобальтовых красок входят оксиды. Например, довольно известна
тенарова синь, названная так по имени французского химика Л.Ж.Тенара, в
своем составе она имеет оксид кобальта СоО и оксид
алюминия Al2O3. Другая кобальтовая краска, содержащая помимо двух
оксидов кобальта (СоО, Сo2О3) оксиды магния MgO, алюминия Al2O3 и
хрома Cr2O3, имеет цвет морской волны.
Самой древней зеленой краской на Руси была «празеленью». Ее получали
мелким истиранием минерала глауконита, имеющего темно-зеленую или
ярко-зеленую окраску. В его состав входит достаточно большое количество
оксидов: SiO2, Na2O, Fe2O3, СaO,
Al2O3, MgO, K2О, H2O.
Использование природных красителей, как, например, индиго, было
известно еще за 3000 лет до нашей эры. В 1856 году английский химик
Перкин получил первый синтетический органический краситель – мовеин.
Это пурпурная краска образовалась при окислении неочищенного анилина.
Он сразу оценил практическое значение своего открытия. Ведь анилин
можно было получить из бензола по способу, открытому незадолго до этого
русским химиком Н.Н.Зининым – восстановлением нитробензола. Бензол
уже тогда умели получать из каменноугольного дегтя – отброса производства
светильного газа из угля.
2.2 История возникновения акварели.
Одним из распространенных видов краски является акварель.
Акварель (фр. аquarelle — водянистая; итал. acquarello) – живописная
техника, использующая специальные акварельные краски, при растворении
в воде образующие прозрачную взвесь тонкого пигмента и позволяющая за
счёт этого создавать эффект лёгкости, воздушности и тонких цветовых
переходов. Акварельные краски наносятся, как правило на бумагу, которую
часто предварительно смачивают водой для достижения особой размытой
формы мазка.
В полной мере акварель утвердилась в странах Европы сравнительно
недавно – в конце XVII – начале XVIII века одними из первых ее оценили
английские живописцы. В России позапрошлого века было немало
выдающихся акварелистов П.А. Федотов, И.Н. Крамской, Н.А. Ярошенко,
В.Д. Поленов, И. Е. Репин, В.А. Серов, М.А. Врубель, В.И. Суриков каждый из них внес богатейший вклад в русскую акварельную школу.
Целью нашей работы является изготовление акварельных красок в
домашних условиях из природных компонентов.
2.3 Основные понятия.
Пигменты (от лат. pigmentum — краска), в химии – окрашенные
химические соединения, применяемые в виде тонких порошков для крашения
пластмасс,
резины,
химических
волокон,
изготовления
красок.
Подразделяются на органические и неорганические.
Гуммиарабик (от лат. gummi — камедь и arabicus — аравийский) –
вязкая прозрачная жидкость, выделяемая некоторыми видами акаций.
Относится к группе растительных веществ (коллоидов), хорошо растворимых
в воде. Применяется в производстве акварельных красок как клеящее
вещество. После высыхания образует прозрачную, хрупкую пленку, не
склонную к растрескиванию и не гигроскопичную.
Мед – смесь равных количеств фруктозы и глюкозы с примесью воды
(16—18%), воска и небольшого количества белковых веществ.
Патока – продукт, получаемый осахариванием (гидролизом) крахмала
(главным образом картофельного) разбавленными кислотами с последующим
фильтрованием и увариванием сиропа до нужной консистенции.
Глицерин – густая сиропообразная жидкость, смешивающаяся с водой в
любых соотношениях. Глицерин принадлежит к группе трехатомных спиртов.
Весьма гигроскопичен и вводится в связующее акварельных красок для
сохранения их в полусухом состоянии.
2.4 Состав и свойства красок.
Акварельные краски приготовляются на водорастворимых связующих
веществах, главным образом на клеях растительного происхождения,
поэтому они называются водяными красками. Краски для акварельной
живописи
должны
обладать
следующими
качествами:
1.Большой
прозрачностью, ибо вся красота красочного тона при нанесении тонким
слоем заключается в этом свойстве. 2. Хорошо браться влажной кисточкой
и легко размываться. 3. Красочный слой должен легко смываться водой с
поверхности бумаги или грунта.
Главные составные части акварельной краски – краситель и вода, но есть
и другие обязательные компоненты. Прежде всего, такие вещества, которые
скрепляют краску с бумагой, например, гуммиарабик или древесные клеи –
вещества с повышенной липкостью. Далее, нужны вязкие вещества, они
помешают краске растекаться по бумаге, заставят ее лечь ровным слоем;
хороши для этого мед, патока, глицерин. И последняя добавка – антисептик и
дезинфицирующее вещество. Ведь мы имеем дело с веществами
растительного происхождения, а их надо защищать от действия
микроорганизмов (плесневелых грибков, которые обязательно захотят
питаться нашими красками).
3. Практическая часть.
В
старых
книгах
часто
встречаются
названия
экзотических
красителей: красный сандал, кверцитрон, кармин, сепия, кампешевое
дерево.… Некоторые из этих красителей применяют и поныне, но в очень
небольших
количествах,
главным
образом
для
приготовления
художественных красок. Ведь природные красители с такими красивыми
названиями получают из растений и животных, а это дорого и сложно. Зато
натуральные красящие вещества очень ярки, прочны, светостойки.
Получить природные красители в лабораторных условиях, даже в
средней полосе нашей страны вполне возможно! И в привычных для нас
растениях есть красящие вещества, пусть даже не такие и не такие стойкие.
Мы тоже попробовали извлечь красители из растений, а потом на их основе
изготовили акварельные краски.
Все красители готовились одним и тем же способом: измельчением
растений или каких-либо их частей и получением концентрированных
отваров путем долгого кипячения в воде.
Очень важное замечание: для опытов мы брали только те растения,
которые разрешено собирать, и ни в коем случае не использовали растения,
взятые под охрану.
Опыт 1. Получение красного красителя.
Мы получили его из стебля зверобоя (отвар подкислили столовым
уксусом). Можно также использовать ольховую кору, которую необходимо
положить в воду на несколько дней, а потом приготовить отвар. Красный
краситель можно извлечь также из корней конского щавеля, но в этом случае
необходимо прибавить к готовому отвару немного алюминиевых квасцов –
иначе цвет будет тусклым.
Опыт 2. Получение синего красителя
Этот цвет получили из корней девясила (он, как зверобой, относится к
лекарственным травам). Для этого корни сначала подержали (2-3 часа) в
нашатырном спирте - водном растворе аммиака. Так же синий краситель
можно добыть также из цветов живокости.
Опыт 3. Получение желтого и коричневого красителя
При отваре сухой кожуры репчатого лука получили коричневый
краситель разных оттенков, от почти желтого до темно–коричневого
(результат зависит от времени кипячения).
Другой источник такого
красителя – сухая кора жостера.
Опыт 4. Получение черного красителя
Черный пигмент получают из отвара ягод и корней воронца. Но мы
получили его другим, более простым способом: добавили железный купорос
к одному из полученных ранее отваров. Почти все наши отвары содержат
дубильные вещества типа танина. И в присутствии солей двухвалентного
железа они становятся черными.
После того, как мы запаслись достаточным количеством густых
разноцветных отваров, приступили к изготовлению акварельных красок.
Вместо гуммиарабика в качестве клеящего вещества мы использовали
вишневую камедь, натеки на стволах, которые можно собирать прямо с
деревьев. Правда, такой клей в воде растворяется с трудом, но для ускорения
процесса мы добавили немного кислоты.
Для краски каждого цвета приготовили 5-7 мл клеевого раствора
примерно 50% концентрации. Смешали его с равным количеством меда,
добавили немного глицерина. В качестве антисептика использовали 5%
раствор фенола (карболовую кислоту). Этого вещества нужно очень мало,
буквально несколько капель.
Все компоненты будущей краски смешали. Основа краски готова, нет
только самого важного – красителя. Добавляли его в последнюю очередь в
виде густого отвара, взяв его примерно столько же, сколько у нас получилось
основы для краски.
Вот, собственно и вся процедура. Краска у нас получилась не твердая, какую
продают в магазинах. Однако художники пользуются похожими по
консистенции полужидкими акварельными красками в тюбиках.
4. Заключение.
Лёгкие,
как
полупрозрачность
бы
воздушные,
композиции
-
цветовые
такой
эффект
линии,
кажущаяся
достигается
при
использовании техники акварель.
Для
приготовления
акварельных
красок
можно
применять
минеральные, анилиновые и растительные краски. Анилиновые краски
редко применяются, так как, впитываясь в бумагу, они прокрашивают ее
насквозь, вследствие чего их нельзя отмыть с рисунка и ослабить тон. Не
смываются они также с кисти.
В последнее время почти исключительно применяются минеральные
краски, так как они дешевле и прочнее растительных.
Мы же, работая только с растительным материалом, смогли получить
природные красители в лабораторных условиях.
5. Список использованной литературы:
1. Большая советская энциклопедия (в 30 томах). Гл. ред. А.М. Прохоров.
Изд.3-е. «Советская энциклопедия».1978. т.1.Экслибрис-Я.я 1978 632 л.
2. Кирилл и Мефодий. Электронная энциклопедия. Статья «Акварель» из
«Энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона» (1890 –1907).
3. Ольгин О. Опыты без взрывов. Изд. второе, переработанное. – М.:
Химия, 1986. – 192 с.
4. 1. Артеменко А.И., Удивительный мир органической химии. М.: ДРОФА,
2005.
5. 2. Артеменко А.И. Органическая химия. М.: Высшая школа, 2001.
6. 3. Артеменко А.И., Тикунова И.В., Ануфриев Е.К. Практикум по
органической химии. М.: Высшая школа. 2001.
7. 4. Головнер В.Н. Химия. Интересные уроки. М.: НЦ ЭНАС, 2002.
8. 5. Карцова А.А., Покорение вещества. Органическая химия. С – П:
ХИМИЗДАТ, 1999.
9. 6. Фадеев Г.Н. Химия и цвет. М.: Просвещение, 1983.
10.7. Фримантл М. Химия в действии. М.:МИР, 1998.
11.www.akvarel.ru
12.www.lformula.ru
13.www.peredvizhnik.ru
14.ru.wikipedia.org/wiki/акв
6. Приложение.
Опыт №1
Опыт №2
Опыт №3
Опыт №4