Таинственное письмо

XIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке. Летняя площадка 2021

Таинственное письмо

Мухаметбареева Д.Р. 1
1МБОУ “Многопрофильный лицей №187”
Хабибуллина Ф.М. 1
1МБОУ «Многопрофильный лицей №187»
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Получение скрытого изображения и его проявление. "Невидимые" чернила представляют собой раствор для написания информации на бумаге. От обычных чернил они отличаются тем, что написанное ими сообщение невозможно увидеть, пока не будут применены определенные условия, будь то тепло, свет и так далее. Такой способ передачи информации был одним из главных элементов шифровки во все времена. Как правило, на чистом листе бумаги сначала писалась секретная информация. После высыхания, поверх прозрачной надписи, наносилось обычное сообщение простыми видимыми чернилами.

Такие письма, как правило, нагревали, чтобы появился секретный шифр, а потом уничтожали лист. Существует множество всевозможных рецептов невидимых чернил, в том числе и сугубо химических, а некоторые шпионские чернила можно приготовить и самостоятельно.

Впервые о невидимых чернилах я узнала из мультфильма «Фиксики» и мне стало интересно: что такое невидимые чернила и можно ли их изготовить в домашних условиях без специальной техники и устройств? Разные шпионские штучки всегда интересуют мальчишек и девчонок. Вот было бы здорово узнать секреты настоящих разведчиков, и научиться ими пользоваться!

Чтобы во всем этом разобраться, я решила провести исследование «Таинственное письмо». Практическая значимость работы определяется возможностью использовать полученные знания для организации увлекательного досуга.

Актуальность исследования в том, что сейчас мало кто помнит и знает о существовании невидимых чернил, которые люди использовали на протяжении веков для написания.

Гипотеза исследования: возможно ли изготовление невидимых чернил в домашних условиях?

Цель работы: создание невидимых чернил, выбор наиболее простого способа изготовления “таинственных” чернил

Задачи:

1. Узнать, что такое невидимые чернила;

2. Изучить историю использования невидимых чернил;

3. Познакомиться с рецептами изготовления невидимых чернил;

4. Приготовить невидимые чернила в домашних условиях своими руками.

5. Описать результаты эксперимента и сделать выводы.

6. Познакомить с результатами исследований ребят моей группы.

Объект исследования: невидимые чернила.

Предмет исследования: вещества, исчезающие при нанесении на бумагу и проявляющиеся на ней при определенных условиях.

Методы исследования: 

поиск информации в Интернете и книгах;

проведение опытов по изготовлению невидимых чернил;

наблюдение;

сравнение;

анализ.

Глава 1. Теоретическое исследование проблемы

1.1. Что такое невидимые чернила

Как только человечество научилось писать, сразу же появилась необходимость скрывать написанное от того, кому оно не предназначалось. Текст, написанный такими чернилами, невозможно увидеть, не зная специальной технологии их проявления.

Невидимые - симпатические чернила – это чернила, записи которыми являются изначально невидимыми и становятся видимыми только при определенных условиях (нагрев, химический проявитель, ультрафиолетовые или инфракрасные лучи и др.).

Все симпатические чернила можно разделить на проявляющиеся и исчезающие.

Проявляющиеся чернила не оставляют следа на бумаге после их высыхания. Надписи или изображения, сделанные такими чернилами, становятся видимыми (проявляются) только при создании специальных условий. Но существуют вещества, которые первоначально имеют цвет, во время письма хорошо видны, а под воздействием времени или веществ в воздухе обесцвечиваются. В этом случае документ теряет свою силу, превращаясь в обычный чистый лист бумаги. Существует целая наука, занимающаяся невидимыми письмами — стеганография.

1.2. История возникновения невидимых чернил

Сам термин «симпатические» впервые был введен французским химиком Лемери в 1675 году.

Однако история невидимых чернил уходит корнями в глубокую древность. С давних времён невидимые чернила использовались для сохранения тайны переписки.

Древнегреческий философ Филон Александрийский еще в I веке приводил пример рецепта невидимых чернил. В его рецепте они изготавливались из сока чернильных орешков (цецидия). Буквы проявлялись после воздействия на написанное раствором железомедной соли.

А древнеримский поэт Овидий в 43 году до нашей эры предлагал вести тайную переписку молоком, выявляемой посыпанием бумаги сажей. После сдувания сажи на бумаге остаются ее мельчайшие частицы, прилипшие к тем местам, где были буквы, написанные молоком.

Тайные агенты Ивана Грозного в средние века использовали для написания своих доносов луковый сок. Буквы становились видимыми при нагревании бумаги.

В XV веке швейцарский врач и учёный Парацельс сделал рисунок пейзажа, который при нагревании из «зимнего» превращался в «летний»: голые ветки деревьев покрывались зелёной листвой.

А вот китайский император Цин Шихуанди (249--206 гг. до н. э.), во время, правления которого появилась Великая Китайская стена, использовал для своих тайных писем густой рисовый отвар, который после высыхания написанных иероглифов не оставляет никаких видимых следов. Если такое письмо слегка смочить слабым спиртовым

раствором йода, то появляются синие буквы. А император для проявления письма пользовался бурым отваром морских водорослей, видимо, содержащим йод.

И во время Второй мировой войны военные тоже использовали различные вещества для скрытой передачи военных донесений. А сегодня существуют особые чернила, которые проявляются только при освещении ультрафиолетом, что используется при изготовлении бумажных денег.

В ходе работы мы узнали, что невидимые чернила были известны людям ещё в древности и применялись для тайной переписки.

1.3. Виды симпатических чернил

В зависимости от характера взаимодействия веществ, все невидимые чернила можно условно разделить на такие виды: химические, фоточувствительные, люминесцентные, термочувствительные и влагочувствительные.

Химические чернила. В состав химических чернил входят бесцветные или слабо окрашенные вещества, которые способны реагировать с другими веществами, образуя ярко окрашенные продукты.

Фоточувствительные чернила. Фоточувствительными называются чернила, способные проявляться или исчезать под действием света. Фоточувствительные чернила наносят на бумагу и высушивают на воздухе. Надпись проявляют или удаляют, освещая ее ярким солнечным светом.

Люминесцентные чернила. Эта группа чернил содержит бесцветные либо слабо окрашенные вещества, способные к люминесценции под действием ультрафиолетового излучения.

Термочувствительные чернила. Чернила наносятся на бумагу и высушиваются при комнатной температуре. Сделанные ими надписи и рисунки незаметны. Они проявляются при нагревании до 120–180°С, например, если бумагу прогладить горячим утюгом, подержать ее над пламенем или сильно нагретой электроплиткой.

Влагочувствительные чернила. Невидимые надписи или изображения, сделанные влагочувствительными чернилами, проявляются водой или водяным паром.

Проще всего в домашних условиях изготовить и использовать термочувствительные чернила. Ведь сок, лук, лимон, яблоко – найдутся в каждом доме. Но мы также заглянем в кабинет химии нашей школы и попросим объяснить, что же такое эти таинственные чернила и проведем несколько опытов.

1.4. Технология изготовления невидимых чернил

в домашних условиях

Проанализировав литературу, мы выяснили, что для приготовления невидимых и исчезающих чернил есть несколько доступных способов, которые легко можно применить дома.

Крахмал, рисовый отвар, йодная настойка. При взаимодействии йода и крахмала происходит окрашивание в фиолетовый цвет.

Чернила

Проявитель

Обоснование

Сок лимона

Сок лука

Молоко

Раствор соды

Нагрев

Некоторые вещества, содержащиеся в молоке, соке лука или в картофельном соке, разрушаются быстрее под действием тепла, чем загорается сама бумага, и выделяются продукты горения. Поэтому мы можем

видеть коричневые надписи на листе бумаги.

В наши дни писать можно исчезающими чернилами обычной ручкой. Вот одна из ручек со стирающимися чернилами. Капиллярная ручка no Problem. Её чернила обесцвечиваются под воздействием увеличения температуры до +65 градусов. На конце ручки – обычная резиночка. При трении температура бумаги повышается, и надпись исчезает. Если нужно стереть большой текст - можно просто взять фен и обдуть горячим воздухом всю страницу. Если стереть написанное, а потом в течение суток положить

листок в морозилку, написанное проявится снова. Так можно обмениваться "секретными записками" по схеме: написал — стёр — отдал — получил — заморозил — прочитал.

Исчезающие чернила можно приготовить, если смешать 50 мл настойки йода с чайной ложкой обработанного при высокой температуре крахмала. Такие синие чернила полностью теряют цвет через 1—2 дня из-за улетучивания йода.

Можно взять веточку ивы, сжечь, истолочь с водой. Такие «чернила» исчезнут через 6 дней.

Глава 2. Практическое исследование проблемы

2.1. Анкетирование одноклассников по теме исследования

По теме исследования было проведено анкетирование одноклассников. Результаты отражены в диаграммах (Приложение I).

На вопрос «Смотрели ли вы фильмы про шпионов?» 11 человек ответили положительно, 7 человек ответили отрицательно.

На вопрос «Знаете ли вы про невидимые чернила?» 2 человек ответили отрицательно, 16 человек ответило положительно.

На вопрос «Хотели бы Вы научиться готовить невидимые и исчезающие чернила?» 16 человек ответили положительно, 1 человек ответил отрицательно и 1 человек ответил не знаю.

На вопрос «Из чего можно приготовить невидимые чернила?» 8 человека ответили «из лимонного сока», 6 человек - «из молока», 1 человек - «из химических элементов», 4 человека ответило «не знаю».

Результаты анкетирования показали, что одноклассники мало знакомы с секретными чернилами, однако данная тема их заинтересовала.

2.2. Инструменты и приспособления для письма

Изучив литературу по данному вопросу, мы приступили к проведению

экспериментов (Приложение II). Однако писать секретными чернилами оказалось не так просто, как предполагалось.

Мы протестировали различные инструменты, которые можно использовать для письма:

Инструмент

Результат

Пипетка

Писать неудобно, лучше рисовать символы

Кисточка

Писать неудобно, лучше выполнять рисунки

Заостренная палочка (палочка для суши, зубочистка, шпажка)

Удобно писать буквы

Ватная палочка

Удобно писать буквы и выполнять рисунки

Затем мы протестировали несколько образцов бумаги:

Бумага

Результат

Цветная

Плохо видны надписи

Белая офисная

Рвётся от воды, зубочистка оставляет царапины

Белый тонкий картон

Удобно писать буквы и выполнять рисунки

Наш опыт показал, что лучший инструмент для письма – это ватная палочка. Однако можно приловчиться и аккуратно писать тонкой кисточкой. Бумагу лучше взять плотную белую или картон.

2.3. Тестируем невидимые чернила

в домашних условиях

Вид чернил

Способ проявления

Цвет

Запах

Результат

Чернила из

лимона

Тепло

Жёлто-

коричневый

Приятно пахнет

Имеют запах, долго

сохнут

Чернила из

лука

Тепло

Очень

бледный

жёлтый

Неприятно

пахнет

Трудно готовить, не

приятно пахнет

Чернила из

соды

Тепло

Тёмно-

коричневый

Нет

Легко готовятся, долго

хранятся, высыхают

быстрее, цвет более яркий

Чернила из

молока

Тепло

Светло-

коричневый

Нет

Не остаётся ни следа,

ни запаха

Раствор из

крахмала

Раствор йода

Синий

Нет

Долго готовить

Таким образом, мы доказали, что в домашних условиях можно получить теплочувствительные невидимые чернила из легкодоступных в домашнем обиходе веществ. Проявлять невидимые записи в домашних условиях можно с помощью, свечи, лампы, но наиболее удобный и безопасный способ - это с помощью утюга. Самыми лучшими самодельными невидимыми чернилами можно считать чернила из соды. Они легко готовятся, долго хранятся, не имеют запаха, высыхают быстрее других чернил, незаметны на бумаге и проявляются ярче. А если на том же листе обычной ручкой или карандашом написать еще и какой-нибудь текст, то никто не догадается, что под ним есть еще и тайное послание. Текст, написанный обычной ручкой, отвлечёт внимание того, кто не знает о секрете.

2.4. Тестируем невидимые чернила

в кабинете химии

Так как некоторые ребята из моего класса, по результату анкетирования, сказали, что можно исчезающие чернила получить из химических веществ я обратилась к учителю химии нашего лицея. И попросила дать комментарий по поводу исчезающих чернил и провести эксперименты.

Учителем химии является моя мама – Мария Владимировна. Первым делом она объяснила, что при проведении опытов с химическими веществами, необходимо соблюдать технику безопасности и строго следовать ее рекомендациям. Мы одели халат и перчатки.

Мария Владимировна, пояснила, что в состав химических чернил входят бесцветные или слабо окрашенные вещества, которые способны реагировать с другими веществами, образуя ярко окрашенные продукты. Раствор «чернил» наносится на бумагу и высушивается при комнатной температуре. Полученное скрытое изображение проявляется раствором другого вещества (проявитель) при помощи пульверизатора или ватного тампона. Иногда проявитель представляет собой газообразное вещество.

Опыт 1. Раствор щелочи – проявитель раствор фенолфталеина

Мы ватной палочкой на лист бумаги нанесли надпись (моё имя) и оставили на некоторое имя, чтобы бумага высохла. Затем, взяли ватный диск, смочили его раствором фенолфталеина и аккуратно промокнули то место, где делалась надпись и появилась яркая малиновая ДИАНА.

Опыт 2. Раствор медного купороса – проявитель нашатырный спирт

Мы ватной палочкой на лист бумаги нанесли надпись (моё имя) и оставили на некоторое имя, чтобы бумага высохла. Надпись имела слегка заметный голубой оттенок.  И для того чтобы написанное проявилось, нужно подержать бумагу над нашатырным спиртом. Пары нашатырного спирта вступают в реакцию и на бумаге проявляются ярко-синие буквы. Однако отмечу имеется явный резкий запах.

Опыт 3. Раствор медного купороса – проявитель раствор калия йодида.

Мы ватной палочкой на лист бумаги нанесли надпись (моё имя) и оставили на некоторое имя, чтобы бумага высохла. Надпись имела слегка заметный голубой оттенок.  Затем, взяли ватный диск, смочили его раствором калия йодида и аккуратно промокнули то место, где делалась надпись и появилась грязно-бурая надпись ДИАНА.

Опыты с химическими веществами в реальной химической лаборатории оказались интересными и успешными, я поблагодарила маму за наши эксперименты.

Заключение

Познание секретов тайнописи – увлекательный процесс. Были решены все поставленные перед нами задачи: я узнала, что такое невидимые чернила, изучила историю возникновения невидимых чернил, узнала о видах невидимых чернил и способах их получения, выяснила, какие чернила проще всего изготовить в домашних условиях и создала «волшебные» симпатические чернила из легкодоступных в домашнем обиходе веществ, а также провела химические эксперименты в химической лаборатории.

В результате проделанной работы, можно сделать Выводы:

1. Получить невидимые чернила в домашних условиях можно из легкодоступных в домашнем обиходе веществ. Причем, с этим справится даже ребенок, поскольку мне 10 лет, и я легко с этим справилась. Проведение опытов в реальной лаборатории требует знания химии и соблюдения техники безопасности.

2. Не все виды симпатических (невидимых) чернил можно получить в домашних условиях, в основном только теплочувствительные чернила. Так как их легко проявить в домашних условиях воздействием тепла. Симпатические чернила, для которых нужны химические вещества или химические проявители, можно получить только в специальной химической лаборатории.

3. Проявлять невидимые записи в домашних условиях можно с помощью, свечи, лампы, утюга, но наиболее удобный и безопасный способ — это с помощью утюга.

4. В ходе своего эксперимента я установила, что самыми подходящими самодельными невидимыми чернилами можно считать – чернила из соды. Они легко готовятся, долго хранятся, не имеют запаха, высыхают быстрее других чернил, участвующих в эксперименте и абсолютно незаметны на бумаге. Их можно даже заправлять в авторучку, так как они не портятся. И эти чернила проявляются ярче и однороднее других невидимых чернил, которые я получила и исследовала. Таким образом, невидимые чернила из соды — самые лучшие в моем эксперименте.

Итак, мы добились той цели, которую ставили перед собой в начале исследования. Мы полностью подтвердили выдвинутую нами гипотезу о том, что изготовить невидимые чернила можно самостоятельно в домашних условиях.

Проводить эксперимент – это очень интересно и увлекательно. В ходе своего эксперимента я почувствовала себя не только настоящим исследователем, но и настоящим разведчиком на секретном задании. Результатами своего исследования я поделилась с одноклассниками и друзьями, и очень надеюсь, что это их вдохновит на собственные эксперименты. А пока мы можем вести с ними свою тайную переписку. Ведь это будет так интересно для нас и непонятно для окружающих!

Список литературы и других источников информации

1. Список литературы

1.1. Алексинский В. Н. Занимательные опыты по химии. – М.: Просвещение, 1995 –96с.

1.2. Леенсон И. А. Занимательная химия для детей и взрослых. – Аванта+, 2009

1.3. Лаврова С. А. Моя первая книга. – М.: Белый город, 2016

1.4. Стёпин Б.Д., Аликберова Л. Ю. Книга по химии для домашнего чтения. – М.: Химия, 1994.

1.5. Что? Зачем? Почему? Большая книга вопросов и ответов/ Пер. К.Мишиной, А.Зыковой. – М.: Эксмо, 2008 – 512с.

2. Другие источники информации

2.1. Невидимые чернила. Исчезающие чернила. http://www.kristallikov.net/page22.html]

2.2. Сделай сам, своими руками. Невидимые чернила. [http://www.sdelaysamsvoimirukami.ru/50-nevidimye_chernila.html]

2.3. Симпатические (невидимые) чернила. [http://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=93405]

2.4. Как сделать невидимые чернила? [http://akak.ru/recipes/8179-kak-sdelat-nevidimyiechernila].

2.5. Кто изобрел чернила? [http://peopleask.ru/kto-izobrel-chernila.html].

2.6. Для чего нужны симпатические чернила? [http://www.genon.ru/GetAnswer.aspx?qid=2b7ab2e5-6769-496c-9375f66445583149].

2.7. Детские уроки. Как сделать невидимые чернила. [http://urokinavideo.ru/svoimirukami/170-kak-sdelat-nevidimye-chernila-v-domashnih-usloviyah-video-urok.html].

2.4. Химия и химики [http://chemistryandchemists.narod.ru]

2.5. Энциклопедия технологий [http://www.patlah.ru]

Приложение I

Результаты анкетирования одноклассников

Вопрос 1: «Смотрели ли вы фильмы про шпионов?»

Вопрос 2: «Знаете ли вы про невидимые чернила?»

Вопрос 3: «Хотели бы Вы научиться готовить невидимые и исчезающие чернила?»

Вопрос 4: «Из чего можно приготовить невидимые чернила?»

Приложение II

Эксперимент 1: Приготовление невидимых чернил из лимона.

Для этого нам понадобятся: половинка лимона, стаканчик, кисточка, белый лист бумаги.

Выдавим сок из лимона в стакан, добавим такое же количество воды. Обмакнем кисточку в раствор лимонного сока и воды и напишем что-нибудь на бумаге. После того, как надпись сделана, ей надо дать высохнуть. Чтобы проявить надпись, надо нагреть листок бумаги, например, прогладить горячим утюгом. Лимонная кислота темнеет при воздействии температуры и таким образом, мои чернила становятся видимыми.

Эксперимент 2: Приготовление невидимых чернил из лука.

Для эксперимента нам понадобится то же самое, что и для предыдущего. Возьмем половину луковицы, натрем ее на мелкой терке и выдавим через кусочек марли сок в стаканчик. Нанесем сок лука с помощью кисти на бумагу, подождем высыхания. При высыхании сок лука немного заметен на бумаге, и имеет не очень приятный запах, что делает эти чернила несовершенными. Будем проявлять тем же способом – нагреванием.

Сок лука темнеет при воздействии тепла, и чернила становятся видимыми, приобретают коричневый оттенок.

Эксперимент 3: Приготовление невидимых чернил из молока.

Налить в стаканчик молоко. Обмакнуть кисточку в молоко и написать ей на листке белой бумаги. Дать молоку высохнуть. От букв не останется ни следа, ни запаха. Будем проявлять тем же способом – нагреванием, так как молоко при нагревании изменит цвет. Молоко действительно изменило цвет.

Эксперимент 4: Приготовление невидимых чернил из соды.

Необходимо приготовить насыщенный раствор обыкновенной питьевой соды в воде (1 чайная ложка на 2 – 3 чайные ложки воды). Обмакнуть кисточку в раствор соды и написать ей на листке белой бумаги. Сразу же за кистью вода испаряется, и на листе бумаги вроде бы ничего нет. Проявляется тайное письмо тоже очень просто: воздействием тепла. При нагревании утюгом проступает темно-коричневый текст. Причем, этот текст оказался самым ярким и однородным из всех предыдущих.

Эксперимент 5: Приготовление невидимых чернил из крахмала.

Для этого нам необходимо приготовить насыщенный раствор крахмала в воде, все перемешать и варить до образования однородной массы. Я воспользовался, как и в предыдущих рецептах кисточкой. Для прочтения надписи, бумагу следует обработать слабым раствором йода (1:10). Под воздействием йода крахмал становится синим.

Просмотров работы: 52