Цвет вещества. Удивительный мир пигментов

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Данилова М.А. 1

---

1МАОУ Гимназия №10

Перфильева С.О. 1

---

1МАОУ Гимназия №10

Работа в формате PDF

1.4 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Многие сотни лет ученые всего мира повторяли представления Аристотеля в вопросе о цвете. Лишь в эпоху Возрождения была приоткрыта тайна связи света и цвета. Великий И. Ньютон доказал, что цвет - изначальное свойство света. Так ли это? Почему именно семь основных цветов в природе, а остальные дополнение к основному цвету?

Немецкий поэт И. В. Гёте первым пытался разобраться в секрете воздействия цвета на человека. Гётевская периодическая система цветов, развитая вплоть до азбуки цветов, доказывает, что существует три основных элементарных цвета: красный, желтый, синий. Три основных смешанных цвета: оранжевый, зеленый, фиолетовый. Между ними тона и полутона. Основа этой системы - хроматический круг. Так кто же из великих прав?

Почему кровь красная, а трава зеленая?...Чудеса, связанные с цветом, встречаются не только в природе. Они окружают нас постоянно, мы настолько привыкли к ним, что порой они мало нас волнуют.

Почему одни вещества окрашены, а другие бесцветны? Как и почему возникает цвет, как связана внутренняя структура молекул с цветом вещества. Каким образом строение вещества предопределяет тот или иной его цвет? Под действием каких факторов вещество способно приобретать окраску и менять ее. Цвет – специфическая характеристика вещества, по которой можно судить о составе и строении вещества, важнейшее средство эмоционального воздействия во всех видах искусства, особенно в живописи. Чем волнует живопись? Конечно сюжетом. Уберем сюжет - останутся форма и цвет. Так возникла идея беспредметного абстрактного искусства («Синий круг», «В черном квадрате»).

Цвет даже в отрыве от реальных предметов остается мощным социальным раздражителем, а сочетание цветов создает определенные смысловые ассоциации. Каждый цвет имеет ясную символическую интерпретацию.

Человек всегда тянулся к красоте. Какие вещества применяются в качестве красителей и какое их воздействие на человека?

Природные красители были вытеснены синтетическими органическими красителями. Что представляют собой эти удивительные вещества? Они не только не уступают природным красителям, но и во многом превосходят их.

Окружающий мир воспринимается нами через призму всевозможных оттенков, красок. Кисть художника передает нам явления природы, чудеса, происходящие в ней, красоту окружающего мира.

Как прекрасен и разнообразен мир искусства, особенно живопись. Какие уникальные картины и полотна созданы талантливыми художниками. Чтобы добиться наилучшего качества своих красок и долговечности полотен, художнику зачастую нужно быть не только изографом, но и химиком. О свойствах и составе красок, о техниках и виде живописи и многом другом узнали мы, окунувшись в мир красок.

Краски настолько органично вошли в жизнь человека, что он вспоминает о них очень часто и необязательно только в су­губо техническом или бытовом смысле. Краски стали образным воплощением акта творения Шекспира «Когда ты будешь создавать ей душу, возьми все краски мира…» и Пушкина «Учи меня, води моей рукой, все, все твоё: вот краски, кисть и лира…».

С точки зрения химика – в руках художника находятся: пигменты красок, связующие вещества, грунт, закрепители и другие вспомогательные материалы.

Цель работы: изучение теории цветности вещества, исследование зависимости цвета вещества от различных факторов. Получить пигменты в условиях школьной лаборатории и апробировать их.

В ходе работы решаются следующие задачи:

1. Изучение зависимости цвета вещества от строения.

2. Исследование влияния различных факторов на изменение цвета вещества.

3. Изучение строения и исследование свойств неорганических красителей.

4. Получить неорганические пигменты.

5. Проанализировать полученные результаты исследования, сделать выводы.

6. Составить рекомендации по использованию данных исследования, их практическому применению.

Гипотеза: мы считаем, что цвет вещества связан со строением молекулы, определяется состоянием электронов в молекуле, зависит от влияния среды, ближайшего окружения, имеет огромное эмоциональное и психологическое воздействие на человека. Видимое глазом для человека объективно, отражается на его самочувствии, чувствах, представлениях, мышлении, здоровье. С помощью цвета можно корректировать характер, снимать эмоциональную напряженность, лечить.

Подобно тому, как вещества избирательно реагируют на свет, «выбирая» в нем те или иные составляющие (что связано с их строением), реакция каждого человека на цвет специфична, субъективна и определяется особенностями его психики, дает возможность судить об особенностях темперамента и эмоционально-психическом состоянии.

Методы исследования:

1. Исследовательский.

2. Частично-поисковый.

3. Аналитический.

4. Спектральный анализ.

5. Качественный анализ.

6. Практикум по изготовлению красок.

В практической части нашей работы мы решили исследовать воздействие различных факторов на цвет вещества, объяснить наличие окраски у многих веществ, доказать зависимость цвета от строения молекулы. Получить неорганические пигменты и на их основе приготовить масляные краски, используемые в живописи.

Глава 1. Теории цвета.

1.1.Видимый цвет вещества.

Анализ научной литературы показал, что видимый цвет вещества зависит от строения внешнего энергетического уровня его частиц. Что происходит, когда на пути светового луча оказывается препятствие в виде вещества, атомы (или ионы) которого имеют определенную конфигурацию?

Под действием внешнего источника энергии возможен переход электронов в частицах вещества с одного энергетического подуровня на другой, т.е. переход частицы в возбужденное состояние, сопровождающийся поглощением строго определенной порции энергии, равной разности энергий этих подуровней. Если эта разница совпадает с энергией синей части светового луча, данное вещество будет поглощать синюю составляющую солнечного спектра, т. е. в луче она будет отсутствовать. А это значит, что выходящий луч будет окрашен. Окраска луча будет определяться сочетанием оставшихся (не поглощённых) световых пучков.

Если энергия возбуждения частиц вещества совпадает с энергией красной части солнечного спектра, из светового луча окажется «изъята» красная составляющая и выходящий луч будет окрашен иначе.

В темноте всё представляется чёрным. Стоит включить освещение, и мир предстаёт перед нашими глазами во всём великолепии всех цветов и оттенков. Следовательно, чтобы разобраться в природе цвета, надо учесть свойства световых лучей. Традиционно изучение света считается привилегией физиков, а сущность цвета интересует в основном химиков. Можно утверждать, что цвет – одно из самых плохо – изученных мест в химии. Трудами таких гениев, как Исаак Ньютон и Альберт Эйнштейн, была вскрыта природа света. Работами многих поколений химиков установлена связь структуры вещества с наличием у него окраски. Однако и сейчас нельзя утверждать, что вопрос о свете и цвете решен окончательно. Остается еще много неясного, требующего исследований.

Уильям Рэле, известный своими исследованиями по физике, утверждал, что красный цвет крови и целенный – травы, составляют тайны, «в которые никто не может проникнуть». Прошло менее 100 лет, и мы можем сказать, что этих тайн больше не существует. Кровь животных и зелень листьев содержат сходные структуры. В их основе лежат пятичленные циклы, включающие азот. Четырьмя такими циклами окружен ион металла, а в хлорофилле листьев – ион магния. Они и составляют основу «тайн». Именно различия в химических свойствах железа и магния обуславливают в первом случае красный цвет крови, а во втором – зеленый цвет листьев.

Чудеса, связанные с цветом, встречаются не только в природе. Они окружают нас буквально в любую минуту нашей жизни. Однако мы настолько привыкли к ним, что они порой нас мало волнуют, а порой мы просто не обращаем на них свое внимание.

Цвет, как практически каждое сложное явление природы, имеет особенности, относимые нами к различным областям естествознания. Ведь цвет вещества зависит как от строения молекул, так и от окружающей среды и внешнего воздействия. Цвет может возникнуть и в том случае, когда поток падающих на вещество электромагнитных волн не воспринимается человеком. Так, некоторые краски и ткани принимают разные, порой фантастические расцветки, когда на них действуют невидимые ультрафиолетовые лучи. Электроны, поглощающие энергию невидимых лучей, преобразуют её и начинают отдавать в виде волн другого диапазона, уже воспринимаемых человеческим глазом. Состояние электронов в молекуле – вот основа для объяснения цвета.

С позиции электронной теории, каждое вещество имеет цвет, т.к. способно поглощать определенные волны из огромного их диапазона. Только на электронном уровне становятся понятны причины учения о цвете. Подвижность электронов, их способность переходить с одного электронного уровня на другой, от одного атома к другому – все это дает возможность появления цвета.

Красители и краски не только украшают нашу жизнь, но и помогают в науке, технике и различных отраслях хозяйства. Они находят разнообразное применение не только в химии и химической технологии, но и в медицине, на транспорте и т. д. Вы можете встретить их в химической лаборатории и в кабине космического корабля, летящего в бескрайние просторы вселенной. Напомним, что существуют s – p – d и f элементы. Каждый из этих типов имеет свои особенности при образовании соединений. Появляющиеся продукты не всегда обладают цветом – в ряде случаев они бесцветны или белые. Не имеют окраски неорганические вещества, молекулы которых образованы s – и – p – элементами и имеют ионы с заполненными электронными оболочками: катионами щелочных и щелочноземельных металлов, анионы неметаллов, анионы неметаллов первых трёх периодов. К ним примыкают соединения элементов, расположенных в периодической системе Д.И. Менделеева на условной границе металл – неметалл: сурьмы, висмута, свинца, алюминия. Из побочных подгрупп белый цвет имеют соединения 4 группы (переходные металлы): титан и цирконий.

Если вещество способно поглощать только кванты определенной энергии, то этим однозначно определяется и цвет вещества. Поглощенный цвет как бы «вычитается» из общего белого луча, и видимый цвет будет дополнительным к поглощенному. Длинноволновые (красные и оранжевые) лучи способны огибать молекулы газов, из которых состоит воздух. Поэтому они довольно легко проходят через толщу воздуха, и на закате мы видим оранжевое солнце и почти такого же цвета небо. Лучи с короткой длиной волны (голубые и синие) отражаются от молекул газов и рассеиваются.

1.4.Разнообразие пигментов.

Краски – что это такое? Оказывается, охра, мел и сажа – не краски, а всего лишь пигменты. Дело в том, что любая краска представляет собой систему, обязательными компонентами которой являются окрашивающее вещество – пигмент – и связующее. Для приготовления красок всех типов используются одни и те же пигменты и различные связующие.

По происхождению, химическому составу и строению всевозможные древние и современные красители делятся на две основные группы: минеральные и органические. Они обладают важными свойствами: нерастворимы в воде, масле, спирте и, если растереть на каком-либо связующем, окрашивают только поверхность материала.

Классификацию минеральных красителей можно представить в следующей схеме:

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ПИГМЕНТЫ

оксиды металловВМС

ZnO – цинковые белила 2Na2O • 3Al2O3 • 6Na2S –

TiO2 –титановые белила ультрамарин

Pb3O4 – свинцовый сурик

Cr2O3 – хромовая зелень

углерод

жжёная кость

ламповая копоть

персиковая, чёрная

соли

сульфиды другие соли

HgS – киноварь CuCO₃ •Cu(OH)₂ – малахит

CdS – жёлтый кадмий 2PbCo₃ • Pb(OH)₂ – свинцовые белила

As₂S₃ – аури-пигмент Fe₃(PO₄)₂ • 8H₂O –вивианит

Существует огромное множество пигментов. Относятся они к классу оксидов и кислот. Некоторые из них представлены в таблицах 2-3.

Таблица 2

Оксиды, применяемые в живописи

Таблица 3

Соли, применяемые в живописи

1.5.Соли металлов в составе пигментов красок.

Многие соли металлов, так же как и оксиды, являются пиг­ментами художественных красок. Карбонат и сульфат кальция в виде мела, толченого известняка и гипса обычно используются для изготовления основы живописи — грунта. Невозможно рас­сказать о всех случаях применения солей в живописи. В табл. 2 собраны сведения о некоторых солях, использующихся для изго­товления красок и грунтов.

Подробнее остановимся на сульфидах — наиболее распростра­ненных пигментах — и на малахите.

Сульфиды. Яркая окраска некоторых природных соединений серы привлекала внимание художников еще в глубокой древности. К числу издавна применявшихся пигментов относятся киноварь, реальгар и аурипигмент.

Голубые пигменты интересны тем, что позволяют существенно расширить зеленую цветовую гамму за счет совместного ис­пользования голубого и желтого пигментов в разных пропорциях. Колористическая формула «желтый + голубой = зеленый» на­ходит широчайшее применение в лакокра­сочной промышленности. Подавляющее большинство современных бытовых зеле­ных красок получают именно благодаря использованию этого приема. Однако го­лубые пигменты представляют интерес и сами по себе.

Из неорганических пигментов голубого цвета очень популярен ультрамарин. Этот пигмент в быту известен как синька и широ­ко используется при стирке для подсинивания белья. Синьку можно взять для опытов по получению цветных красок. Получить этот пигмент трудно, так как это длительный и сложный процесс, требующий специально­го оборудования и предъявляющий особые требования к качеству используемого сырья.

Глинистая масса, по сути, и есть глина, ведь ультрамарин — это алюмосиликат на­трия с объемной кристаллической решеткой, в ячейках которой расположены ионы на­трия и серы. Смесь каолина, серы, угля и соды длительное время выдерживают при высокой температуре. Происходящие про­цессы схематично можно представить сле­дующим образом. Образуется смесь поли­сульфидов натрия

Na₂CO₃ + С + nS = Na₂S_n + СО + СО₂,

алюмосиликатанатрия

Al₂O₃ • 2SiO₂ • 2H₂O Na₂O • Al₂O₃ • mSiO₂

x(Na₂O • А1₂О₃ • mSiO₂) + (Na₂O • А1₂О₃ • mSiO₂)_x • Na₂Sn

История синего венецианского стекла по праву может быть названа кровавой и не в столь безобидном смысле, как с желтой кро­вяной солью и берлинской лазурью. Вене­цианские средневековые мастера строжай­ше оберегали тайну окраски стекла в чис­тые синие цвета и беспощадно карали от­ступников. А тайна сводилась к введению в состав стекла соединений кобальта. Некото­рые соединения кобальта используются в качестве очень высококачественных, но весьма дорогостоящих художественных пигментов. Например, алюминат кобальта СоО•А1₂О₃ так и называется — кобальт си­ний. К сожалению, самостоятельно полу­чить кобальт синий сложно, а вот изгото­вить фиолетовые кобальтовые пигменты можно попробовать.

Кобальт фиолетовый светлый — это мо­ногидрат кобальт-аммоний фосфата:

Со²⁺ + NH₄PO₄^2- + Н₂О —- CoNH₄PO₄ • Н₂О.

Малахит всегда был дорог и не слишком доступен для художников. Кроме того, он имеет свойственный только ему оттенок и не может удовлетворить все потребности живописцев в зеленых тонах. Поскольку выбор природных минералов зеленого цвета невелик (см. табл. 2), в старину для приготовления красок широко использовали растения. Например, известные французские миниатюристы братья Поль, Эрман и Жеаннекен Лимбурги, использовали две зеленые краски — малахитовую и из диких ирисов.

Краски растительного происхождения имеют меньшую проч­ность: хлорофилл, являющийся их хромофором, постепенно раз­рушается, и яркие зеленые тона превращаются в коричнево-олив­ковые: осень медленнее, чем в природе, но все же наступает...

Название малахит происходит от греческого «маляхэ» (мальва). Полагают, что это обусловлено сходством узора малахита с рисунком на округлых листьях растения;

В Древнем Египте малахит использовали для отделки интерьеров зданий, из него изготавливали ювелирные изделия и амулеты. Краской, приготовленной из тонко растертого малахита, богатые египтянки обводили глаза. Это выполняло и защитную функцию: пылинки не попадали в глаза, прилипая к густой краске.

Малахит считают русским камнем: пока в мире не найдено месторождений, которые по богатству могли бы сравниться с уральскими (Гумешевское, Медноруднянское, Высокогорское и др.). В качестве зеленой краски раньше использовали мелко истертый, хорошо известный вам как поделочный камень – малахит .Сейчас зеленые краски в основном получают синтетическим путем. Многие из них в основе своего красящего пигмента содержат оксид хрома(III) Cr2O3, называемый еще хромовой зеленью:

(NH₄)₂Cr₂O₇ = N₂ + Cr₂O₃ + 4H₂O

В древности малахит использовали в создании мозаик; позже он нашел применение для изготовления вещей в технике флорентийской мозаики, возникшей во Франции в XVI в.

В 1835 г. на Урале была обнаружена огромная глыба малахита массой 250т. Это сделало возможным создание в Эрмитаже (Санкт-Петербург) уникального малахитового зала.

Итак, есть хрома­тические пигменты, необходимые для сос­тавления цветовой гаммы радуги:

красный — свинцовый сурик (Рb₃О₄) или товарный красный железооксидныи пигмент;

оранжевый — смесь красного пигмента с желтым;

желтый — свинцовый крон (РbСrО₄), товарные охра или желтый железооксидныи пигмент;

зеленый — медянка (Сu(СН₃СОО)₂ Cu(OH)₂ • Н₂O), зеленый крон (Сr₂О₃) или смесь желтых и голубых пигментов;

голубой — малахит ((СuОН)₂СО₃) или товарный ультрамарин ((Na₂O -А1₂O₃ mSiO₂)_x·Na₂S_n);

синий — берлинская лазурь (Fe₄[Fe(CN)₆]₃ ·K₃Fe(CN)₆·nН₂О);

фиолетовый — кобальт фиолетовый светлый (CoNH₄PO₄•Н₂О) и кобальт фиолетовый темный (Со₃(РО₄)₂).

В дополнение к хроматическим пигмен­там имеются ахроматические:

белый — оксид цинка ZnO или диоксид титана ТiO₂;

черный — сажа.

1.6.Связующие вещества.

Любая краска состоит из пигмента (о котором сказано выше), наполнителя и связующего вещества. Главная задача связующих веществ закрепить покрытие на грунте и связать их друг с другом.

Темперные краски

Темпера - краска, связующим которой выступают различные эмульсии, приготовленные из сырья природного происхождения - яичный желток, воск, цельное яйцо, казеин, смеси клеевого раствора с маслом и др. Русские иконописцы и западноевропейские мастера писали на хорошо просушенных досках (липовых, дубовых, пальмовых, кипарисовых и др. Ярким примером иконографии является Владимирский образ Богородицы написанный Евангелистом Лукой в Iв н.э.Темпера отличается значительной прочностью; краски её хорошо сохраняют свой цвет и тон.

Энкаустика или восковая темпера

Энкаустика и ее разновидность восковая темпера яркостью и сочностью красок. Многие ранехристианские иконы написаны именно в этой технике. Приготовление энкаустики заключается в смешении пигмента с горячим воском. Прочность энкаустической живописи главным образом объясняется свойствами связующего – пчелиного воска. Этот материал способен в течение тысячелетий сохранять мягкость и эластичность.

Масляные краски

Масляными называют краски, в которых в качестве связующих использованы растительные масла или их производные - олифы. Для изготовления масляных красок подходят только так называемые "быстросохнущие " масла. В настоящее время практически все краски делаются на основе льняного масла, т.к. оно содержит наибольшее количество триглицеридов ненасыщенных карбоновых кислот. При контакте с воздухом все перечисленные масла высыхают: ненасыщенные карбоновые кислоты окисляются и полимеризуются. В результате образуется прочная прозрачная пленка. Линоксин – пленка, образуемая льняным маслом, отличается наибольшими прочностью и эластичностью.

Акварельные краски

В акварельных красках в качестве связующего используются водорастворимые растительные клеи., дающие при высыхании смываемую пленку. В наши дни акварельные краски нашли применение в реставраторском деле.

Силикатные краски

Краски, в которых в качестве связующего использовано жидкое стекло. Жидкое стекло представляет собой водорастворимый силикат калия K₂O*nSiO₂ или натрия Na₂O*nSiO_2.Силикатные краски образуют не поверхностную пленку, а химически взаимодействуют с окрашиваемой поверхностью, в результате чего создают с ней единое тело. Силикатные краски, безусловно, относятся к наиболее долговечным и устойчивым.

Глава 2. Практическая часть.

2.1. Исследование влияния различных факторов на цвет вещества.

Были проделаны следующие опыты. Иллюстрации представлены в приложении 6 «К практической части. Получение пигментов».

Опыт №1.

Влияние строения иона металла на окраску солей.

Внесли в отдельные пробирки по 0,2г солей марганца(II),железа(II), кобальта(II), никеля(II), меди(II), цинка(II) и налили по 30 мл воды, размешали до растворения.

Окраска аквакомплексов ионов металлов.

Пояснения к опыту. Аквакомплексы имеют одинаковую (октаэдрическую) конфигурацию, но различаются числом d- электронов и, следовательно, окраской.

Аквакомплекс цинка(II) со стабильной конфигурацией d-оболочки бесцветный. В ряду Fe,Co, Ni, Mn величина энергии уменьшается, что выражается в смещении полосы поглощения в длинноволновую область. Аномальная окраска меди(II) связана с искажением октаэдрической структуры аквакомплекса.

Опыт №2. Гамма цветов одного красителя.

Исследовали изменение сока красной свеклы в зависимости от среды.

Результаты опыта показали, что цвет вещества меняется в зависимости от среды, ближайшего окружения.

Опыт №3. Цвет в темноте.

В три тигля со спиртом добавляем насыщенные растворы хлоридов лития, натрия, меди (II) и поджигаем спирт.

Возбуждение ионов лития, натрия, меди производится за счет выделяющейся при горении спирта теплоты. Возвращение электронов на более низкие энергетические подуровни сопровождается излучением света, световые лучи окрашены в один из цветов спектра, благодаря чему появляется окраска пламени.

2.2. Получение неорганических пигментов в условиях лаборатории гимназии.

Получение баритовых белил.

Приготовили 50 мл 1М раствора хлорида бария и 50 мл молярного раствора сульфата натрия. Раствор хлорида бария слили в химический стакан. Прилили 50 мл чистой воды и нагревают до 70-80С. При непрерывном перемешивании стеклянной палочкой прилили 50 мл раствора сульфата натрия. Дали раствору отстояться. Потом слили жидкость, находящуюся под осадком, прилили чистой воды, перемешали, дали отстояться и затем отфильтровали. Осадок высушили. Реакция получения пигмента:

BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4 + 2NaCl

Получениеохры.

Приготовили 100 мл 1М раствора железного купороса и 100 мл раствора, содержащего 7,5 г гашеной извести. Оба раствора слили при перемешивании и дали жидкости отстояться. Полученный осадок отфильтровали. Промыли и высушили в сушильном шкафу. После высушивания осадок прокалили. Реакции получения пигмента:

FeSO4 + Ca(OH)2 = Fe(OH)2 + CaSO4

4Fe(OH) 2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3

2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O (реакция происходит при температуре)

Получение железного сурика.

Приготовили 100 мл молярного раствора железного купороса и 100 мл молярного раствора щавелевокислого аммония или натрия. К приготовленному раствору железного купороса прилили раствор соли щавелевой кислоты. После отстаивания раствор слили с осадка, промыли водой и отфильтровали.

Промытый осадок прокалили в фарфоровой чашке при температуре 200-300С при тщательном перемешивании.

Реакция получения пигмента:

FeSO4 + Na2C2O4 = Na2SO4 + FeC2O4

Получение бременской голубой.

К 100 мл 1М раствора медного купороса прилили такой же объем одномолярного раствора гидрооксида натрия. После отстаивания раствор слили с осадка и к последнему добавили при энергичном перемешивании 16 мл 25%ного раствора гидрооксида натрия. Немедленно промыли полученный осадок холодной водой для удаления растворимых соединений. Отфильтровали и просушили при комнатной температуре.

Реакция получения пигмента:

CuSO4 + 2NaOН = Cu(OH)2 + Na2SO4

Получение берлинской лазури.

Приготовили 100 мл 1М раствора хлорида железа (3) и 75 мл раствора желтой кровяной соли. Полученный раствор хлорида железа перелили в стакан и нагрели до60-70С, прибавив немного соляной кислоты, чтобы при нагревании не выпадал осадок гидрооксида железа(3). В другом стакане нагрели до такой же температуры раствор желтой кровяной соли. В третьем стакане емкостью 300 мл нагрели 50 мл воды. После того как растворы слиты, их смешавали в течение 10 минут, а затем оставили до следующего дня. Когда краска осела, раствор слили, отфильтровали и промыли осадок. Высушивать осадок необходимо при температуре не выше100С. Реакция получения пигмента:

4FeCl3 + 3K4[Fe(CH)6] = Fe4[Fe(CH)6]3↓ + 12KCl

Получение сине-зеленой ярь-медянки.

CuSO₄ * 5H₂O + Na₂CO₃ = CuCO₃

Cu(OH)₂ + CH₃COOH = (CH₃COO)₂Cu + H2O

(CH3COO)₂Cu – высушить. Сине-зеленые кристаллы.

Получение цинкового крона.

Цинковый крон является основной солью хромово-кислого цинка ZnCrO₄*3Zn(OH)₂

Получение:

ZnSO₄ + Na₂CO₃ = ZnCO₃ + Na₂SO₄

4ZnCO₃ + ZnSO₄ = 4ZnCO₃ + ZnSO₄

Взвесили 10 г безводного сульфата цинка, 6 г (K₂Cr₂O₇) дихромата калия и 4 г карбоната натрия, растворили их по отдельности в стаканах с горячей водой, быстро слили все три раствора вместе.

Цинковый крон: 4ZnO*CrO₃*3H₂O

Получение зелёной хромовой.

При разложении дихромата аммония образуется оксид хрома(III) зелёного цвета.

Реакция получения пигмента:

(NH₄)₂ Cr₂O₇ = Cr₂O₃+ N₂+ 4H₂O

Получениетёмного кобальта

Первый способ

К 100 мл 1М раствора сульфата кобальта приливают такой же объем одномолярного раствора фосфата натрия. После отстаивания раствор сливают с осадка, промывают водой и отфильтровывают.

Промытый осадок прокаливают в фарфоровой чашке при температуре 150-200С при тщательном перемешивании. Реакция получения пигмента:

3CoSО₄ + 2Na₃PO₄ = Co₃(PO₄)₂ + 3Na₂SО₄

Второй способ

При прокаливании кристаллогидрата сульфата кобальта цвет меняется от розового до фиолетового. При потере кристаллизационной воды меняется цвет соли.

Полученные пигменты мы растёрли в ступке, просеяли через мелкое ситечко.

В качестве связующего вещества мы применяли льняное масло. Для работы мы приобрели подготовленный, грунтованный холст. Мы нарисовали картину красками, изготовленными из пигментов, полученных в школьной лаборатории. Краски экологически чистые, не содержат вредных примесей.

Со временем наша цветовая палитра дополнится новыми пигментами и мы сможет рисовать картины с разными цветовыми гаммами. В дальнейшем мы планируем получить натуральные пигменты из природного сырья.

Заключение

Результаты нашего исследования показали, что вещества, имеющие разную окраску, отличаются составом и строением. Наличие окраски у многих веществ – результат поглощения веществом части солнечного спектра и определяется расстоянием между энергетическими подуровнями. Видимый цвет вещества зависит от строения внешнего уровня его частиц. Цвет вещества может быть обнаружен и при отсутствии освещения. Разная степень окисления предполагает разное строение внешних энергетических уровней атомов, разные переходы электронов при поглощении света, а потому и разную окраску веществ в проходящем свете. Окраска вещества зависит и от ближайшего окружения, поскольку атомы и ионы могут изменять строение внешнего энергетического уровня хромофора, характер перехода электронов. Многие вещества не имеют окраски, бесцветны. В этих случаях при прохождении света энергия не поглощается. Цвет – специфическая характеристика вещества, по которой можно судить о его составе и строении.

В чем же суть спора между Гёте и Ньютоном? Кто из них прав?

Ньютон боролся за объективность физических методов измерения, считал человеческих глаз несовершенным, субъективным прибором. Он ссылался на то, что некоторые участки спектра глаз воспринимает плохо или вообще не воспринимает. Но он не понимал, что все видимое глазом для человека объективно, мало того отражается на его эмоциональном восприятии, самочувствии, чувствах, представлениях, мышлении, здоровье. Ньютон рассматривал физический, а Гёте эмоциональный «аспект» цветов. Гётевская периодическая система цветов является основой колористики. Каждый цвет воздействует на человека не только через глаза, но и через кожу. Лечат же синей рефлекторной лампой. Смените лампочку на красную, зеленую или желтую, вставьте в окна цветные стекла и можно лечить от многих болезней.

Практическая часть работы показала, что неорганические пигменты можно получить в школьной лаборатории.

Выводы:

Цвет – специфическая характеристика вещества, по которой можно судить о его составе и строении.

Видимый цвет вещества зависит от строения внешнего уровня его частиц.

Минеральные краски различны по своему химическому составу.

Красящие пигменты содержат в своём составе различные оксиды и соли металлов.

Рекомендации по использованию результатов работы:

1. Использовать данные работы в расширении кругозора учащихся, рекомендации по получению пигментов.

2. Применение полученных пигментов в живописи.

3. На факультативных занятиях, элективных курсах.

Список информационных ресурсов

Библиографические издания:

1. Аликберова Л. Ю.Занимательная химия. Книга для учащихся, учителей и родителей. М: АСТ-ПРЕСС, 2002.

2. Кульман А. Г. Общая химия. Издание 2-е, переработанное. М: Колос, 2009.

3. Одноралов Н. В. Материалы в изобразительном искусстве: пособие для учителей. – Москва, 2003.

4.Тютюнник В. В. Материалы и техника живописи. М: Издательство академии художеств,1962.

5. Энциклопедический словарь юного химика / сост. Крицман В. А., Стаценко В.В. М.: Педагогика, 2008.

6. Мельникова Л. Великие художники. М: ООО «Издательский дом КП», 2009.

7. Фадеев Г. Н. Химия и цвет. М.: Просвещение, 1983.

Электронные ресурсы:

8. http://bibliotekar.ru

9. http://jewelleri.org.ua

10. http://artdosug.ru

11 .http://www.sienna.ru

12. http://hudozhnikam.ru

Приложения 1 – 8

Опыт №1 . Гамма цветов одного красителя.

Чистый свекольный сок

Кислая среда

Слабощелочная среда

Щелочная среда

Нейтральная среда

2. Получение пигментов фильтрованием осадков

3. Просушивание и прокаливание пигментов.

4. Измельчение пигментов.

5. Получение солей кобальта, прокаливание кристаллогидрата.

6. Получение цинкового крона.

7. Подготовка полученных пигментов к написанию картины

8. Картина, нарисованная моими красками.