XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Живопись и химия

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Бычкова А.А. 1

---

1МОУ "Лицей №15" 10АА

Корякина В.В. 1

---

1МОУ "Лицей №15"

Работа в формате PDF

849.7 KB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

На первый взгляд живопись и химия диаметрально разные направления. Ведь как связаны творцы и ученые? Кажется, что художники далеки от всех химических реакций, а химики далеки от живописных полотен, но это на самом деле ни так.

Художники не могут обойтись без определенных материалов (красок, пигментов, разбавителей и т.д.), а химия, в первую очередь как наука о материале, отвечает на главный вопрос: «Как это все сделать?». Искусство и наука – две стороны одной медали. Без одного, не было бы другого. Химия помогла художникам в воплощении задуманного. Она помогает и сейчас: будь это промышленное создание материалов для живописи сегодня, или создание красок художниками собственноручно. Поэтому целью работы является выявить связь живописи и химии, а также создать краски самостоятельно.

Цель:

понять как тесно связаны живопись и химия и самостоятельно получить несколько видов красок

Задачи:

1. изучить связь живописи и химии

2. рассказать об истории создания пигментов и красок и их получения

3. изучить формулы пигментов и веществ, необходимых для проведения опыта

4. провести лабораторную работу по получению пигмента;

5. подвести итоги проделанной работы

Проблема проекта: создание красок вручную

Актуальность выбранной темы связана с постоянным поиском новых красителей, обладающих уникальными свойствами: устойчивостью, экологической безопасностью, дешевизной и пр.

Методы исследования: анализ, синтез, обобщение информации, полученной из различных источников, эксперимент

Глава 1 Связь живописи и химии

1. 1. Определение живописи

Живопись – наиболее популярный и прославленный в европейской культуре вид изобразительного искусства произведения, которого создаются с помощью красок, наносимых на какую - либо поверхность.

В живописи средствами выразительности является композиция, линия и пятно, колорит, силуэт, даже мазки и фактура полотна. Но самым главным средством выражения для живописцев является цвет. Он занимает первостепенное место. С помощью цвета художник может передать всю палитру чувств и эмоций. С помощью цвета живописец моделирует пространство, создает ритм и воздействует на зрителя.

1.2 Химия и живопись

Как было сказано ранее, главным средством выразительности в живописи является цвет. И понятное дело, с развитием живописи, все чаще и чаще стала появляться потребность в новых красках.

С увеличением этой потребности, развивалась и химия. Ведь пигменты для красок, изготовленных из растений, насекомых и так далее, не всегда подходили для воплощения замысла художника. Поэтому живописцы начали искать новые способы получения материалов для работы. Средневековые мастера подарили миру масляные краски, которые были более удобные в работе, полотна, написанные ими, хранились намного дальше. Ситуация поменялась в начале 18 века. Немецкий химик по фамилии Дисбах занимался улучшением качества красной краски. Но однажды ученый получил вместо ожидаемого алого цвета краску оттенка, очень близкого к ультрамариновому. Это открытие можно считать революцией в производстве красок. Так зародилась и развивается до сих пор неразрывная связь между химией и живописью.

Глава 2 История создания красок

2.1 От красок древних людей до появления масла

Открытие пещерных картинных галерей поставило перед археологами ряд вопросов: «Чем рисовал первобытный художник, как он рисовал, где размещал рисунки, что рисовал и наконец, зачем он это делал?». Палитра первобытного человека была бедной: в ней четыре основных краски – черная, белая, красная и желтая. Для получения белых изображений использовался мел и мелоподобные известняки; черный – древесный уголь и окислы марганца; красного и желтого – минералы гематит (Fe2O3), пиролюзит (MnO2) и природные красители – охры, представляющие собой смесь гидрокислот железа и глинистых частиц. Судя по технике росписи, куски краски растирались, разводились на костном мозге, животном жире или крови.

Шло время, и человечество открывало для себя новые виды и способы производства красок. Примерно пять тысяч лет назад появилась киноварь – ртутный минерал (сульфид ртути II), придающий краске алый цвет. (см. рис. 1). Наибольшую популярность киноварь завоевала у древних ассирийцев, китайцев, египтян, а также в древней Руси.

Египтяне на заре расцвета своей цивилизации открыли секрет изготовления пурпурной (фиолетово-красной) краски. (см. рис. 2). Из особого вида улиток выделяли секрецию, которую потом добавляли в стандартный состав красящих веществ.

Китайской цивилизации принадлежит первенство в создании – легкие акварельные краски. В их состав, помимо красящих веществ и масел, входят мед, глицерин и сахар. Для создания картин из акварельных красок нужна подходящая основа. Холсты, древесина, камни и другие традиционные предметы, на которые наносятся краски, не могут быть использованы для этой цели: акварель не ляжет на них хорошо. Поэтому при рисовании акварельными красками применяют бумагу. Это объясняет факт появления таких красок именно в Китае, который является прародителем бумажного производства.

Средневековье подарило миру масляные краски. Их преимуществом стали большая стойкость и надежность, а также сравнительно малое время высыхания. Основой для таких красок служит натуральные растительные масла, чаще всего льняное.

Интересный факт: из-за уникальных особенностей производства разных красок не обошлось без исторических казусов. «Тайная вечерня», созданная знаменитым средневековым мастером Леонардо да Винчи, начала разрушаться еще при жизни художника. Это произошло потому, что масляные краски на основе растительных жиров были смешаны с красками на основе разведенного в воде яичного белка. Химическая реакция, возникшая при этом, помешала надежности покрытия и сохранности картины.

2.2 Вклад ученых - химиков в создание красок

Над созданием красок трудилось немало выдающихся химиков. Например, М.В. Ломоносов, который являлся не только ученым, но и выдающимся художником, создающим мозаики. М.В. Ломоносов разрабатывал теорию цветов, исходя из своего понимания физической природы света. Он полагал, что белый свет состоит их трех основных цветов – красного, желтого и голубого. Он трудится над создание приборов для получения любых цветов через сложения или вычитание трех основных. Принципы этих приборов осуществлены в современных колориметрах. В химической лаборатории М.В. Ломоносова производилась экспертная оценка различных красок отечественного производства.

Свой вклад вносили и другие ученые. Интересно открытие берлинской лазури (см. рис. 3). В 1704 году немецкий химик Дисбах пытался усовершенствовать красную краску, но вместо этого получил синюю краску, весьма похожую на ультрамарин. Однажды раствор поташа (карбонат калия КСО3) неожиданно дал с солями железа красивое синее окрашивание. При проверке оказалось, что поташ из этой партии был ранее прокален в сосуде, в котором была бычья кровь. Осадок, который давал этот поташ с солями железа, представлял собой после высушивания темно - синюю массу с красно - медным металлическим блеском. Интенсивный ярко - синий цвет соединения и место получения дали свое начало названию. С современной точки зрения, получение берлинской лазури состояло в осаждении гексацианоферрата (II) железа (II) путем добавления к «желтой кровяной соли» солей железа (II) (например, «железного купороса») и последующему окислению до гексацианоферрата (II) железа (III).

Тюбингенский химик Гмелин открыл условия приготовления искусственного ультрамарина (см. рис.4) почти единовременно с французом Гиме, получившим в 1828г. премию за это изобретение; оба изобретения – независимы одно от другого. Приготовленный ультрамарин, выдерживая продолжительное действие солнечного света, не может противостоять действию слабых кислот, каковы уксусная и лимонная; натуральный ультрамарин также не выдерживает уксусной кислоты. При этом синий цвет желтеет и в заключении становится почти белым. При огневой обработке ультрамарин становиться фиолетового цвета.

Глава 3 Пигменты и красители

3.1 Минеральные пигменты

Самая множественная группа пигментов – неорганические пигменты. Внешне, неорганический пигмент выглядит как цветной порошок. Пигмент получают из минерального сырья, глины, известняков. (см. рис 5). В производстве пигментов используют температурную и химическую обработку. Существует огромная система классификации неорганических пигментов. Их разделяют по сферам применения, химическому составу, назначению и т.д. Среди такого огромного количества подвидов, выделяют три основных группы пигментов:

а) пигменты, которые добавляют из руд и глин с помощью дегидратации

б) известняк, минералы и гипс используют для получения минеральных пигментов

в) синтетические пигменты получают с помощью химической обработки различных металлов

3.2 Органические красители

Органическими красителями называют окрашенные органические соединения, обладающие большой красящей силой и способностью сообщать другим веществам (см. рис. 6) (текстильным волокнам, бумаге, резине, связующим и др.) цвет. Во второй половине XIX в. были открыты первые красители - мовеин и фуксин, после чего производство синтетических красителей начало бурно развиваться. Отличительная особенность красителя – способность пропитывать окрашиваемый материал (например, текстиль, бумагу, мех, волосы, кожу, древесину, пищу – пищевые красители) и давать цвет по всему его объему.

Термины «краситель» и «пигмент», хотя их часто используют как равнозначные, обозначают четко различающиеся функции при окрашивании материалов. Красители растворимы в красильной среде (растворителе). В процессе окрашивания они проникают внутрь материала и образуют более или менее прочную связь с волокнами. Пигменты нерастворимы.

Глава 4 Виды красок

Краска являет собой суспензию красителя в связующем. Связующее является материалом, обеспечивающим скрепление красящего вещества с грунтом, создающим прочный и устойчивый красочный слой, обеспечивающее сохранность красок. В зависимости от вида связующего существует разнообразные виды красок. Сейчас речь пойдет о масляных красках и темпере, так как именно они – станут результатом практической части проекта.

4.1 Масляные краски

Масляная краска – это материал, представляющий собой суспензию из неорганических пигментов и масляной основы, часто с добавлением вспомогательных веществ (тальк, слюда, каолин). В состав связующих художественных красок обычно входят уплотненные масла, мягкие смолы, пчелиный воск и эфирное масло, последнее в качестве густотертых красочных паст. Для производства масляных красок наиболее популярно льняное масло. Лучшим маслом считается масло холодной выжимки.

Одним из самых главных недостатков масляных красок является длительность высыхания. На свету и в присутствии воздуха масло окисляется и затвердевает, образуя прозрачную водоустойчивую пленку, удерживающую пигменты. Этот процесс не прекращается в течение 2 - 3 лет, за которые картина сначала существенно прибавляет в весе, а затем снова его теряет, но «подсохнуть» масло успевает за несколько дней. Введение в связующее смол, оксидированного масла, небольшого количества сиккатива ускоряет высыхание.

4.2 Темпера

Темпера – краска, связующим которой выступает различные эмульсии, приготовленные из сырья природного происхождения – яичный желток, воск, казеин, смеси клеевого раствора с маслом. Традиционно использовали желток куриного яйца. Эти краски легко наносились на штукатурку и не трескались после высыхания. Именно поэтому такая техника подходила для создания изображений на больших поверхностях.

В настоящее время промышленным способом изготовляются три вида темперы: поливинилацетатная (ПВА – связующее), акриловая (связующее – водная дисперсия на основе полиакрилатов) и воско – масляная (воско – масляная композиция с водными ПАВ).

Глава 5 Практическая работа по получению пигмента

5.1 Получение пигмента из Fe(OH)3

После подробного изучения пигментов, было решено получить пигмент путем проведения реакции взаимодействия хлорида трехвалентного железа (FeCl3) и щелочи (NaOH). Пигмент будет получен из выпавшего в ходе реакции осадка.

Для проведения опыта понадобилось: (см. рис. 7).

1. Раствор хлорида трехвалентного железа (FeCl3)

2. Раствор щелочи (NaOH)

3. Пробирка

4. Подставка для пробирок

5. Стеклянная палочка

6. Керамическая мисочка

7. Спиртовка

8. Спички

9. Штатив

10. Металлический шпатель

С начало в пробирке надо в примерно равных пропорциях смешать хлорид железа III и гидроксид натрия. После смешивания наблюдаем выпадение красно – коричневого осадка (см. рис. 8). В осадок выпал гидроксид железа III (Fe(OH)3).

FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3NaCl

Далее необходимо получившийся раствор перелить в керамическую мисочку. Керамическая посуда огнеупорна, поэтому она и пойдет для дальнейшего прогревания полученного раствора. Керамическую посуду с раствором устанавливаем на штатив, зажигаем спиртовку и начинаем прокаливание (см. рис. 9). Наблюдаем как постепенно раствор начинает закипать. Постоянно помешиваем. Прокаливаем до полного испарения жидкости. На стенках керамической миски образовывается темно – коричневый налет. Прокаливаем до момента, когда этот налет не станет сухим.

Далее после проведенного прокаливания остужаем керамическую мисочку. После с помощью металлического шпателя или ножа соскребаем со стенок посуды получившийся пигмент (см. рис. 10). Перекладываем его в удобную емкость. (см. рис. 11).

5.2 Получение масляной краски и темперы. Раскрашивание рисунка. Сравнение двух полученных красок

Для получения краски необходим не только сам красящий пигмент, но и специальное связующее. Связующее является материалом, обеспечивающим скрепление красящего вещества с грунтом, создающим прочный и устойчивый красочный слой, обеспечивающее сохранность красок.

Для приготовления красок понадобилось (см. рис. 12):

1. Полученный пигмент

2. Льняное масло

3. Куриное яйцо

4. Вода

5. Несколько мисочек

6. Металлический шпатель или мастихин

7. Кисть

8. Бумага с напечатанным рисунком

Для получения масляной краски надо смешать пигмент с маслом, а для получения темперы нужно приготовить следующее.

Для начала разделили пигмент на две равные части. Кусочки пигмента следует перед смешиванием тщательно протереть, чтобы при смешивании с эмульсией не образовались комочки.

Эмульсией для темперы послужит куриный желток, разбавленный водой. Для приготовления необходимо разбить куриное яйцо и отделить белок от желтка. Небольшое количество желтка разбавить водой. Полученную эмульсию смешиваем с пигментом. И очень хорошо, тщательно смешиваем до получения однородной массы, без комочков. (см. рис. 13). На этом этапе краска уже готова к нанесению.

Для получения масляной краски было необходимо в отдельной мисочке смешать несколько капель (7 - 10 капель) льняного масла с пигментом. Было также важно хорошо смешать пигмент и масло. Масляная краска готова. Но такой краской не пишут. Масляную живопись нельзя представить без разбавителя. Поэтому, чтобы краска была готова к нанесению, ее надо смешать с уайт –спиритом. Он служит разбавителем для масляных красок.

У айт – спирит + жир частичное растворение жира.

Разбавитель в составе краски ускоряет ее высыхание, так как жир частично растворяется.

После создания красок собственноручно их надо было попробовать в деле. Для этого распечатала на плотном листе бумаги рисунки листьев.

С помощью синтетической кисти раскрасила листочки. При нанесении темперы обмакивала предварительно кисть в воду, а при использовании масляной краски смачивала кисть в разбавителе. Рисунки темперой получились светлые, не плотные (см. рис. 14). Рисунки маслом получились яркие и плотные (см. рис. 15). С помощью полученных красок удалось раскрасить все листья (см. рис. 16).

После завершения раскрашивания листьев, было проведено сравнение двух красок по нескольким критериям.

Таблица «Сравнение двух полученных красок»

Заключение

Проведенная мной работа по изучению роли химии в искусстве и живописи доказала, что искусство и наука неразрывно связаны между собой. Многие ученые – химики внесли огромный вклад в развитие живописи. Знания о веществах и их свойствах на протяжении веков, помогали создавать более совершенные краски, которые пополняли палитру художника. Без их вклада сложно было бы говорить о сегодняшнем развитии производства красок для живописи. Велико значение химии в реставрации, сохранении предметов искусства.

Я считаю, данную работу актуальной, так как в настоящее время искусство продолжает развиваться, во многом благодаря достижениям в такой науке, как химия. Появляются новые красители, более совершенные техники живописи. Так же проделанная работа показала, что можно изготовить краски самостоятельно. И эти краски не будут хуже покупных.

Приложения

рис. 1 рис.2

рис. 3 рис. 4

рис. 5 рис. 6

рис. 7 рис. 8

рис. 9 рис. 10

рис. 11 рис. 12

рис. 13 рис. 14

рис. 15 рис. 16

Список используемой литературы

1. Вайнсмантель Э. «Химия для любознательных»; Ленинград «Химия», 1987.

2. Краски органические естественные, Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. И 4 доп.). СПб., 1890 – 1907.

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

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

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

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

7. Элективный курс. Химия. 11 класс; Москва, 2007.

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

9. http://masterovoi-ru.turbopages.org/turbo/masterovoi.ru/s/stroy-mat/neorganicheskie-pigmenty

10. http://lkmprom/ru/analitika/istoriya-vozniknoveniya-krasok/?ysclid=lg8b1vkqcm636188077

11. https://veryimportantlot.com/ru/news/blog/tempera

12. https://фкеырувумк.ru/statji/istoriya-maslyanoj-zhivopisi-kogda-poyavilas-i-kto-izobretatel-tehniki/