Чернила из природных материалов

XXV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Чернила из природных материалов

Сухарев М.А. 1
1МАОУ СОШ 69
Семерикова И.В. 1
1МАОУ СОШ 69
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

1.Введение

В нашей семье есть увлечение, мы выращиваем дубы из желудей и рассаживаем их в парках и лесах соответственно дубовой карте Урала. За 4 года мы собрали 528 желудей и вырастили 46 дубов. (Приложение №1, фото 1,2,3)

В августе месяце когда мы собирали желуди на дубовых листочках обнаружили интересные круглые наросты. (Приложение №1, фото 4,5). Из литературы мы узнали что это Дубовые галлы. Их еще называют чернильными орешками. Внутри такого «орешка» можно увидеть небольшое насекомое с усиками и прозрачными крылышками. Это обыкновенная дубовая орехотворка. Их происхождение связано с жизнедеятельностью орехотворки. Она откладывает яйца в ткань дубовых листьев. Постепенно на этих местах образуются галлы. А чернильными они называются потому, что в старину их собирали, измельчали, кипятили, добавляли железный купорос и получали чернила. Такие чернила не выцветали даже на солнце. Именно благодаря этим чернилам до наших дней дошли многие тексты древних рукописей. Нам тоже захотелось изготовить чернила из Дубовых галл.

В ходе работы, изучая историю и эволюцию чернил нам захотелось изготовить чернила и из гриба рода Копринуса. Особенность этих чернил в том, что они использовались в качестве средства для защиты документов государственной важности, крупных денежных векселей. Защита основана на том, что после высыхания споры гриба образуют уникальный рисунок, который затем рассматривали в микроскоп и фиксировали вручную

1.1. Актуальность.

Трудно встретить человека, который не пользовался бы чернилами и не знал, что это такое. Но многие ли из нас знают историю возникновения, состав чернил, процесс производства? Актуальность темы исследования не вызывает сомнения, поскольку на современном этапе чернила, как правило, производят на специализированных химических заводах и фабриках, а химическое производство наносит серьезный ущерб экологии и здоровью человека. Тогда как в прошлом чернила изготавливались из естественных природных компонентов. Мы решили тоже изготовить чернила из природных материалов и сравнить их с купленными химическими чернилами.

1.2 Цель проекта:

Изготовление чернил из растительного материала (дубовые галлы, грибы навозники Coprinus, Ивовых веточек).

1.3 Задачи проекта:

    1. Подготовить растительный материал;

    2. Изготовить чернила с использованием Дубовой орехотворки по рецепту описанному в рукописи 1659 года, принадлежавшей Симеону Полоцкому;

    3. Получить чернила из гриба Копринуса;

    4. Изготовить исчезающие чернила из веточек Ивы Плакучей;

    5. Сравнить растительные чернила с покупными химическими чернилами.

1.4 Гипотезы:

  1. Предположили, возможность изготовить чернила из Дубовых галл по старинному рецепту Симеона Полоцкого в домашних условиях,

  2. Предположили, возможность вырастить грибы рода Копринус из жидкого мицелия в домашних условиях.

  3. Предположили возможность создать чернила из гриба рода Копринуса и увидеть под микроскопом его уникальное свойство.

1.5 Методика исследования:

Предмет исследования: природные материалы для изготовления чернил по старинным рецептам.

Методы исследования: сбор и анализ информации, эксперимент, сопоставление, сравнение.

2.Теоритические материалы

2.1 История возникновения чернил.

Чернила появились тогда, когда у человечества появилась необходимость записывать что-то на бумаге. Тогда люди разных народов изобретали свои чернила, чтобы сохранить свою историю для будущих поколений.

Самый древний рецепт чернил, найденный археологами, принадлежит древним египтянам. Задолго до нашей эры они использовали для письма смесь золы от сжигания корней папируса и раствора камеди – клейкого густого сока акации или вишни. Такой же состав использовался в Китае 2,5 тыс. лет назад. Китайские чернила были смесью сажи со смолами, растворенными в щелочах. Правильнее будет назвать такие чернила тушью. Эта тушь имела весьма существенный недостаток: со временем она становилась ломкой и отскакивала от бумаги на сгибах. Кроме того, Она была довольно густой и плохо стекала с пера. Возможно, именно поэтому на Востоке предпочитали рисовать иероглифы кисточкой.

В античные времена люди делали чернила из каракатиц. У каракатиц и их двоюродных братьев осьминогов есть особый чернильный мешок, из которого животные в минуту опасности выпускают «чернильную бомбу» - для маскировки. Чернильные мешочки сушат на солнце, толкут, нагревают, потом добавляют серную кислоту, опять сушат и прессуют. Получается сепия, которая широко используется художниками до сих пор. Наверное, это самые древние в мире чернила, им 100 миллионов лет!

В Европе чернила появились значительно позже. В ІІІ веке до н.э. в Греции и Риме применялось несколько типов чернил. Красные, «придворные», использовались для государственных документов и строго охранялись стражей. Черные делались из сажи, плодовых косточек, древесного и костяного угля.

В Южной Италии сохранилась "ракушечная гора", состоящая почти целиком из раковин моллюска брандариса. Из раковин извлекали тела моллюсков и помещали в соленую воду. Затем три - четыре дня вялили на солнце, потом варили, а в результате из каждых десяти тысяч моллюсков получали всего один грамм краски! Переработав 12 тыс. моллюсков, они извлекали 1,5 гр. красящего вещества. По приблизительному подсчету 1 кг. пурпура должен был стоить 45 тыс. золотых марок.

Сложная технология получения краски и высокое ее качество (окрашенные пурпуром ткани не выцветали по 200 лет) обуславливали исключительную дороговизну пурпурных красок и, соответственно, чернил. По понятным причинам широкое распространение получил совершенно иной вид чернил.

А вот красные чернила считали в те времена священными: писать ими мог только император. Родился даже императорский указ, запрещавший пользоваться красными чернилами за пределами императорского двора под страхом смертной казни. Эти чернила были очень дороги, их стерегла специальная стража.

На Руси чернила делали из насекомых червецов, которых толкли в порошок. Красные чернила были для наших предков очень нужны. Потому что в XI-XIII веках монахи переписчики книг не разделяли слова при письме, все писалось сплошным текстом. Читать такое было сложно. Поэтому все разделы в книге отмечали красной буквой, часто нарисованной в виде картинки. Это облегчало чтение. Отсюда и пошло понятие «красная строка» - абзац.

Византийские и русские переписчики растирали мед с тонкими золотыми и серебряными листочками, потом мед вымывали, а нарядные золотые и серебряные буквы остались. В библиотеке Упсальского университета в Швеции хранится "серебряная библия", которой более полутора тысяч лет. Она написана серебряными чернилами на красном пергаменте.

Самый древний русский рецепт чернил - сажа с камедью (вишневым клеем), разведенная на обыкновенной воде. Это так называемые "копченные чернила". ХV век дал новый рецепт - "вареные чернила" - чернила из отвара коры дубильных растений. Для их изготовления использовали корни ольхи, ореховую или дубовую кару. Из этого варили чернильное сусло и опускали в него куски железа. Для упрочнения чернил добавляли камедь (вишневый клей), а для снижения вязкости - квасцы, имбирь и гвоздику.

В ХVIII веке появился железный купорос, который стали использовать вместо кусков ржавого железа, что резко повысило скорость приготовления чернил, которые на Руси стали называть "чернила добрыя".

Но такие чернила давно уже стали историей. На смену им пришли чернила из орешков-галлов, покрывающих листья дуба. Это наросты на листьях и ветвях, в которых живет личинка насекомого орехотворки. Из орешков-галлов выжимали сок, смешивали с железным купоросом, добавляли немного клея – получались стойкие чернила с красивым отблеском. Сохранившиеся рукописи, написанные этими чернилами, выглядят так, будто они только что вышли из-под пера. Но у таких чернил был и недостаток: написанное можно было прочесть только спустя 10-12 часов, а до этого текст был бесцветным.

В 1885 году саксонский учитель Леонгарди совершил переворот в "чернильном деле". Он изобрел ализариновые чернила. Они также были галловые, но не бесцветно-мутные, а интенсивно сине-зеленые. На бумаге они переходили в глубокий черный цвет. Это достигалась с помощью краппа – продукта особой обработки корней восточного растения марены. Позднее крапп заменили синтетическими красителями, а чернильные шарики - танином или галловой кислотой. Однако вскоре и у этого изобретения появился конкурент – анилиновые чернила, например, фиолетовые. Это разведенный в воде синтетический краситель.

Существует великое множество рецептов невидимых (симпатических) чернил. Раньше ими успешно пользовались шпионы. Для такого рода тайнописи существует много способов, и все они используют секретные или "симпатические" чернила — бесцветные или слегка окрашенные жидкости. Написанные ими послания становятся видимыми только после нагревания, обработки специальными реактивами или в ультрафиолетовых либо инфракрасных лучах. Известно немало рецептов подобных чернил. Тайные агенты Ивана Грозного писали свои донесения луковым соком. Буквы становились видимыми при нагревании бумаги. Ленин использовал для тайнописи сок лимона или молоко. Для проявления письма в этих случаях достаточно прогладить бумагу горячим утюгом или подержать ее несколько минут над огнем.

Создают такие чернила и сейчас. Например, в Японии совсем недавно выпущены чернила, исчезающие с бумаги через два дня – для временных пометок на полях книг.

Чернила из молока, лимона, из насекомых и щей, из каракатиц и ягод, из золота и серебра...Теперь человечество пишет чернилами, сделанными химическим путем. Они качественны и дешевы. Каждое время рождало свои чернила, но спрос на них никогда не проходил.

2.2 Интересные факты о чернилах

  • Среди материалов, которые использовались для приготовления чернил, заметную долю составляли грибы. На пустырях, на богатой азотом почве, на навозе нередок гриб рода Копринус. Его конические шляпки на тонкой ножке поднимаются на 20-30 сантиметров над поверхностью почвы. Существуют они недолго. Старея, копринусы лизируются - буквально расплываются , образуя водянистую массу интенсивного черного цвета. Вот ее и используют в качестве чернил.

  • В Древнем Риме того, кто осмеливался украсть с императорской канцелярии пузырёк с чернилами, сразу приговаривали к смерти.

  • Еще в прошлом веке великий изобретатель Эдисон придумал чернила для слепых. Стоило написать ими текст и немного подождать, как бумага в тех местах, где были начертаны буквы, твердела и поднималась, образуя рельеф.

  • Остался загадкой рецепт "чернил драгоценных камней" – рубиновых, сапфировых, перламутровых, тайной которого владели в древности монахи монгольского монастыря Эрдени-Цзу. Неизвестен непосвященным и состав чернил, которыми продолжают пользоваться монахи-буддийцы в Бирме, Таиланде и Шри-Ланке.

  • Чернилами, изготовленными из "дубовых орешков" пользовались все классики русской литературы XIX века. В том числе, и Александр Сергеевич Пушкин. Одно из стихотворений великого поэта называется "К моей чернильнице". Начинается оно со слов: "Подруга думы праздной, чернильница моя".

  • Самые дорогие в мире чернила изготавливает дизайнер Диддо. Он делает их из денежных купюр. Для изготовления небольшого тюбика чернил требуется около 10 000 долларов!!!

  • Если сжечь ивовые ветки, а образовавшуюся золу тщательно истолочь и разбавить водой до такого состояния, чтобы ей можно было писать. Такие надписи исчезнут примерно через 5-6 дней.

3. Практическая часть

Изготовление чернил с использованием Дубовых Галл.

Существует несколько старинных рецептов, мы использовали описание из рукописи 1659 года, принадлежавшей Симеону Полоцкому: «Орешки чернилныя, на четыри части разбитыя, в ренском [и] на солнце или в тепле инде мочити требе есть седмицу: по сему тую водку из кляницы желтую, процедя сквозе платенко, и орешки выжав в иную скляницу положити и купаросом чернящым в муку разтерты запустити, и по часту лошкою помешивати в тепле же неколико стояти дний и тако будут добрая чернила: А в тот состав надобно орешков, как много получится ренскаго, чтобы в нем орешки потонули купаросу прежде по малу присапати донде же мера возмет, а имей отведывати пером на бумазе, и егда счернеют, тогда приложи мерку камеди раздрабленой ради утверждения, и потом пиши потребное». Мы использовали этот рецепт только заменили рейнское вино на яблочный уксус.

В августе месяце мы собрали 36шт дубовых галл в парке имени Бондина г.Нижний Тагил. Разрезали их на мелкие кусочки, поместили в маленькую стеклянную баночку и залили их яблочным уксусом. Закрыли плотно крышкой и поставили в шкаф на 10 дней. Через 10 дней отфильтровали получившуюся жидкость через марлю. На этом этапе жидкость получилась мутная, буро-рыжего цвета. К полученному раствору добавили чайную ложку железного купороса. Жидкость мгновенно почернела. Вот и получились чернила насыщенного иссиня-черного цвета. Чернила получились довольно жидкие, поэтому мы решили загустить их камедью. Добавили ¼ чайной ложки камеди и все перемешали. В итоге получили густые чернила ярко синего цвета. (Приложение, фото № 6,7,8,9,10,11). Чтобы доказать стойкость этих чернил мы сделали надпись этими чернилами и надпись чернилами из магазина и оставили на балконе, где много света и солнца. Через 5 месяцев надпись сделанная чернилами из дубовых галл осталась не изменной, а вот надпись из магазинных чернил начала выцветать стала совсем бледной. (Приложение №1, фото 12,13)

Получение чернил из гриба рода Копринуса.

Узнав что чернилами из гриба Копринуса подписывали секретные документы, нам очень тоже захотелось получить такие чернила и рассмотреть их в микроскопе чтобы увидеть рисунок из спор.

Но в конце октября мы не нашли ни одного гриба ни в лесу, ни на обочинах дорог. Тогда решили вырастить сами гриб из жидкого мицелия. Мы заказали жидкий мицелий. Он пришел в стерильном шприце. (Приложение, фото 14). По инструкции приготовили субстрат для выращивания из зерна. Замочили зерно на 3 часа, хорошо промыли, прокипятили, остудили. Засыпали зерно в обрезанную 5 литровую банку и тонкой иголкой впрыснули в зерно жидкий мицелий. (Приложение, фото 15,16). Опрыскивали зерно раз в 3-4 дня, по инструкции грибы должны были взойти на 14-16 сутки, но у нас не взошел ни один гриб. Зерно помутнело, и приобрело не приятный запах.

Тогда мы решили еще раз попробовать вырастить грибы но уже на обычной земле смешанной с навозом. Купили землю для рассады, у бабушки в деревни взяли куриный навоз смешали его с землей. В полученный субстрат впрыснули второй шприц с жидким мицелием. Поливали меньше и реже и через 13 дней мы увидели первый гриб, итого у нас выросло 3 гриба. (Приложение, фото 17).

Мы взяли пакет туда сложили 3 шляпки от наших грибов, пакет плотно завязали и начали ждать когда гриб сам себя переварит (аутолиз), и в результате образуются чернила. Через 3 дня в нашем пакете не осталось грибов, а только черная густая жидкость. Мы немного разбавили ее водой, хорошо перемешали и процедили через марлю. У нас получилось 9мл чернил. (Приложение, фото 18, 19,20).

Чернила, полученные из гриба копринуса, имеют споры, что позволяет проверить подлинность документа: после высыхания споры гриба образуют уникальный рисунок, который затем рассматривают в микроскоп и фиксируют вручную.

Мы тоже рассмотрели полученные чернила в микроскопе (увеличение в 600 раз), и увидели как выглядят споры в чернилах. (Приложение, фото 21,22). И рассмотрели надпись написанную этими чернилами через операционные хирургические лупы (увеличение 1200 раз) и увидели неповторимые уникальные рисунки спор грибов. (Приложение, фото 23,24,25).

Приготовление исчезающих чернил.

Существуют много рецептов исчезающих чернил. Но нам больше всего понравился из ивовых веточек.

Мы взять веточку ивы, сожгли её в уголь, потом мелко растерли и развели водой так, чтобы чернила стали способны писать на листе бумаги. Получились яркие, черные чернила. (Приложение, фото 26, 27, 28, 29).

Сделали надпись и рисунок на листе этими чернилами и наблюдали в течении недели. И действительно через 2 дня надпись значительно посветлела а через 6 дней полностью исчезла. (Приложение, фото 30).

Сравнение полученных природных чернил и магазинных химических чернил.

 

Чернила из дубовых галл

Чернила гриба Копринуса

Чернила из ивовых веток

Чернила из магазина

Цвет

Светло-черные

Темно-коричневые

Ярко-черные

Насыщенно черные

Текучесть

густые

жидкие

густые

жидкие

Стойкость

Очень стойкие

Средней стойкости

Не стойкие

Средней стойкости

Запах

Уксуса

Не приятный природный

Жженой бумаги

Без запаха

Мы выявили что чернила из Дубовых Галл самые яркие и стойкие.

Чернила из гриба Копринуса самые жидкие и бледные, но обладают уникальным свойством.

Чернила из Ивовых веточек не стойкие и ими сложнее всего писать.

Таким образом лучших или универсальных чернил из природных материалов нет. Каждый вид чернил уникален и обладает своими свойствами. Но природные чернила по стойкости, яркости и простоте использования ничем не уступают магазинным химическим чернилам.

3.2. Практическая значимость

Создание коллекции чернил с разными свойствами и практическим назначением.

Заключение

  1. Удалось приготовить чернила по старинному рецепту Симеона Полоцкого из Дубовых орехотворок.

  2. Доказали что чернила из дубовых галл не выцветают на солнце.

  3. Вырастили грибы рода Копринус из жидкого мицелия.

  4. Приготовили чернила из выращенного гриба.

  5. Убедились в уникальном свойстве чернил из грибов.

  6. Сравнили разные виды чернил.

  7. Убедились, что природные чернила по стойкости, яркости и простоте использования ничем не уступают магазинным химическим чернилам.

  8. Самостоятельно изготовленные чернила можно использовать для рисования и письма.

Список литературы и интернет ресурсов

  1. Валянский, С. Писчие материалы и инструменты для письма. Энергия. – 2004. – № 9. – С. 72–74.

  1. Где изобрели чернила? http://allforchildren.ru/why/where1-12.php

  1. Гроссе Э., Вайсмантель X. Химия для любознательных. Основы химии и занимательные опыты. 2-е русское изд. - Л.: Химия, 1985.

  1. Дыбина О.В. Что было до…Игры-путешествия в прошлое предметов.

М.: ТЦ Сфера, 2004. – 160 с.: цв.

5. Интересные факты о чернилах

https://www.liveinternet.ru/users/wolfleo/post309247575/

6. История развития чернил http://www.olmikans.ru/articles/history6.php

7. Каллиграфия. Развитие искусства красивого письма [Электронный ресурс]

// Интернет: http://elitepen.ru/info/info17.htm

8. Когда и как появились чернила? http://vse-znaykin.ru/chernila.php

9. Б.Д.Степин Л.Ю. Аликберова Книга по химии для домашнего чтения. М.: Химия, 1995.

Приложение №1

Фото №1,2,3

     

Фото №4,5

   

Фото№6,7,8

     

Фото№ 9,10,11

     

Фото№ 12,13

   

Фото № 14,

 

Фото№15,16

   

Фото№17

 

Фото №18,19,20

       

Фото№ 21,22

   

Фото№23,24,25

     

Фото 26, 27, 28, 29

   
   

Фото 30

   
Просмотров работы: 19