Секреты тайных посланий

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

Секреты тайных посланий

Ягофаров Д.И. 1Бикмаев А.Р. 1
1МБОУ "СОШ №5"
Баранова А.Г. 1
1МБОУ "СОШ №5"
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

 

Каждый ребенок хоть раз в жизни, просматривая фильмы о шпионах, мечтал оказаться на месте главного героя. Все тайное и секретное всегда привлекало детей. В последние годы большую популярность среди школьников приобрела ручка-шпион с исчезающими чернилами. Что может быть интереснее тайной переписки, когда с помощью невидимых чернил можно писать другу секретные послания?

А может быть не надо ждать, когда родители тебе подарят такую ручку? Может, существуют способы сделать невидимые чернила в домашних условиях? И тогда даже совсем неопытный человек при желании может написать секретное письмо не хуже самых известных шпионов!

Мы выдвинули гипотезу: если изучу способы изготовления невидимых чернил, то возможно, смогу создать их в домашних условиях.

Целью моей работы является создание образцов невидимых чернил.

Для реализации цели, ставлю перед собой задачи исследования:

Узнать о видах невидимых чернил и способах их получения.

Проверить свою гипотезу о возможности самостоятельного изготовления и применения невидимых чернил. (Собрать рецепты и изготовить невидимые чернила в домашних условиях).

Провести эксперименты по изготовлению невидимых чернил, описать их, сделать выводы.

Познакомить одноклассников с результатами эксперимента и, проведя опрос, расширить возможности применения невидимых чернил в детской игре.

Объект исследования: невидимые чернила.

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

Методы исследования: 

Изучение и анализ научной литературы и Интернет – ресурсов по проблеме

Проведение опытов по изготовлению невидимых чернил в домашних условиях

Наблюдение за ходом эксперимента

Анкетирование одноклассников и проведение опроса

Основная часть

История происхождения невидимых (симпатических) чернил?

В переводе с греческого языка слово «симпатический» (συμπαθής) обозначает – чувственный, восприимчивый к влиянию. Так как невидимые чернила становятся видимыми только при определённых условиях, поэтому они и получили такое название, которое впервые использовал для таких чернил французский химик Н. Лемери в своем «Курсе химии» (1675).

С тех пор как люди научились письменно передавать информацию, появилась необходимость её защиты от нежелательного прочтения при отправке адресату, особенно если такое послание тайное. Люди любят тайны, как разгадывать, так и создавать.

Своеобразный метод передачи тайного письма существовал во времена правления династии египетских фараонов: выбирали раба, брили его голову наголо и наносили на неё текст сообщения водостойкой растительной краской. Когда волосы отрастали, его отправляли к адресату.

Считается, что невидимые чернила, не оставляющие следов на бумаге и проявляющиеся при нагревании или смачивании определенным раствором, впервые появились в XVII веке во Франции. Но такими чернилами для секретной переписки пользовались еще в древние времена. 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 (содержащий крахмал), который после высыхания написанных иероглифов не оставляет никаких видимых следов. Если такое письмо смочить отваром морских бурых водорослей, содержащих йод, то появляются синие буквы.

Римский ученый Плиний-старший в своей «Естественной истории», написанной им в І веке до н.э., рассказывал, каким образом можно использовать сок растений из семьи молочаев как симпатические чернила. После высыхания надпись, сделанная этими чернилами, была не видна, но при несильном нагревании становилась коричневой.

В I веке Филон Александрийский описал способ изготовления «тайных» чернил из сока чернильных орешков (образования на листьях растений, вызванные насекомыми или грибком), для проявления которых использовался раствор железомедной соли.

Римский поэт Овидий, который жил также в то время, в книге «Искусство любви» рекомендовал влюбленным способ тайнописи молоком, выявляемой посыпанием бумаги сажей. После сдувания сажи на бумаге оставались её мелкие частицы, прилипшие к местам, где были буквы, написанные молоком.

Есть сведения, что в IX веке арабские священники писали симпатическими чернилами имя пророка Мухаммеда на камнях, и эти надписи становились видимыми от воздействия тепла прикоснувшейся к ним руки, тем самым демонстрируя народу «чудеса».

В период с XIV по XVII веков папский двор, итальянские города-государства и другие страны применяли тайнопись для передачи секретной дипломатической корреспонденции. В 1558 году итальянец Джованни Баттиста делла Порта описал, как спрятать послание внутри сваренного вкрутую яйца, сначала изготовив чернила из квасцов и уксуса, а затем написав послание этими чернилами на скорлупе. Раствор проникал сквозь поры скорлупы и оставлял сообщение на поверхности плотного яичного белка, которое можно было прочитать, только разбив яйцо и очистив скорлупу.

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.

Тайные агенты Ивана Грозного писали свои донесения луковым соком. Буквы становились видимыми при нагревании бумаги.

Секретные чернила широко применялись в России революционерами-подпольщиками. Например, Ленин использовал для тайнописи молоко. Он писал им в книге между строчек. Для проявления послания адресату достаточно было подержать бумагу несколько минут над огнем. Царская охрана знала об этой секретной переписке и успешно её прочитывала. С тех пор в народе закрепилось образное выражение «Читать между строчек», что означает, проникать в самую суть текста, в его глубинный смысл, уметь постигать его тайны.

Со времен Первой мировой войны над составами «тайных» чернил изрядно потрудились химики, существенно усовершенствовав и разнообразив их. Для их обнаружения применяют различные методы с использованием механических, термических, химических и оптических методов, что делает такой способ переписки малоперспективным.

Скандально известный греческий миллионер Аристотель Онассис несколько раз использовал при подписании контрактов ручку с симпатическими чернилами.

Сегодня американские биологи приспособили светящуюся кишечную палочку для шифровки и передачи информации - при помощи этих бактерий они закодировали сообщения, которые «скрываются» от взора до определенного времени и самоуничтожаются после прочтения. Назвали свое изобретение «бактериальный спам». Сейчас британские и американские исследователи пробуют зашифровать сообщения при помощи дрожжей и спороносных бактерий, а в дальнейшем покушаются и на растения.

2.2. Виды невидимых (симпатических) чернил

В зависимости от характера воздействия все симпатические чернила можно условно разделить на:

- фоточувствительные чернила (Способны проявляться или исчезать под действием света);

- люминесцентные чернила (Проявляются под действием ультрафиолетового излучения. Для проявления таких чернил надпись освещают УФ лампой. После прекращения действия ультрафиолета надпись исчезает);

- термочувствительные чернила (Бесцветные или слабо окрашенные вещества становятся окрашенными соединения при нагревании).

- влагочувствительные чернила (Проявляются водой или водяным паром).

2.3. Применение симпатических чернил в XXI веке.

В настоящее время используются невидимые люминесцентные чернила для:

- шоу-техники, декораций, создание оригинального дизайна;

- ночных клубах;

- автостайлинга, тюнинга;

- косметики;

- наружной рекламы;

- текстильных и полиграфических изделий;

- эвакуационных, пожарных, дорожных и других светознаков;

- невидимые при обычном освещении флуоресцентные краски и чернила (симпатические чернила) используются для повышения степени защиты документов, товаров и различных изделий, тем более что особого разрешения на их приобретение и использование, для защитной и сигнальной маркировки не нужно.

Эти материалы нашли свое применение и в киноиндустрии и шоу-бизнесе (люминесцентная киносъемка, киносъёмка с использованием свечения).

Практическая часть

Получение невидимых чернил в домашних условиях

Проанализировав литературу, мы выяснили, что существует много рецептов приготовления необычных чернил. Для некоторых из них нужны химические вещества, которых у меня нет. Но есть и более доступные способы приготовления невидимых и исчезающих чернил, которые легко можно применить дома. Они и легли в основу моих экспериментов.

Эксперимент № 1. Термочувствительные чернила из продуктов на кухне.

С молоком

Некоторые вещества, которые содержатся в молоке, под действием тепла разрушаются быстрее, чем загорается сама бумага.  При этом химическом процессе выделяются продукты горения. Используя эти знания можно сделать невидимые чернила для секретных посланий прямо на кухне.

На листе бумаги мы написали секретный текст ватной палочкой, обмакивая её в молоко. Дала невидимым чернилам высохнуть. Соблюдая правила техники безопасности, прогладили данный лист горячим утюгом. Текст проявился (приложение 1).

С содой

Данный эксперимент проводится аналогично предыдущему. Вместо молока используется содовый раствор. Результаты эксперимента совпали. (приложение 2).

Эксперимент № 2. Влагочувствительные клеящие чернила из желатина

В 10 мл воды добавила 1-2 крупинки желатина, через час подогрели, чтобы желатин растворился. Обмакнули зубочистку с намотанной ватой в раствор и сделала запись на бумаге. Для проявления такой надписи лист бумаги нагрели над паром и посыпала на него порошок какао. После стряхнула порошок, и прочитала надпись, сделанную на листе бумаге. Считаю, что эксперимент прошел успешно. (приложение 3).

Эксперимент № 3. Рецепт тайной организации «Черный передел»

Сделали очень слабый, практически бесцветный раствор медного купороса.  Выполнили надпись на обычной бумаге. Чернила проявились, когда мы смазали лист ватой, смоченной в нашатыре. Проявление происходит вследствие образования аммиаката меди сине-зеленого цвета. (приложение 4).

Эксперимент № 4. Фоточувствительные чернила из стирального порошка с отбеливателем

Развели водой немного отбеливающего стирального порошка. Сделали им надпись. После высыхания буквы видны в ультрафиолетовом свете (для этого надо использовать специальный фонарик, которым, например, проверяют денежные купюры).  Они реально светятся в темноте! (приложение 5)

Эксперимент № 5. Рисование свечой – интересный вид тайнописи

Взяли свечу и написали ею на чистом листе бумаги. Затем развели синюю краску водой и покрасила лист бумаги. Запись сразу проявилась. (приложение 6). 

Эксперимент № 6. Рецепт китайских императоров

Для начала мы приготовили рисовый отвар. Сделали этим раствором запись. После высыхания рисовый отвар не оставил видимых следов на бумаге. Чтобы проявить написанное, приготовили слабый раствор йода и смочили им письмо. Проявились синие буквы. Это объясняется тем, что крахмал (он содержится в рисе) становится виден при взаимодействии с йодом. (приложение 7).

Результаты проведенных опытов я отразила в этой таблице:

Вид чернил

t,высыхания

Способ проявления

Качество «невидимости» надписи

Качество надписи после проявления

Вывод

из молока

3 мин 15 с

нагрев

хорошее

отличное

Вещества для приготовления и проявления чернил доступны, для проявления надписи потребовалось значительное время теплового воздействия.

из соды

2 мин 54 с

нагрев

отличное

отличное

Вещества для приготовления и проявления чернил доступны. Быстро готовятся и проявляются.

из сока картофеля

3 мин 4 с

раствор йода

хорошее

неудовлетворительное

Вещества для приготовления и проявления чернил доступны, но проявленная надпись плохо читается.

из желатина

7 мин 51 с

пар, какао-порошок

удовлетворительное

хорошее

Вещества для приготовления и проявления чернил не всегда бывают «под рукой», в процессе проявления надписи необходимо соблюдать осторожность.

из медного купороса

4 мин 12 с

нашатырный спирт

удовлетворительное

неудовлетворительное

Вещества для приготовления и проявления чернил приобретались специально, резкий запах при проявлении, плохая читаемость надписи. Если увеличивать концентрацию раствора чернил, то они проявляются лучше, но и становятся заметнее.

из стирального порошка

4 мин 21 с

УФ-лампа

хорошее

удовлетворительное

Для изготовления чернил подходит не любой стиральный порошок, для проявления необходима УФ-лампа.

из восковой свечи

-

вода, акварельные краски

отличное

отличное

Вещества для письма и проявления надписи доступны. Не требуется изготовление чернил и проявляется быстро.

Определение практического применения знаний о невидимых чернилах

Прежде чем приступить к завершающему этапу моего исследования и найти практическое применение знаний об изготовлении невидимых чернил, мы провели анкетирование среди одноклассников (приложение 8).

Результаты анкеты показали, что 89 % учащихся знают о невидимых чернилах из фильмов про шпионов и мультфильмов, 11 % - из Интернета, 70 % - писали тайные послания. 100% одноклассников хотели бы узнать рецепты изготовления невидимых чернил. Но, где применяются невидимые чернила и как их приготовить, не знал ни один ребенок.

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

Мы познакомили класс со своим исследованием и предложили своим друзьям провести 2 эксперимента: изготовление невидимых чернил из соды и рисование свечой (приложение 9).

По завершении работы ребята ответили на вопросы опросника. (приложение 10)

Проанализировав результаты, мы обнаружили, что самым интересными фактами из истории невидимых чернил мои одноклассники посчитали тайные послания на головах рабов в Древнем Египте и пейзаж Парацельса.

При ответе на вопрос «Где можно применить знания о невидимых чернилах?» мнения в классе резко разделились. Мальчики предложили применять чернила для написания шпаргалок, ведения секретной переписки, изготовления карты или маршрутного листа для игры. Девочки же использовали бы такие чернила для написания тайных писем, поздравлений, записок или же при показе фокусов.

На классном собрании было принято решение, что, используя полученные знания о невидимых чернилах, ребята могут подготовить необычные поздравления к ближайшим праздникам.

В канун Нового года мальчики провели игру «В поисках клада», выполнив маршрут для поиска невидимыми чернилами. Итогом игры были Новогодние сюрпризы для девочек, которые они нашли, пройдя все этапы. (приложение 11) Девочки в свою очередь сделали открытки-послания. Только прогладив утюгом открытки, ребята могли узнать имя отправителя. (приложение 12)

Как оказалось, данная тема не только заинтересовала ребят, но и помогла им про-явить свои творческие способности, превратив данное исследование в увлекательные игры.

Выводы по результатам экспериментов:

Мы самостоятельно готовили невидимые чернила из самых распространенных и доступных веществ и написали ими несколько невидимых надписей, которые потом при определенных условиях проявились. Писать секретными чернилами оказалось не так просто, как мы думали.

Проанализировав результаты опытов, сделали выводы:

1) Для невидимых чернил, изготовленных из разных веществ нужны разные способы их проявления.

2) Теплочувствительные чернила являются самыми доступными и простыми как в приготовлении, так и в проявлении.

3) Самыми лучшими невидимыми чернилами можно считать из воска, соды и молока. Они легко готовятся, долго хранятся, не имеют запаха, быстро высыхают, незаметны на бумаге, ярче проявляются.

4) Проявлять невидимые записи в домашних условиях можно с помощью пара, йода, свечи, лампы, нашатырного спирта, утюга и акварельных красок. Наиболее удобные и безопасные способы - это утюг и акварельные краски.

5) Применять невидимые чернила дети могут при написании шпаргалок, ведении секретной переписки, изготовлении карты или маршрутного листа для игры, для написания тайных писем, поздравлений, записок и при демонстрации фокусов.

Заключение

Итак, мы добилась той цели, которую ставили перед собой в начале исследования – самостоятельно изготовить образцы невидимых чернил.

Таким образом, мы полностью подтвердили выдвинутую мной в начале исследования гипотезу о том, что изготовить невидимые чернила можно самому в домашних условиях.

На основании проведенных наблюдений мы сделали вывод, что для чернил, изготовленных из разных веществ, нужны разные способы их проявления. В процессе проведения эксперимента мы обращалась к различным источникам информации: книгам, пособиям, но в основном к Интернету. В данной работе невозможно описать все способы приготовления невидимых чернил. (приложение 13) Нами найдено много рецептов, для использования которых необходимы химические препараты, которых дома не оказалось. Нам удалось провести эксперименты только с веществами, которые легко можно найти. Мы познакомили одноклассников со своим исследованием и уверены, что вместе мы продолжим опыты по созданию новых видов невидимых чернил.

В ходе работы мы убедились, что эксперимент – это очень интересно и познавательно. Но еще одно открытие помогли сделать нам наши друзья: совместная деятельность способствует развитию творчества и делает наши игры еще увлекательнее.

Список используемых источников литературы

Электронный журнал «Химия и химики» №5 (2009), 6 (2010)

В.В. Гребенников «История криптологии и секретной связи»

http://www.bibliotekar.ru/bes/183.htm

http://www.alhimik.ru/show/show13.html

Приложение 8

Анкета

Вы слышали когда-нибудь о невидимых чернилах?

Да

Нет

Не знаю

Откуда вы узнали о невидимых чернилах?

Из книг

Из кинофильмов, мультфильмов, телепередач

Из Интернета

Другое _____________________

Не знаю

Вы писали когда-нибудь секретные письма, записки?

Да

Нет

Не знаю

Вы знаете, где используют невидимые чернила в наше время?

Знаю (напишите) _____________________________________________

Не знаю

Хотели бы вы узнать рецепты изготовления невидимых чернил в домашних условиях?

Да

Нет

Не знаю

Приложение 10

Опросник

Какой факт из истории происхождения невидимых чернил тебе кажется самым интересным? ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Какой рецепт невидимых чернил ты бы использовал для их приготовления?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Где, на твой взгляд, можно применять невидимые чернила?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

14

Просмотров работы: 64