IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Получение красок с помощью химических реакций
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Когда-то давным-давно все в мире было бесцветным. Кругом царили сумрак и тишина. Грустное было время!
В глубине глухого леса жил ученый. Целые дни он проводил в своем домике, делая разные опыты. В его комнате было много непонятных приборов и устройств, в печи горел огонь, а на столе стояли диковинные сосуды.
«Мир не может быть таким печальным и скучным», - подумал ученый. «Он должен быть радостным и разноцветным. Я принесу окружающим свет и краски», - решил ученый. Своё обещание он выполнил! И на земле воцарилось буйство красок.
Это, конечно же, сказка! Но сказка, ложь, да в ней намек! Это сейчас мы приходим в магазин и выбираем себе краски по душе и по назначению! Откуда же взялись краски?
Мне захотелось превратиться в такого же ученого и раскрыть секрет получения красок!
Актуальность. Мне часто покупает мама детские наборы для экспериментов. Я с удовольствием их провожу. Мне интересна наука химия. И я люблю рисовать. Но готовых опытов для получения красок, мы ещё не встречали. Возможно, в результате работы, мы получим новый состав для набора химика.
Объект исследования: получение красок
Предмет: состав красок.
Цели работы: подбор состава для получения красок с помощью химических реакций.
Задачи.
1.Узнать историю появления первых красок.
2. Выяснить состав заводских красок.
3. Получить цветные жидкости в результате химических реакций.
4. Приготовить краски в домашних условиях.
Методы исследования: наблюдение, эксперимент, анализ полученных данных.
Гипотеза: Если мы сможем подобрать правильный состав, то получим новые краски.
Кто придумал краски и откуда они взялись?
Древние художники за много десятков тысяч лет до нас рисовали на стенах пещер, на скалах. Самой первой краской была глина. А глины бывают разные – желтые, красные, зеленоватые, белые. Древние художники с помощью рисунков еще и колдовали, вернее, им казалось, что они колдуют. Охотники-художники считали, что надо обязательно нарисовать косматых бизонов, огромных мамонтов, пугливых оленей, быстрых лошадей – и тогда уж все эти звери непременно станут добычей охотников. «Куда им деваться? – думали древние охотники-художники. – Если звери нарисованы, а рисунки пронзены копьями и стрелами?» А чтобы колдовство было надежнее, чтобы рисунок не исчез, художники сперва брались за острые камни и высекали на камнях контуры рисунка, а потом в углубления втирали глину, смешанную с жиром. Чтобы изготовить краски, люди находили нужного цвета минералы, перетирали их в порошок, в который, затем, вносили различные добавки. В основном использовались цветная глина и охра. Для изготовления красок светлых цветовых тонов использовали чистый порошок, без добавок. Чтобы получить краску темного тона, в нее добавляли черный древесный уголь.
Акварельные краски появились в Китае. К красящему веществу китайцы добавили ряд компонентов, таких, как: сахар, глицерин, масло, мед. Ну а для того, что рисовать акварелью, нужна была особая основа. Ею, как раз, и стала созданная китайцами бумага.
В школе мы рисуем красками: акварельными, гуашевыми, а художники рисуют масляными.
Приготовление красок в домашних условиях.
Опыт № 1. «Синий цвет»
Для этого опыта нам понадобятся нашатырный спирт, раствор медного купороса, стакан.
Ход работы:
Сначала я развел с водой порошок медного купороса. 150г. воды и чайная ложка медного купороса. Перемешал и получил голубой цвет. Затем в этот раствор добавил несколько капель нашатырного спирта (изначально он был прозрачным) и получил синий цвет.
Рис. 1 Получение синего цвета.
Опыт № 2. «Зеленый цвет»
Для этого опыта нам понадобятся солевой раствор и раствор медного купороса, стаканы.
Ход работы:
Сначала я сделал солевой раствор: 6 ч. л. соли на 150 г. воды. Раствор медного купороса уже был готов. В отдельный чистый стакан я налил примерно 50г. Солевого раствора прозрачный и добавил туда примерно 50г. раствора медного купороса голубой прозрачный. Получился зеленый цвет матовый.
Рис.2 Получение зелёного цвета.
Опыт № 3. «Фиолетовый цвет»
Для этого опыта нам понадобятся крахмал и йод, стаканы.
Ход работы:
В чистый стакан я добавил 1 ч. л. крахмала картофельного. В другом стакане сделал раствор йода: вода 100г. и 3-4 капли йода. Раствор крахмала получился белым и непрозрачным (матовым). Раствор йода светло-желтым и прозрачным. В чистый стакан наливаем 50г. раствора крахмала, затем туда же 50 г. раствора йода, получается темно-фиолетовый цвет, больше его можно назвать черно-фиолетовым непрозрачный.
Рис.3 Получение фиолетового цвета.
Опыт № 4. «Бежевый цвет»
Для этого опыта нам понадобятся раствор марганцовки и молоко, чистый стакан.
Ход работы:
В одном стакане я сделал раствор марганцовки малинового цвета, добавил несколько крупинок перманганата калия в 150г. воды. Жидкость получилась прозрачной малинового цвета. В другой стакан налил 50г. молока (белое непрозрачное). Затем добавил туда 50 гр. раствора марганцовки и получился бежевый цвет.
Рис. 4 Получение бежевого цвета.
Вывод: Цветные жидкости получились, но на бумаге цвет был очень бледный.
Опыт № 5 «Природные краски»
Ягода смородина, пищевая сода.
Для этого опыта я взял ягоду «Смородина», превратил ее в кашицу. Соком смородины я нарисовал на бумаге. Цвет получился малиновый, прозрачный, как акварель. После высыхания цвет немного становится холоднее (меняется оттенок). Тон цвета можно менять с помощью наложения цвета, как и в акварельной технике. Затем я решил добавить в сок немного соды пищевой. Цвет изменился, стал темно-бирюзово-синий. Краска стала непрозрачной из-за консистенции соды.
Рис. 5 Получение малинового и бирюзового цвета.
После листок, на котором я рисовал, убрал в темное место. Через месяц синий оттенок (сок ягоды + соды пищевой) выцвел, превратился в цвет охры.
Рис. 6 Получение цвета охры.
Опыт № 6. «Природные краски»
Глина и растительное масло.
Для этого опыта я взял три вида глины: голубая в виде порошка, черная с минералами в виде порошка и красная (терракотовая) готовая масса для лепки (вымешанная с водой). Каждую глину смешал с растительным маслом до состояния кашицы и намазал их на натуральные речные белые камни.
После высыхания красная и зеленая глины не осыпались, не пачкались, не стирались с камня. Держались прочно. А вот черная с минералами сразу осыпалась. Могу предположить, что минералы, которые имелись в составе глины, не дали прочного сцепления.
Рис. 7 Получение краски из глины.
После того, как я приготовил цветную жидкость с помощью химических реакций, я каждую из них попробовал на листе бумаги. Цвета оказались очень прозрачными, светлыми. Цветового пигмента в них недостаточно. После высыхания и непродолжительного пребывания на солнце некоторые цвета изменились.
Образец № 1«Синий» стал зеленым.
Образец № 2 «Зеленый» стал еле заметным, но остался зеленым.
Образец № 3 «Фиолетовый» стал более серым, грязноватым, фиолетового оттенка почти не осталось.
Образец № 4 «Бежевый» наоборот стал более заметным на листе бумаги, более коричневым, прозрачным.
Опыт №7.
Затем в эти прозрачные жидкости я решил добавить загуститель – пшеничную муку, чтобы краска была похожа на современную гуашь. Полученная масса стала более густой и немного изменила оттенок. Стала непрозрачной и более светлой. Я попробовал ей нарисовать на белом листе бумаги.
Образец № 1 «Синий цвет»
Образец №2 «Зеленый цвет»
Образец №3 «Фиолетовый цвет»
Образец №4 «Бежевый цвет»
Образцы № 1 и № 2 после высыхания из опыта № 7 получение цветных жидкостей с помощью химических реакций.
Образцы № 3 и № 4 после высыхания из опыта №7 получение цветных жидкостей с помощью химических реакций.
Опыт № 8.Получение краски из сока ягоды Смородина
Для этого опыта я взял ягоду, пищевую соду и 9% столовый уксус.
Из ягод я сделал сок и этот сок нанес на бумагу. Сначала получился малиновый цвет. Чуть позже, после высыхания, цвет потемнел и стал лиловым (фото).
После я разделил сок на три части. Получил образец № 1 «Малиново-лиловый исходный цвет», образец № 2 «Исходный цвет + пищевая сода», образец № 3 «Исходный цвет + уксус».
Во второй образец я добавил немного пищевой соды. Цвет жидкости потемнел, превратился в темно-фиолетовый. Я нанес его на бумагу. На бумаге цвет тут-же начал меняться, превращаясь в темно-голубой с серым оттенком (по середине на фото).
Затем в третий образец я добавил столового 9% уксуса. Цвет посветлел и стал более малиновым. Я нанес его на бумагу. Но после высыхания цвет изменился на ультрамарин или синий (фото).
Т еперь я решил провести опыт с мукой, добавил в каждый образец обычной пшеничной муки. Цвета не изменились и не посветлели как в другом опыте.
После высыхания образец № 1 немного потемнел, стал более лиловым (слева на фото). Образец № 2 – стал голубым с зеленым оттенком (по середине на фото). А образец № 3 стал менее привлекательным, посветлел, но цвет остался прежним – ультрамарин или синий (фото).
Вывод. Мы получили разноцветные краски с помощью химических реакций и добавлением муки-загустителя. Краски при высыхании чуть посветлели, но остались яркими. Ими можно рисовать.
Сравнение состава красок.
Рассматривая упаковки красок, мы не обнаружили подробный состав. Акварель считается безвредной и в большинстве случаев это довольно близко к правде, но не совсем. при создании любых красок используются пигменты и именно в них содержатся тяжелые металлы и их соли.
Мы составили таблицы с приблизительным составом.
Т аблица № 1 Состав современный красок
|
Акварель |
|
Связующие вещества Глицерин Воск Мед Смолы-бальзамы Пигмент Вода Декстрин Консервант |
Таблица № 2 Получение цветных жидкостей
|
№ |
Цвет |
Ингредиенты |
||
|
1 |
Синий |
Порошок медного купороса |
Нашатырный спирт |
Вода |
|
2 |
Зеленый |
Соль |
Порошок медного купороса |
Вода |
|
3 |
Фиолетовый цвет |
Крахмал |
Йод |
Вода |
|
4 |
Светло-коричневый цвет |
Молоко |
Марганцовка |
Вода |
Таблица № 3
|
№ |
Цвет |
Ингредиенты |
|
|
1 |
Малиновый |
Ягода «Смородина» |
|
|
2 |
Голубой |
Ягода «Смородина» |
Пищевая сода |
|
3 |
Зеленый |
Голубая глина |
Растительное масло |
|
4 |
Красно-коричневый |
Красная глина |
Растительное масло |
Мы опросили ребят из нашего класса: Какими красками они пользуются?
Самыми популярными оказались краски «Каляка-маляка». Популярность бренда подтвердил и продавец канцтоваров в магазине «Арт». Каляка-Маляка — любимая марка для детского творчества в России и лидер продаж в категориях красок, карандашей и фломастеров. Свой успех «Каляка-Маляка» завоевала благодаря уникальному дизайну и четко продуманному ассортименту.
Мы решили выяснить, какие еще краски есть у ребят.
Таблица «Производители красок»
|
Вид краски |
Производство |
Название торговой марки |
Популярность |
|
Гуашь /Акварель |
Россия |
«Каляка-Маляка» |
Это самые популярные детские краски. Эти краски непрофессиональные. Из них «Каляка-маляка», «Гамма» и «Луч» самые популярные. |
|
«Мультики» |
|||
|
«Луч» |
|||
|
«Цветик» |
|||
|
«Гамма» |
Вывод. Самые безопасные краски те, которые содержат природные красители. Необходимо соблюдать простые правила работы с любыми красками:
-не использовать посуду, из которой едим, для полоскания кисточек;
-не облизывать кисти, использовать бумажные или тканевые полотенца.
Набор « Чудо-краска».
Мы нашли два набора в интернет- магазине связанных с цветов, и не одного- с красками.
Н абор для опытов Master IQ "Хамелеон" - счастье юного исследователя! Захватывающий эксперимент наглядно продемонстрирует ребенку, как вещества меняют свой цвет при взаимодействии, и познакомит его с работой индикаторов. Дополнительный опыт также покажет, как раствор малинового цвета в мгновение ока становится совершенно прозрачным. Цена468 ₽
Набор позволяет провести серию зрелищных опытов, с помощью которых юный химик узнает, что такое среда раствора, а также об индикаторах - веществах, позволяющих определить, какая именно среда перед ним: кислая или щелочная. В наборе: стеклянные пробирки, индикаторы (индигокармин, метиловый оранжевый, фенолфталеин, м-Крезоловый пурпурный, ализариновый красный), мерный стаканчик, лимонная кислота, пепетка Пастера, раствор гидроксида натрия, перчатки, инструкция Цена 555 руб
Мы решили собрать свой набор для изготовления красок, это очень увлекательный процесс!
Набор « Чудо-краска» будет содержать:
- стеклянные пробирки-20 р.
- мерный стаканчик-30 р.
- перчатки-15 р.
- инструкция;
- защитная маска-30р
-мука-20 р.
-для зеленой краски: порошок медного купороса и соль-20 р.
-для синей краски: порошок медного купороса и нашатырный спирт-30 р.
- для фиолетовой краски- крахмал и йод-25 р.
-для коричневой краски- сухое молоко и марганцевый калий-30 р.
Упаковка-50 р.
Приблизительная цена набора-300 руб, что даже дешевле, чем готовые наборы.
Заключение.
Работая над проектом, мы узнали, что первой краской была разноцветная глина, а акварель появилась в Китае. К красящему веществу китайцы добавляли ряд компонентов, таких, как: сахар, глицерин, масло, мед.
Для своих экспериментов мы использовали доступный состав: порошок медного купороса и соль, крахмал и йод, молоко и марганцевый калий, нашатырный спирт. В результате химических реакций получили: зеленый, фиолетовый, синий и коричневый цвета.
Добавив муку, мы получили густоту и смогли использовать краски для рисования. После высыхания цвет остался.
Также мы использовали и природные красители. Краски получились малинового и лилового цвета, синего и зеленого оттенков.
Рассматривая упаковки красок, мы не обнаружили подробный состав. Можно сделать вывод, что краски содержат и вредные вещества, нужно соблюдать технику безопасности при использовании.
Мы выявили самые популярные краски и производителя. Ими оказались краски « Каляка-маляка».
Для того чтобы и другие ребята смогли провести химические опыты, мы собрали набор «Чудо-краска», приблизительная цена которого 300 рублей. В этом состоит практическая значимость работы
Продолжение проекта мы видим в продолжении подбора составляющих компонентов для получения красной краски и вместо муки-загустителя, попробуем добавить крахмал.
Цель работы достигнута. Поставленная гипотеза подтвердилась.
Использованные источники.
1. А.Дитрих «Почемучка». Москва 1991г
2. https://www.livemaster.ru/topic/202625-druzhnye-kraski-skazka-dlya-detej- Сказка для детей «Дружные краски»
3. http://www.hintfox.com/article/kto-pridymal-kraski-i-otkyda-oni-vzjalis.htmlКто придумал краски и откуда они взялись
http://pochemuha.ru/pochemu-i-kak-poyavilis-kraski Почему и как появились краски?
https://kanzelaria.ru/rubrics/schoolmarket/5702 «Канцелярия» информационно-аналитическое издание о рынке товаров для офиса и школы
Приложение
Словарик
Декстрин – расщепленный крахмал, полученный термической обработкой крахмала в присутствии катализатора или без него.
Глицерин – органическое соединение, прозрачная вязкая жидкость.
Пигменты - компонент наполненных композиционных материалов, придающий материалам непрозрачность, цвет и другие свойства.
Медный купорос - неорганическое соединение, медная соль серной кислоты с формулой CuSO4.
Пермангана́т ка́лия -тёмно-фиолетовые, почти чёрные кристаллы, при растворении в воде образующие ярко окрашенный раствор цвета фуксии.
Нашатырный спирт - бесцветная прозрачная жидкость с резким запахом. Применяется как лекарственное средство и для бытовых нужд.
Связующее вещество - вещество, вещество, с помощью которых частицы пигмента скрепляются между собой и закрепляются на поверхности основы или грунта, образуя красочный слой.