Департамент образования города Москвы Северный административный округ Государственное бюджетное образовательное учреждение

Департамент образования города Москвы
Северный административный округ
Государственное бюджетное образовательное учреждение
Средняя общеобразовательная школа №849
«Получение красок для создания
художественных произведений»
Авторы:
Алексеенко Полина, 9б
Чуванова Людмила, 9б
Шишкина Екатерина, 9б
Руководители:
Щерба А.С., учитель химии
Калугина И.В., учитель ИЗО и МХК
Консультант:
Шиловская Н.Н.,
ответственный за работу
с одаренными детьми
Москва 2014
Содержание:
Введение………………………………………………………………………………………….3
Глава 1. Теоретическая часть
1.1 Из истории возникновения красок…………………………………………………4
1.2 Химический состав красок…………………………………………………………7
Глава 2. Практическая часть
2.1Процесс приготовления красок в лабораторных условиях………………………..8
2.2 Результаты экспериментов…………………………………………………………12
Выводы……………………………………………………………………………………...….14
Литература……………………………………………………………………………………..15
Приложение………………………………………………………………...………………….16
2
Введение
Изучая в школе предмет «Мировая художественная культура» мы знакомимся с
произведениями искусства, которые были созданы несколько сотен, а иногда и
тысячелетий назад. Выдающиеся произведения изобразительного искусства – картины,
иконы и фрески – удивительным образом сохранились до нашего времени, хотя были
написаны обычными красками.
Краски сопровождают человека еще с первобытного времени, когда древние люди
запечатлевали сцены охоты и повседневной жизни на стенах своих пещер – для этого они
использовали уголь или особым образом смешанную глину.
В Средние века художники тоже готовили краски, смешивая порошки пигментов и
жиры. Такие краски нельзя было хранить дольше одного дня, так как при контакте с
воздухом они окислялись и затвердевали.
Сегодня любые краски (акварель, гуашь, темпера, масло) изготавливаются на
заводах и их можно купить в любом магазине, как и поступают современные художники.
Но раньше, когда не было заводов по изготовлению красок, как художники получали
краски? И возможно ли в наше время, зная технологию и химические свойства веществ,
изготовить краски самостоятельно?
Проблема: Покупая краски, пластилин и другие материалы для уроков изобразительного
искусства, мы вместе с родителями внимательно изучаем их состав. Как правило, на
упаковках нет точного описания, химических формул. Да и разобраться в них сложно! Мы
же решили исследовать этот вопрос и попробовали самостоятельно приготовить краски,
которые можно использовать на уроках рисования.
Гипотеза:
предполагается, что краски можно изготовить самостоятельно в
лабораторных условиях и использовать их для создания художественного произведения
(творческих работ).
Актуальность: Сегодня в
прессе можно слышать (видеть), что многие краски
(красители) имеют в своем составе опасные вещества. Тем не менее, мы хотели получить
составы, которые не опасно использовать в школе зная и соблюдая технику безопасности
при работе с химическими реактивами.
Объект исследования: химический состав красок.
Предмет исследования: компонентный состав красок и возможность их приготовления в
лабораторных условиях.
Новизна исследования: в данном исследовании раскрываются способы приготовления
красок химическим путем. Новизна исследования заключается в том, что полученные
краски былине только приготовлены, но и использованы на практике – авторами проекта
были выполнены творческие работы.
Цель исследования: узнать, какие химические вещества входят в состав красок,
попытаться изготовить краски самостоятельно и выполнить полученными красками
художественное произведение.
3
Задачи исследования:
1. Ознакомиться с научной, учебной литературой и периодической печатью по теме
исследования;
2.Изучить, из каких химических веществ состоят краски.
3. Провести эксперимент: изготовить краски самостоятельно в школьном кабинете химии.
4. Нарисовать полученными красками творческие работы.
5. Сделать выводы
Методы:- метод поиска и анализа информации (работа с литературой, компьютером и
интернет ресурсами по теме исследования);
- метод эксперимента;
- метод обобщения данныхи формулирования выводов.
Глава 1. Теоретическая часть.
1.1 Из истории возникновения красок.
Краски — это цветные, красящие вещества или смесь красящего пигмента со
связующим веществом. Краски существуют так давно, что невозможно сказать, когда и
кем они были изобретены. С древнейших времен люди растирали сажу, пережженную
глину, замешивали на животном клее и творили в свое удовольствие. Охрами, красками на
основе глины, и сажей расписаны пещеры — первые свидетели труда живописцев,
дошедших до наших времен.
Роспись пещеры Ласко XVIII—XV тыс. до н. э.Андрей Рублёв «Троица» нач. XVв.
С течением времени люди стали претворять в краски минералы, камни, глины и
химические смеси (окиси, оксиды и так далее). Многие художники тысячи лет назад
изготавливали краски самостоятельно, особенно это касалось мастеров иконописи.
Мастера иконного дела и сегодня перетирают краски вручную:раздробленный в
свинцовой ступке и растертый до состояния пыли малахит даст прозрачный зеленый цвет,
пережженные виноградные косточки – черный, ртутный минерал киноварь –
одноименный красный цвет, а лазурит – синий.
Во времена Андрея Рублева в распоряжении художников имелось всего 30-40
наименований красок, и многие из них были близки по химическому составу и цвету.
Если вернуться к более древним временам – Риму периода Плиния, то римские
4
художники использовали приблизительно такое же количество красок. За прошедшие
пятнадцать столетий природа отпустила нам еще две-три краски. Но постепенное развитие
химической промышленности позволило художникам значительно пополнить свою
цветовую палитру.
Сегодня
для
промышленного
производства
красок
используют
минеральные(неорганические соли или оксиды металлов)
и
органические
пигменты(сложные соединения, в основном растительного или животного
происхождения), добытые из недр матушки-земли или пигменты, полученные
искусственным путем. Например, вместо того же ультрамарина из дорогого минерала
ляпис-лазури, получают синтетический «ультрамарин».
Существует большое разнообразие красок:
Самые популярные — акварельные краски — замешивают на основе природного
гуммиарабика (растительных смол), с добавлением пластификаторов: меда, глицерина или
сахара. Это и позволяет им быть такими легкими и прозрачными. Кроме того, в акварель
обязательно включат антисептик(например фенол). Изобрели акварель вместе с бумагой в
Китае во II веке н.э., а вот в Европу эта техника пришла только в XII веке.
Акварельные краски
Гуашь по своему составу очень близка к акварельным краскам, в ней тоже пигмент
замешан на водорастворимой клеевой основе. Но в цвета добавлены белила, что придает
краскам плотность, сильное высветление при высыхании и бархатистую
поверхность.Термин первоначально возник в XVIII веке во Франции, хотя техника
создания этой краски значительно старше — она использовалась в Европе еще в Средние
века.
5
Гуашевые краски
Темперные краски имеют в своем составе водорастворимую эмульсию. В
традиционной иконописи – смесь желтка. В промышленном производстве – казеин или
ПВА (синтетическая поливинилацетатная смола). Темперные краски очень быстро сохнут,
сильно изменяют цвет и тон, но прочнее темперных красок ничего нет. Это — живопись
на века.История использования темперных красок насчитывает более 3 тысяч лет. Так,
знаменитые росписи саркофагов древнеегипетских фараонов выполнены темперными
красками. В России техника темперного письма была преобладающей в искусстве вплоть
до конца XVII века.
Масляные краски замешивают на сохнущих маслах (чаще всего, используя
специально обработанное льняное масло), алкидных смолах и сиккативе (растворителе,
позволяющем краске быстрее высыхать). Масляные краски появились в Европе в XV веке,
но кому принадлежат лавры изобретателя все же неясно, так как следы росписей краской
на основе макового и орехового масла найдены в древних буддийских пещерах, а олифу –
вареное масло – применяли еще в Древнем Риме. Масляные краски не меняют цвет при
высыхании и позволяют добиваться потрясающей глубины цвета.
Темперные краски
Масляные краски
6
1.2 Химический состав красок.
Как уже упоминалось, краска состоит из двух составляющих: пигмента,
определяющего цвет краски, и связующего вещества, обеспечивающего сцепление
частичек краски между собой.
В зависимости от вида связующего вещества краски подразделяются на: - масляные
(связующее – масло), темперные (связующее – смесь клея с маслом), клеевые (связующее
– клей), восковые (связующее – воск) и т.д.
Пигменты – это цветные порошки, нерастворимые в органических растворителях
(лаках, маслах, спирте и т.д.), а также в воде.
Существуют краски, приготовленные на природном минеральном сырье и краски,
приготовленные на органическом сырье. Наиболее прочными из них являются первые –
минеральные (природные и искусственные) – их используют в живописи с древнейших
времен и они наиболее просты в изготовлении. К природным минеральным краскам
относятся: цветные «земли» (охры, сиены, умбры), железные руды (гематит), цветные
камни (лазурит, малахит, киноварь и др.).
Искусственные минеральные краски получают путем химического синтеза: одни –
прокаливанием высокими температурами, другие – соединением нескольких различных
веществ, третьи – осаждением в жидкостях, четвертые – соединениями некоторых
металлов с кислотами. К таким краскам относятся: жженые красные охры, сиены, умбры,
а также искусственный ультрамарин, марсы, свинцовые белила и многие другие.
Органические краски делятся на две группы:
1. - получаемые из природных животных и растительных
компонентов;
2. искусственные красители (чаще производимые из
остатков нефтяных продуктов).
Природные красители являются древнейшими, искусственные впервые начали получать
только в середине XIX столетия.
КЛАССИФИКАЦИЯ ПИГМЕНТОВ ПО ПРИРОДЕ ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Пигменты
Минеральные
Природные
Искусственные
Мел, известь,
каолин, охра,
умбра, сурик
железный, графит
Белила (цинковые,
свинцовые,
титановые), крон
цинковый, умбра
жженая, оксид хрома,
лазурь
Органические
Пигменты: желтый,
алый, голубой;
киноварь
7
Минеральные
порошки
Пудра
алюминиевая, пыль
цинковая, бронза
золотистая
Глава 2. Практическая часть.
2.1 Процесс приготовления красок в лабораторных условиях.
Прежде чем приступить к работе мы прошли краткий инструктаж по технике
безопасности при работе в кабинете химии:
1. Соблюдать все указания учителя по безопасному обращению с реактивами и
растворами, порядку выполнения работы.
2. Подготовленный к работе прибор, установку показать учителю или лаборанту.
3. Запрещается самостоятельно проводить любые опыты, не предусмотренные
данной работой.
4. Запрещается выносить из кабинета и вносить в него любые вещества без
разрешения учителя.
5. Постоянно поддерживать порядок на рабочем месте, обо всех разливах
растворов, а также о рассыпанных твердых реактивах немедленно сообщить учителю или
лаборанту. Самостоятельно убирать любые химреактивы запрещается.
6. Обо всех неполадках в работе оборудования необходимо ставить в известность
учителя или лаборанта, устранять самостоятельно неисправности запрещается.
7. Не оставлять без присмотра работающие нагревательные приборы.
8. Для нагревания жидкостей использовать только тонкостенные сосуды,
наполненные жидкостью не более чем на треть. В процессе нагревания не направлять
горлышко сосудов на себя и на своих товарищей. Не наклоняться над сосудами и не
заглядывать в них.
9. Запрещается пробовать любые растворы и реактивы на вкус, а также принимать
пищу и напитки в кабинете химии.
8
Приготовление красок:
Для того чтобы приготовить краски в лабораторных условиях, необходимо
воспользоваться следующим оборудованием:
- 6 весов с разновесами;
Реактивы:
- 6 мензурок на 100 мл;
- хлорид бария (BaCl2);
- 3 термометра;
- сульфат натрия (Na2SO4);
- 6 стеклянных палочек;
- ацетат свинца (Pb(NO3)2);
- 6 воронок;
- хромат калия (K2 CrO4);
- 2 электрические плитки;
- железный купорос (FeSO4 • 7 H2 O);
- сушильный шкаф;
- оксид кальция ( CaO);
- 2 фарфоровые чашки;
- оксалат аммония ((NH4)2C2O4);
- 12 стаканов на 100-200 мл;
- нитрат свинца ( Pb (NO3)2 );
- 4 стакана на 300 мл;
- хлорид железа (III) (FeCl3 );
- фильтровальная бумага
- желтая кровяная соль (K4[Fe (CN)6])
Технология получения баритовых белил:
1. Необходимо приготовить 100 мл 1-молярного раствора хлорида бария и 100 мл
молярного раствора сульфата натрия.
2. Произведем расчёты:
BaCl2+Na2SO4=BaSO4 + 2 NaCl
M= 208 г/мольM= 142 г/моль
1м раствор 208г BaCl2 --------- в 1000 мл р-ра
20,8г BaCl2---------- 100 мл раствора
1м раствор 142г Na2SO4 --------- в 1000 мл р-ра
14,2г Na2SO4--------- 100 мл раствора
Раствору даем отстояться, сливаем
жидкость над осадком. Приливаем
чистой воды, перемешиваем, фильтруем,
осадок высушиваем.
9
Технология получения желтого крона:
1. Готовим 100 мл 0,5 молярного раствора ацетата свинца Pb (CH3COO)2 и 100 мл
0,5 молярного раствора хромата калияK2CrO4
Pb (CH3COO)2 + K2CrO4 = Pb CrO4 + 2 CH3COOK
2. Произведем расчеты:
М Pb (CH3COO)2 = 325 г/моль
М (K2CrO4) = 194 г/моль
Pb (CH3COO)2
1 молярный раствор содержит 325 г – 1000 мл раствора
0,5 молярный раствор содержит 162,5 г – 1000 мл р-ра
 в 100 мл раствора содержится 16,25 г ацетата свинца
K2CrO4
1 молярный раствор содержит 194 г – 1000 мл раствора
0,5 молярный раствор содержит 97 г соли – 1000 мл р-ра
 в 100 мл раствора содержится 9,7 г K2CrO4
3. После произведенных расчетов готовим раствор.
Взвесив нужные массы солей в мерную колбу на 200 мл, насыпаем ацетат свинца и
доводим до метки приливая дистиллированную воду.
В другой мерной колбе на 100 мл готовим раствор хромата калия.
Перелив в колбу на 500 мл ацетат свинца, аккуратно, тонкой струей, при
постоянном помешивании, добавляем 100 мл хромата калия.
Полученный мелкокристаллический осадок отфильтровываем, промываем
холодной водой, с добавкой небольшого количества ацетата свинца.
Осадок высушиваем при низкой температуре.
Получение охры:
1. Готовим 100 мл 1 молярного раствора железного купоросаFeSO4• 7 H2 Oи100 мл
раствора гашеной извести, содержащей 7,5 г Ca(OH)2
Fe SO4 +Ca(OH)2 = Ca SO4 + Fe(OH)2
2. Произведем расчеты:
М = 152 г/моль
1 молярный раствор содержит 152 г – 1000 мл раствора
 в 100 мл раствора содержится 15,2 г железного купороса
3. В мерной колбе готовим раствор железного купороса. Взвесив определенное
количество веществ и, приготовив растворы, сливаем оба раствора, при
помешивании, и даем отстояться. Наблюдаем за происходящим => образовался
осадок грязно-зеленого цвета. Полученный осадок фильтруем, промываем,
высушиваем. Осадок на поверхности буреет. После высушивания осадок стал
светло-коричневым. Затем осадок прокаливаем.
10
Получение красного крона:
1. Готовим 100 мл 0,5 молярного раствора хромата калия K2CrO4 (9,7 г) и
нагреваем почти до кипячения.
Готовим также 100 мл 1 молярного раствора
нитрата свинца (33,1 г) и приливаем 200 мл
1 молярного раствора едкого натрия (8 г в
200 мл раствора).
Раствору даем отстояться, после чего
сливаем раствор селитры с осадка. К осадку
приливаем 100 мл воды и нагреваем.
Нагретый почти до кипячения раствор
хромата калия быстро выливаем в стакан с
нагретым гидроксидом свинца.
Раствору дают отстояться, сливают с осадка,
отфильтровывают и промывают. Осадок
высушивают при обычной температуре.
2. Pb (NO3)2 + 2 Na OH = Pb (OH)2 + 2 Na NO3
Pb (OH)2 + K2Cr O4 = Pb Cr O4 + 2K OH
Получение железного сурика:
1. Готовим 100 мл 1 молярного раствора железного купороса и 100 мл
(NH4)2C2O4оксалата аммония.
Взвешиваем 15,2 г железного купороса и 12,4 г оксалата аммония. Растворим в
100 мл воды каждую соль. К раствору железного купороса приливаем раствор
щавелекислого аммония. После отстаивания слили с осадка, промыли водой,
отфильтровали. Промытый осадок прокаливаем в фарфоровой чашке при t =200
– 300 `C, при тщательном перемешивании.
Fe SO4 +(NH4)2C2O4= Fe C2 O4↓+ (NH4)2SO4(осадок дает цвет)
Получение берлинской лазури:
1. Готовим 100 мл 1 молярного раствора FeCl3хлорид железа(III) и 75 мл
молярного раствора желтой кровяной соли.
2. 4 FeCl3 + 3K4 [ Fe (CN)6 ] = Fe4 [ Fe (CN)6 ]3 ↓ + 12K Cl
100 мл 1 молярного раствора FeCl3– 16,25 г
75 мл 1 молярного раствора K4[ Fe (CN)6 ] – 32,1г
11
Затем слитые растворы нужно помешивать 10 мин.,
затем оставить до следующего дня. Когда краска
осядет, раствор слить, отфильтровать и промыть
осадок. Высушиваем при t не выше 100`С. Получаем
краску темно-синего цвета.
После того, как получены все пигменты приступаем к приготовлению красок.
Связующим веществом длянаших красок была выбрана вода и поливинилацетатный клей
(ПВА)– что повлияло на состав красок. В результате смешения пигментов с клеевым
раствором, у нас получились темперные краски, которые превосходят все остальные по
прочности и своим кроющим свойствам.
12
2.2 Результаты экспериментов.
Результатом проведенных экспериментов явилось получение следующих красок:
• баритовые белила (1)
• желтый крон (2)
• красный крон (3)
• берлинская лазурь (4)
• охра (5)
• железный сурик
Также были выполнены творческие работы:
Пробные творческие работы в технике темперной живописи «Снежинки»
13
живописное полотно «Прибой»
декоративное
оформление амфоры
с растительным
орнаментом
14
Выводы
В результате проведенного исследования были решены следующие задачи:
1. мы ознакомились с научной, учебной литературой и периодической печатью
по теме исследования;
2. изучили из каких химических веществ состоят краски;
3. был проведен эксперимент в ходе которого из химических веществ в
лабораторных условиях были получены темперные краски;
4. результатом исследования стало создание творческих работ: пробные
творческие работы в технике темперной живописи «Снежинки», живописное
полотно «Прибой», декоративное оформление амфоры с растительным
орнаментом .
Итак, мы считаем, чтоцель работы достигнута. Проведенное исследование показало,
что самостоятельное приготовление красок возможно в лабораторных условиях
школьного кабинета химии – что подтвердило выдвинутую нами гипотезу. Полученные
краски, оказалось, легко применить на практике – подтверждением чего и являются
творческие работы, созданные авторами проекта. Работа по получению пигментов и
приготовлению красок, а также выполнению творческих работ отражена в фотографиях в
Приложении к проекту.
Данный проект направлен в первую очередь на то, чтобы каждый из нас понял, что
даже такое простое вещество как краски имеет сложный химический состав. Но мы
доказали, что зная технологию и химические свойства веществ, можно самостоятельно
приготовить даже такие сложные, экологически чистые продукты. В следующем учебном
году мы планируем провести в нашей школе конкурс художественных работ,
выполненных с применением самостоятельно изготовленных красок.
Вряд ли в наш век кто-то задумывается о том, как делают краски сегодня и уж тем
более о том, как их делали сотни лет назад. В данной работе мы постарались ответить на
этот интересный вопрос. И поняли, что, как и раньше, художники могут пользоваться
красками собственного приготовления. Однако их прочность и способность изменяться
под воздействием окружающих факторов еще не известна, поэтому мы можем
выстраивать только гипотезы. Надеемся, что в этой сфере тоже будут проводиться
научные исследования.
15
Литература:
Энциклопедия для детей: Искусство. Часть 2.- М.: Аванта+, 2005.
А.М. Лентовский. Технология живописных материалов. –Л.: „ИСКУССТВО", 1949.
И. М. Титова. Вещества и материалы в руках художника. – М.: МИРОС, 2001.
С.П. Рощин. Живопись. Основы теории и практики. –М.: Центр медиапроектов
«АБФ», 2008.
5. В.И. Зайковский. Химический кружок. – М.; 1999.
6. Ю.Н. Кукушкин. Химия вокруг нас. – М.; Дрофа, 2003.
7. Статья «Краски» из энциклопедии Брокгауз и Ефрон на сайте http://ru.wikipedia.org/wiki
1.
2.
3.
4.
16
Приложения
Приложение №1
Пещерные отпечатки.
Несколько поколений людей, живших в регионе Сепик, оставляли на стенах пещер
отпечатки рук, раскрашенных краской на основе глины.
Негативные изображения руки на одной из стен пещеры Пеш-Мерль (Лот, Франция).
Эпоха Палеолита (~10 тысячелетие до н. э.)
17
Приложение №2
Получение баритовых белил
Получение желтого крона
18
Получение охры
19
Получение красного крона
Получение железного сурика
20
Получение берлинской лазури
Получившиеся краски, используемые для живописи
21
Работа над созданием художественных произведений
Работа выполнена полученными в ходе проекта красками преподавателем
художественной школы Щерба В. И. (акварельная техника)
22
Приложение №3
Также в рамках данного проекта нами были разработаны информационные буклеты, в
которых описаны основные положения проекта и дана краткая справочная информация по
теме проекта:
23