Читальна зала
О.Ольгін. Досліди без вибухів
Будь-олійна фарба-це суміш оліфи з пігментами, т. Е. З фарбувальними речовинами. Як їх приготувати самостійно, буде розказано далі, а зараз займемося основою олійної фарби - оліфою.
Зрозуміло, оліфу (як і деякі пігменти) можна купити в магазині. Але для юного хіміка таке рішення було б занадто нецікавим. Якщо вже ставити досліди, то треба і оліфу приготувати самостійно. Однак спочатку треба усвідомити, що вона собою являє.
Натуральну оліфу готують на рослинних маслах. Такиx масел безліч; деякі з них здатні висихати на повітрі (лляне, конопляне). Інші висихають лише частково, і тому називаються напіввисихає (наприклад, соняшникова олія). А деякі масла не висихають зовсім - оливкова з оливок, касторове з рицини.
Але що значить слово "висихають" стосовно до масел? У них немає розчинника, і висихати начебто нема чому. Так воно і є, висихання - термін хоча і усталений, але не зовсім точний. Насправді масла полимеризуются, їх молекули зв'язуються між собою, утворюючи твердий нерозчинний і неплавкий полімер. Але для цього потрібно речовина, яку пошила б воєдино відносно невеликі молекули масла. Ця речовина - кисень повітря. Ось чому плівка олійної фарби, нанесеної на виріб, висихає швидко. А масло, що залишилося в банку, загусає лише з поверхні: тільки вона і стикається з повітрям.
Але навіть висихають масла самі по собі реагують з киснем дуже повільно, і нам довелося б чекати дуже довго, поки фарба перестане бруднити. Однак цю реакцію можна значно прискорити, якщо додати до масла трохи каталізатора, Ті каталізатори, які прискорюють висихання олійної плівки, називають сиккативами. Звичайна оліфа - це суміш олії (останнім часом - все частіше синтетичного) з сикативом.
Отже, щоб приготувати оліфу, треба змішати висихаюче масло з сикативом. Його також можна купити в магазині, але чи не краще буде приготувати сикатив самостійно і на досвіді перевірити його дію? Багато сикативи - це солі органічних кислот. Ви можете приготувати таку сіль, досить відому - плавлений резинат; "Резинатами" називають солі кислот, що входять до складу каніфолі.
У фарфоровому посуді (а якщо її немає, то в металевій) нагрійте близько 50 г каніфолі. Температура повинна бути приблизно 220-250 o С, каніфоль при такій температурі розплавиться. В цей розплав невеликими порціями при розмішуванні введіть (з обережністю, не торкаючись руками) 5 г негашеного вапна СаО. В результаті реакції вийде резинат кальцію.
Якщо замість вапна взяти 15 г глету (оксиду свинцю РbО), розтертого в пасту з лляною олією, і додавати його невеликими порціями, то утворюється інший сикатив - резинат свинцю. Глет можна отримати з порошку свинцю, змішаного з натрієвої або калієвої селітрою (це найпоширеніші добрива). При нагріванні суміші утворюється оксид свинцю РbО жовтого кольору, так що про хід реакції можна судити по зміні забарвлення. Коли вона стане досить інтенсивної, припиніть нагрів, охолодіть суміш і обробіть її водою. Розчинна продукти реакції перейдуть в розчин, а при струшуванні легкий глет відокремиться від важкого свинцю, який не вступив в реакцію, - він осяде на дно. Таким чином, треба злити взмученной непрозору рідину з осаду, профільтрувати і висушити - глет готовий.
Суміш каніфолі з СаО або РbО треба нагрівати до тих пір, поки не вийде однорідна маса. Її краплі розміщуйте час від часу на чисте скло, і як тільки крапля виявиться прозорою, нагрів можна припинити.
Ще один дуже поширений сикатив - оксид марганцю МnО2. Отримати його можна просто. Приготуйте два розчини - сульфіту натрію Na2 SO3 і перманганату калію КМnO4 (марганцівки). Коли ви змішайте ці розчини, в осад випаде чорний порошок. Це і є шуканий оксид. Відфільтруйте його і висушіть на повітрі без підігріву.
Який би сикатив ви не приготували, подальші дії будуть однаковими. Додайте сикатив в нагріте до 150-200 o С лляне або конопляну олію - обидва висихають. Досвід вдається краще, якщо олія рафінована. На 100 частин масла візьміть 3-5 частин сикативу і розмішайте суміш до повного його розчинення. Ви приготували оліфу. Дайте їй охолонути і перевірте дію сикативу.
Нанесіть оліфу тонким шаром на скло або метал, поруч нанесіть таку ж плівку чистого масла, без каталізатора. Ви легко знайдете, наскільки сикатив прискорює висихання олії. Якщо ви приготували кілька сикативів, порівняйте їх активність.
Щоб отримати масляну фарбу, оліфу треба змішати з пігментом, готовим або саморобним. Майте на увазі, що пігмент повинен бути висушений як слід, розтертий і просіяний через найдрібніше сито, яке ви зможете знайти, або через марлю, складену вдвічі.
До такого дрібного порошку додайте по краплях оліфу, кожен раз розмішуючи і розтираючи її, поки не вийде густа однорідна маса, що нагадує кашу. Розітріть її ретельно ще раз і розбавте все тієї ж оліфою, щоб вона прийняла густоту звичайної малярської фарби. Можливо, ваша фарба виявиться прозорою, а це далеко не завжди бажано.
Щоб уникнути прозорості (як кажуть фахівці, щоб фарба була укривістой), додайте до маслу який-небудь білий пігмент. Він не вплине на остаточний колір фарби, але позбавить її прозорості.
Навіть якщо ви все будете робити акуратно, отримана олійна фарба все одно буде, мабуть, трохи гірше, ніж з магазину. Зате - своїми руками.
Пігменти ще кілька десятиліть тому називали зазвичай мінеральними фарбами, підкреслюючи їх походження: багато природні пігменти отримували подрібненням забарвлених мінералів. І зараз надходять часом так само, особливо якщо треба приготувати яскраві, соковиті, стійкі фарби для живопису. Але набагато частіше в наші дні використовують синтетичні пігменти - всілякі оксиди і солі металів. Якщо ж пігменти мають органічну природу, то їх частіше називають барвниками; мабуть, головна область їх застосування - фарбування тканин.
Займемося приготуванням мінеральних пігментів різних кольорів. Почнемо з білого.
У ролі білих пігментів зазвичай виступають сполуки свинцю, цинку і титану: останні для самостійного виготовлення найменш доступні. А найкраще джерело свинцю в домашній лабораторії - це свинцева примочка, 20% -ний розчин основного ацетату свинцю, з яким вам уже доводилося працювати. Так як свинцеві білила представляють собою дігідроксід-карбонат свинцю Рb2 CO3 (ОН) 2. то для їх отримання треба пропускати діоксид вуглецю через розчин ацетату свинцю. Свинцеві білила при цьому випадуть в осад. Відфільтруйте його, промийте водою і висушіть. У фільтраті залишиться розчин ацетату свинцю. Намагайтеся працювати так, щоб сполуки свинцю не потрапляли на руки і обличчя, і ні в якому разі - в рот. Фарбами, приготовленими на основі таких з'єднань (в тому числі і зі свинцевим сикативом) забороняється фарбувати посуд і будь-які предмети, які стикаються з їжею.
Цинкові фарби, до яких ми зараз перейдемо, теж не призначені для фарбування посуду; всі попередження про обережність, тільки що зроблені, відносяться і до них.
Вихідною речовиною для цинкових пігментів буде служити хлорид цинку ZnCl2. Розчин його можна отримати, опустивши в соляну кислоту трохи цинку, необов'язково гранульованого. Годиться, наприклад, стаканчик від старої батарейки - він зроблений з майже чистого цинку. До отриманого розчину обережно, по краплях, додайте розчин пральної соди. Спочатку він нейтралізує надлишок кислоти (ви помітите це по вспениванию), а потім вступить в реакцію з хлоридом цинку, утворюється карбонат ZnCO3. Його треба відфільтрувати, промити водою і прожарити при температурі не нижче 280 о С. Вище цієї температури карбонат цинку розкладається на білий оксид цинку ZnO і CO2.
Є ще один білий цинковий пігмент - сульфід цинку ZnS. Для його приготування треба отримати спочатку сульфід натрію Na2 S. Найпростіше вчинити так: сильно нагріти сульфіт натрію Na2 SO3 (ще раз нагадуємо - це речовина продають в фотомагазинах), тоді утворюються два речовини - сульфат Na2 SO4 і сульфід Na2 S. Нам потрібно тільки другий речовина. Суміш після охолодження розчиніть у воді і додайте потроху розчин хлориду цинку, отримання якого описано в попередньому досвіді. Уникайте надлишку кислоти: що утворюється сульфід в ній розчиняється. Після фільтрування та висушування ви отримаєте нерозчинний сульфід білого кольору - порошок ZnS.
Перейдемо до кольорових пігментів. Отримаємо спочатку синьо-зелену ярь-мідянку - суміш гідроксид-ацетатів міді.
До розчину мідного купоросу додайте розчин соди, і в осад випаде дігідроксід-карбонат міді Сu2 СО3 (ОН) 2. Відфільтруйте його, і обережно, по краплях, додайте оцтову есенцію до повного розчинення осаду. Упарьте розчин на невеликому вогні майже насухо, не допускаючи сильного перегріву і розбризкування рідини, а потім охолодіть. Випали синьо-зелені кристали відфільтруйте і висушіть між листами фільтрувального паперу.
У гуртку такий досвід краще ставити під тягою, а вдома не забудьте після досвіду як слід провітрити кімнату, щоб зник запах оцту.
Перейдемо до пігментів на основі оксиду заліза Fe2 O3. Сурик, мумія, охра, умбра, колхотар, венеціанська червона, англійська червона - ось далеко не повний перелік таких пігментів. Залежно від способу отримання у фарби можуть бути різні відтінки, від червоного до коричневого, а при сильному нагріванні оксид заліза чорніє.
Ця речовина легко отримати прокаливанием залізного купоросу FeSO4. 7H2 O (семиводний сульфат заліза). Беріть невеликі порції купоросу, тоді розкладання піде швидше. Розжарюються купорос до тих пір, поки він з зеленого не стане чорним. При охолодженні вийде червоний оксид Fе2 О3.
Якщо не вдасться купити готовий залізний купорос (а його продають в господарських магазинах), то сульфат заліза неважко приготувати з більш поширеного мідного купоросу; опустіть в його розчин залізні ошурки, Настроганние напилком і промиті в бензині. Як тільки блакитний розчин стане зеленим, злийте його з осаду, профільтруйте і упарьте насухо. Ви отримаєте не чистий залізний купорос, тому що залізо частково окислиться киснем повітря, проте на результат досвіду це не вплине.
Коричневий гідроксид заліза FеO (ОН) ви отримаєте з розчину залізного купоросу, в який доданий розчин їдкого натру, приготованого з пральної соди і гашеного вапна, як було описано в розділі "Олово і свинець". Працюючи з будь-якими лугами, не забувайте про обережність! В результаті реакції в осад випаде гідроксид заліза Fe (ОН) 2. До необхідного нам гідроксиду FеO (ОН) він легко окислюється пероксидом (перекисом) водню, а якщо час терпить, то просто киснем повітря при зберіганні у відкритій склянці. Осад коричневого кольору відокремте і висушіть при кімнатній температурі.
Широко відомий синій пігмент на основі заліза - берлінська лазур. Для її приготування потрібна сіль тривалентного заліза. Ось як її можна отримати: обложені гідроксид заліза, приготований в попередньому досвіді, розчиніть в соляній кислоті (можна в розведеною, аптечної) або, що трохи гірше, в оцтової есенції, і змішайте з розчином ферроцианида калію (під назвою жовтої кров'яної солі ця речовина продають в фотомагазинах). Миттєво утворюється синій осад знайомої вам берлінської блакиті: KFe [Fe (CN) 6]. Ця реакція дуже чутлива, її часто використовують для виявлення в розчині іонів тривалентного заліза.
Жовтий оксид свинцю - глет, на основі якого ви готували сикатив, можна вводити в фарбу і як пігмент. А щоб отримати яскраво-червоний свинцевий сурик, змішаний оксид свинцю Рb3 О4. досить нагріти на повітрі раніше приготований глет. Тонкість, проте, в тому, що реакція окислення оборотна, і при температурі вище 500 o С сурик знову перетворюється в глет. Значить, потрібна температура трохи нижче 500 o С, але не набагато, інакше реакція взагалі не піде. Навряд чи у вас є відповідний термометр. Тому покладіть поруч з прожарюємо глетом шматочки свинцю і цинку. Їх температури плавлення відповідно 327 і 420 o С, цей інтервал цілком прийнятний для отримання сурику. Зрозуміло, що під час досвіду свинець повинен бути розплавленим, а цинк твердим.
Чорний пігмент - це звичайна сажа. Ось один із способів отримання хорошої сажі, придатної для виготовлення фарби. Направте полум'я парафінової свічки на холодний масивний предмет, зрозуміло, негорючий. Утворений чорний наліт час від часу відскрібати, У таких умовах парафін згоряє не повністю і поряд з діоксидом вуглецю СО2 утворюється елементарний вуглець - сажа.
На закінчення отримаємо зелені пігменти. Спочатку темно-зелений оксид хрому Сr2 О3. Як ви пам'ятаєте з дослідів з окисленням-відновленням, багато сполуки хрому яскраво пофарбовані, тому їх часто використовують в якості пігментів, однак лише для тих фарб, які не стикаються з їжею.
Будемо знову виходити з дихромата калію К2 Сr2 O7. самого доступного з сполук хрому. Змішайте його з активним вугіллям або з сіркою і ретельно розітріть суміш в ступці, а потім, узявши не більше 2 г суміші, сильно її нагрійте в порцеляновій або металевому посуді (коли речовин взято багато, реакція йде дуже бурхливо). Охолодіть суміш, промийте її кілька разів водою і відфільтруйте, Що залишився на фільтрі темно-зелений оксид хрому висушіть.
Є й інші способи отримання цього пігменту, наприклад, нагріванням дихромата амонію або суміші дихромата калію з хлоридом амонію (нашатирем). Візьміть до уваги, що оксид хрому, отримуваний в таких реакціях, знаходить застосування не тільки як зелений пігмент, але і в якості тонкого абразивного матеріалу, одного з найкращих. Він входить до складу багатьох особливо тонких полірувальних паст, наприклад, для доведення лінз і дзеркал оптичних приладів.
Нарешті, яскраво-зелений пігмент "смарагдовий зелений", гідроксид хрому. Від звичайного сірого гідроксиду того ж складу він відрізняється тим, що складається з більш великих часток.
Сплавьте Дихромат калію з аптечної борною кислотою в залізній ложці. Нагрівати треба до червоного розжарювання заліза, ложку необхідно тримати щипцями. Після охолодження обробіть плав водою і профільтруйте. Ви переконаєтеся, що колір речовини і справді смарагдово-зелений.
Отримавши пігменти в достатній кількості, випробуйте їх, як списано в попередньому розділі, в складі масляних фарб. Або будь-яких інших, покупних, додаючи саморобний пігмент в білу фарбу або синтетичну емаль.
Читальний зал кунсткамери: що тут є?