Уже пещерный человек искал способы самовыражения и ему в этом помогали различные красящие материалы, например, мел, уголь, охра. Что есть краска, а что -- пигмент? Из каких материалов можно сейчас получить синий цвет и причем здесь титан, из которого делают самолеты? Можно ли сделать краски самостоятельно?
В провинции Сантандер (Испания) находится всемирно знаменитая пещера Альтамира, где на потолке грота в XIX в. было обнаружено 20 рисунков с изображением животных — бизонов, лошадей. Ученые оценивают возраст рисунков 12–15 тыс. лет и относят его к мадленской культуре позднего палеолита, т. е. древнего каменного века, времени существования ископаемого человека, который пользовался каменными, костяными и деревянными орудиями. Археологам посчастливилось найти не только палитру древнего художника, на которой сохранились остатки краски, но и маленькие плоские жернова и пестики, предназначенные для растирания цветных земель, а также чашечки для разведения красок.
Практически у каждого мастера были свои методы получения высококачественной краски. В старинных рукописных списках были найдены интересные и необычные рецепты русских художников. Для стойкости и пластичности в краску добавляли яйца и молочный белок — казеин.
Краски, красители, пигменты
Мел, уголь и охру правильнее называть не красками, а пигментами, то есть веществами, придающими материалам цвет, непрозрачность и некоторые другие свойства. Главное качество пигментов — нерастворимость в связующей дисперсной среде и растворителе. Растворимые же вещества, применяемые для окрашивания материалов, называются красителями.
Краска — это, обычно, сложная смесь, состоящая из нескольких компонентов. В общем случае краски состоят из:
— пигмента;
— связующего вещества. Это могут быть глицерин, мед, растительное масло, клей, полимерная смола и прочие;
— наполнителя (нерастворимое неокрашенное вещество, придающее краске дополнительные свойства);
— разбавителя, растворителя, с помощью которого регулируется густота и вязкость краски;
— сиккатива — вещества, ускоряющего высыхание краски;
— отвердителя на основе полимерных смол, ускоряющего полимеризацию лакокрасочных материалов;
— ускорителя (вещество или смесь веществ, использующиеся для ускорения полного отверждения декоративного покрытия);
— пластификатора, с помощью которого придается эластичность поверхностной пленки лакокрасочного покрытия.
В зависимости от связующего вещества, краски бывают масляными, акварельными, акриловыми, темперными и гуашевыми. Пигменты делятся на неорганические и органические.
Неорганические пигменты изготавливают из природных минеральных веществ и химических соединений — таких как малахит, диоксид титана и т.п. Органические пигменты природного происхождения называются биологическими пигментами. Они встречаются в растениях и животных. Это индиго, кошениль, куркумин и другие.
Органические пигменты получают синтетическим путем из циклических углеводородов — как правило, из бензола и его гомологов. Часто они имитируют природные вещества. Так, очень востребованный пигмент индиго синтезируется искусственно для получения краски, аналогичной получаемой из растения индигофера красильная.
Неорганические пигменты более востребованы в связи с тем, что они более долговечные, плотные, непрозрачные, устойчивые к окружающим воздействиям (свету, температуре). Зато органические пигменты обладают большей декоративностью и красящей способностью, полупрозрачным эффектом. Органические пигменты позволяют получать оттенки и цвета, которые невозможно получить только из неорганических пигментов. Чаще всего органические пигменты добавляют в неорганические для придания готовой краске нового оттенка.
Неорганические пигменты
Художники и декораторы в своей работе, в основном, используют краски на неорганических пигментах. Эти пигменты делятся на:
— минеральные (природного происхождения) — охра, ультрамарин;
— земляные (изготовленные из горных пород методом обогащения и термообработки) — красная охра, жженая умбра;
— синтетические (полученные в результате химических реакций) — берлинская лазурь, диоксид титана;
— металлические (порошок металла или сплава металлов) — серебрянка (алюминиевая пудра), мелкодисперсионный порошок латуни;
— с особыми свойствами, например, защищающие от коррозии, от обрастания покрытия морскими организмами — борат цинка, серебрянка.
Из чего изготавливают неорганические пигменты
Для получения красок на основе неорганических пигментов используются как природные материалы, так и разнообразные соединения, получаемые в результате химических реакций.
Пигменты получают из крошки малахита, лазурита, волконскоита, охры, вивианита, сажи и других природных веществ. На основе соединений хрома и меди производят разнообразные зеленые пигменты. В частности, хромовая зелень, это оксид хрома Cr2O3. Соли кадмия служат исходным продуктом для получения желтых пигментов и красок, например, сульфида кадмия CdS. Соли железа позволяют получать пигменты разного цвета: знаменитую берлинскую лазурь красивого синего цвета, пигменты желтого, коричневого, красного, черного цвета. Белый пигмент получают обработкой титановых руд до двуокиси титана. Бариевые соли служат основой для получения нескольких пигментов: баритового желтого, касселевой зелени, баритовых белил и некоторых других.
Как самостоятельно сделать краски для рисования
Имея под рукой набор нужных реактивов и простейшее лабораторное оборудование (пробирки, колбы, спиртовку, воронку, ступку с пестиком, штатив, фильтровальные материалы) можно в домашних условиях или в школьной лаборатории самостоятельно изготовить краски. Для этого нужно будет получить пигменты и смешать их со связующим веществом. В качестве связующего вещества можно взять мед, сахарный сироп, глицерин, желатин, рыбий клей, раствор смолы вишневого дерева.
Самый простой способ приготовления красок — взять готовое соединение или минерал, например, углекислую медь (малахит), лазурит (лучше, наиболее окрашенный вид — ляпис-лазурь), диоксид титана, сульфат бария, оксид цинка, мел, охру, уголь. Вещество тщательно растолочь в ступке до образования мелкого порошка, смешать с небольшим количеством воды, а потом — со связующим веществом. Так вы сможете получить зеленую, синюю, белую, желтую или коричневую, черную краски.
Второй способ сложнее и интереснее:
1. Делаем цинковые белила. В настоящее время они вытеснены титановыми белилами, но в 18-м и 19-м веках цинковые белила успешно применялись, заменив более ядовитые свинцовые белила.
Смешайте безводный сульфат цинка ZnSO4 с кальцинированной содой (карбонатом натрия Na2CO3). Когда в пробирке выпадет осадок карбоната цинка, его нужно отфильтровать, промыть чистой водой и высушить. После прокаливания из карбоната улетучится углекислый газ и останется оксид цинка — белый пигмент для краски. Растираем осадок и смешиваем его со связующим веществом.
2. Получаем берлинскую лазурь
Смешайте желтую кровяную соль с безводным хлорным железом. В результате образуется осадок ярко-синего цвета. Это и есть пигмент для приготовления синей краски. Осадок нужно отфильтровать, промыть, высушить, растолочь.
3. Делаем желтую краску
Проведите химическую реакцию между безводным хлорным железом FeCl3 и хроматом калия K2CrO4. Выпадет осадок желтого цвета. Поступаем с ним, как описано выше.
4. Получаем красную краску
Вариант 1. Прокаливаем охру, которая представляет собой гидрат окиси железа Fe2O3 ∙ nH2O, смешанный с глиной. Прокаливание удаляет из соединения воду и получается оксид железа Fe2O3 — готовый пигмент красного цвета («железный сурик»).
Вариант 2. Смешайте хлорид трехвалентного железа (хлорное железо) с щелочью. Полученный осадок гидроксида железа фильтруем, сушим, прокаливаем до получения красного пигмента.
Вариант 3. Прокаливаем железный купорос FeSO4 ∙ 7H2O (железо (II) сернокислое 7-вод.) до тех пор, пока зеленый порошок не станет черным. После охлаждения он превратится в красный оксид железа Fe2O3.
5. Получаем хромовую зелень.
Прокалите бихромат аммония (NH4)2Cr2O7 (аммоний двухромовокислый). После удаления из соединения азота и воды, останется оксид хрома Cr2O3 зеленого цвета. Вещество нужно промыть, высушить, перетереть, смешать с водой и связующим веществом.
Самостоятельно можно приготовить краски не только на основе минеральных веществ, но и растительных экстрактов (органических пигментов). Технология приготовления примерно та же. Сначала делаем экстракт из растения, выпаривая отжатый сок или отвар до получения концентрированного раствора. Из сока вишни можно получить красный краситель, из свеклы — малиновый, из цветов одуванчика и сурепки — желтый, из моркови — оранжевый, из листьев крапивы — зеленый, из ягод черники — фиолетовый. Полученные пигменты смешиваем со связующим веществом. Краски получатся нежных оттенков и совершенно безопасные. Для придания краскам большей прозрачности в них можно капнуть немного уксуса. Если добавить соды, то краски станут тягучими, похожими на гуашь. Хранить такие краски можно более полугода в плотно закрывающихся баночках.
Приятного творчества!
Автор статьи: редактор-обозреватель Софья Шехова