СоСодержание.
1. Введение……………………………………………………………………..3
2. Литературный обзор………………………………………………………...5
2.1. История красок……………………………………………………......5
2.2. Химический состав красок………………………………………… 9
2.2.1.Классификация природных пигментов……………………….9
2.2.1.1. По химическому составу…………………………………………..9
2.2.1.2. По происхождению………………………………………………...9
2.2.1.3. По названию………………………………………………………...9
2.2.1.4.По цвету……………………………………………………………...9
2.1.2. Оксиды металлов в составе пигментов красок………………10
2.1.3. Соли металлов в составе пигментов красок………………… 13
2.1.4. Связующее вещество…………………………………………..18
2.3. Факторы, оказывающие воздействие на сохранность произведений живописи……………………………………………………………...20
2.3.1.Состав воздуха……………………………………………….. 20
2.3.2.Влияние температуры и влажности воздуха………………. 21
2.3.3.Влияние света …………………………………………………. 22
3. Экспериментальная часть………………………………………………… 26
3.1. Методики изготовления красок……………………………………. 26
3.2. Результаты исследования…………………………………………... 27
4. Выводы……………………………………………………………………... 28
5. Список информационных ресурсов……………………………………… 29
6. Приложение………………………………………………………………… 30
1.Введение.
Я очень люблю рисовать и любоваться произведениями живописи современными и созданными много веков назад, поэтому тема «Краски» меня заинтересовала.
Многие старинные картины разрушаются, темнеют, покрываются тоненькими трещинами и современный зритель видит их не такими,какими их создали художники много лет назад .Например шедевр Леонардо да Винчи «Мона Лиза» сегодня предстает перед зрителем не до конца таким ,каким его создал художник. Современники Леонардо видели в цветовой гамме лица Джоконды малиновые оттенки, которые теперь совершенно не просматриваются. Лаковые покрытия, которые наносились на картину,чтобы обеспечить ее лучшую сохранность, на самом деле изменили соотношение цветов и создали замутненный эффект .Русский художник Архип Куинджи проводил эксперименты с красочными пигментами для достижения новых, эффектных цветосочетаний. Особенно интенсивно он применял битум. Впоследствии оказалось, что асфальтовые краски непрочны ,под воздействием света и воздуха они разлагаются и темнеют .Поэтому легендарная картина «Лунная ночь на Днепре» сильно потемнела и современный зритель не видит всю ее первозданную красоту. К счастью, не все произведения живописи подвергаются существенным изменениям. Некоторые картины имеют более прочный вид. Объяснение всему, можно найти в химическом составе красок, грунтов ,лаков .
Изучив химический состав красок, древних и современных пигментов, представляется возможность, сохранить и реставрировать старые картины и создавать новые шедевры, которые оставят вечный след в истории живописи.
Когда у нас был первый урок химии, нам рассказывали, что все, что нас окружает, состоит из различных веществ. Мне очень захотелось узнать: из чего же состоит краска, которой каждый день рисует множество людей, и как ее получали художники раньше, при каких условиях хранить старые картины, какие краски, грунты использовать, чтобы современные картины не потеряли свой вид спустя несколько веков. Сейчас уже трудно установить, когда человек впервые стал использовать краски. Можно лишь с уверенностью утверждать, что производство красок - одно из древнейших в химической технологии.
Минеральными красками еще несколько десятилетий назад называли обычно пигменты, подчеркивая их происхождение: многие природные пигменты получали измельчением окрашенных минералов. И сейчас поступают порою также, особенно если надо приготовить яркие, сочные, стойкие краски для живописи. Но гораздо чаще в наши дни используют синтетические пигменты – все возможные оксиды и соли металлов.
Чтобы достичь желанных результатов я поставила цель: изучить химический состав красок и выявить механизмы воздействия окружающей среды на их сохранность.
Для выполнения цели я поставила следующие задачи:
1) Изучить, какие краски использовали художники для создания картин.
2) Изучить состав, строения, свойства, красок и влияние на них окружающей среды.
3) Изучить методики изготовления красок, самим изготовить их и нарисовать ими картину.
2.Литературный обзор.
2.1. История красок.
История красок началась, наверное, вместе с появлением человека. До нашего времени сохранились первобытные рисунки, выполненные углём и сангиной. Эти материалы, кстати , используются и в современной живописи.
Основной принцип составления красок, известный еще художникам Древнего Египта и Эллады, остается неизменным до наших дней - любая краска состоит из красящего и связующих, пленкообразующих веществ. Энкаустика древнеегипетских художников, акварель Древней Греции, яичная темпера средневековья, масляная живопись, усовершенствованная Ян-Ван-Эйком… Эволюция живописных техник может быть сведена к изменениям связующего. Сами же красящие вещества(пигменты) на протяжении веков использовались практически одни и те же.
Что же зависит от пигмента? Во-первых - собственно цвет краски, во-вторых - светостойкость, С древнейших времен и вплоть до 19 века краской могло стать все, что дарит мир природы - земли и минералы. Травы м плоды растений, насекомые и животные.
По происхождению пигменты делятся на несколько категорий: неорганические (минеральные) и органические, каждые из которых бывают натуральными и синтетическими.
Неорганические пигменты представляют собой природные или искусственно полученные окислы и соли металлов.
К натуральным неорганическим пигментам относятся минералы, земли, черни и сажи. Это сиены, умбры, охры и земли различных цветов, горный ультрамарин, киноварь. Добываются они в недрах земли или поверхности, освобождаются от посторонних примесей и тонко измельчаются до размеров 45-85 мкм). Многие соединения железа имеют желто-коричневую или красную окраску, некоторые из них служат основой охр — знаменитых художественных красок. Однако не все знают, что наряду с желтыми и красными охрами существует синяя охра - вивианит. В странах Древнего Востока сульфид ртути HgS ‑ киноварь ‑ называли кровью дракона. Ее зерна ярко-красного цвета находили в песчаных отложениях, скапливавшихся в руслах рек.
Издавна такие пигменты назывались по месту происхождения - итальянская сиена, берлинская лазурь, и т.п. А, например, "Умбра натуральная Ленинградская" и сейчас выпускается заводом художественных красок. Или такой пигмент как "шунгит" производится из земли, добываемой на Карельском перешейке , и относиться к черням (т.е. к пигментам черного цвета).
Черни во все времена получали, сжигая без доступа воздуха различные вещества. Оттенки черного цвета зависят от того, что именно сжигается: слоновая кость или косточки плодов - абрикоса, сливы, вишни, миндаля или просто природный газ.
Синтетические неорганические пигменты получаются в результате химического взаимодействия нескольких ингредиентов. В отличие от природных , синтетические пигменты обладают значительно более постоянным составом и структурой, яркими оттенками. В качестве примера можно назвать белила цинковые, кадмий лимонный, кадмий оранжевый, хром-кобальт, ультрамарин, железо-окисные пигменты.
Значительная часть всех пигментов получается путем прокаливания или осаждения окисей металлов. К таким пигментам ( искусственным неорганическим) относятся: изумрудная зеленая. Зеленые медные, кобальты, кроны, хром, кадмии, марсы и другие. Многие из них известны с древним времен. Например, ярь-медянка. Рукопись 16 века сохранила для нас рецепт ее приготовления: " Возьми молока кислого, твороженного, и положи его в медный сосуд. Да медным прикрой, да туда же положи всяких медных крох и листу веничного или трав всяких зелёных, а держать все месяц, а смотреть в месяц четыре раза и размешивать, чтобы зелено было, а держать в тепле на печи, а сушить исподволь в тепле же". Из глубины веков до нас дошла легенда об истории открытия одной из наиболее популярных художественных красок: красного сурика . Три тысячи лет назад в Греции основными поставщиками свинцовых белил были ремесленники с острова Родос. Красок не хватало. Они были очень дороги. Однажды на прибывшем в порт Пирей корабле с грузом драгоценных белил внезапно вспыхнул пожар. Когда огонь погасили, в бочках был обнаружен сурик.
Синтетические органические пигменты. Такие как краплак, фталоцианиновые пигменты и ряд других, получают путём сложных химических синтезов.
Натуральные органические красители уже ушли в прошлое, их полностью заменили синтетическими. А некогда они готовились из вытяжек соков или экстрактов различных веществ растительного или животного происхождения. В чистом виде натуральные красители использовались при приготовлении, например, сепии и пурпура. Так, самая дорогая краска во времена Римской Империи, пурпур, готовилась из секрета, вырабатываемого улитками. Эта жидкость с характерным чесночным запахом , извлеченная из небольшого мешочка на теле улитки под воздействием света и воздуха окрашивается сначала в зеленый, затем в синий, и только потом в пурпурный цвет. Для сепии исходным продуктом являлась коричневато-черная жидкость из желез головоногих моллюсков и каракатиц.
Такие краски, как индиго, желтые лаки, краплаки, кармин, готовились путём осаждения красителя на минеральное основание. Не вдаваясь в технические подробности заметим лишь, что красящие вещества извлекались как из привычных всем растений - кровохлебки, клюквы, мальвы (для краплаков), из шафрана, ноготков (желтые лаки), так и из частей экзотических сандалового и красного деревьев. А, например, распространённую в старину индийскую желтую краску добывали из мочи коров, которых кормили листьями манго. Кармин ( в некоторых источниках - "червлень", "краска из червеца") добывалась из особых насекомых - кошенили. Высушенные самки этих насекомых похожи на ярко-красные ядрышки, в России их называли " канцелярское семя". Сейчас изготовители красок, конечно, обходятся без жертв. Используются красители только синтетического происхождения, но сам принцип приготовления и цвета "аналогов" полностью повторяют натуральные.
Известно, что способы изготовления красок в старину передавались от живописца к живописцу, из поколения в поколение. Практически в каждой мастерской были свои "секреты". Рецепты русских художников, дошедшие до нас в рукописных списках, отличаются своеобразным "местным колоритом". Например, лазурит, приготовленный и тонко измельчённый, отмучивали в кислых щах в течении 2-4 дней, после чего в них же промывали. Или вот ещё совет 18 века, как писать золотой цвет: " Возьми шафран да щучью желчь сотри вместе и пиши."
Конечно, сейчас подобные рецепты вызывают улыбку, но иногда используются при реставрационных работах.
Некоторые краски, употреблявшиеся в старину, уже не применяются, так как в ряде случаев исчезли исходные вещества ( как это произошло с некоторыми землями). Производство других прекращено из-за вредности ( индийская желтая, кармин, верминьон) или дороговизны ( пурпур). Но не стоит сожалеть об этом. Современные искусственно синтезируемые пигменты не только полностью совпадают с натуральными, но и чаще всего отличаются рядом преимуществ - большей яркостью и устойчивостью к свету и температурным воздействиям.
Современные технологии позволяют производить краски в массовых количествах, что делает возможным использование высококачественных красок не только профессиональными художниками, но и любителями, учащимися. И, конечно, приятно что отечественные художественные краски стоят в одном ряду с лучшими мировыми образцами и используются для чрезвычайно ответственных реставрационных и живописных работ.
2.2.Химический состав красок.
2.2.1.Классификация природных пигментов
Пигменты классифицируются по различным признакам: составу, цвету, происхождению и т.д.
2.2.1.1.
Классификация пигментов по химическому составу
– различают две группы пигментов: неорганические пигменты – оксиды (диоксид титана TiO2
), соли(киноварь HgS) и основания различных металлов; органические пигменты – представляют собой группу органических красителей, которые нерастворимы в лакокрасочных дисперсионных средах.
2.2.1.2.Классификация пигментов по происхождению
– различают две группы пигментов: природные или минеральные пигменты – получают из различных минералов с помощью физической переработки; синтетические пигменты – получают с помощью химических реакций.
2.2.1.3.Классификация пигментов по назначению
– различают четыре группы пигментов: декоративные пигменты, которые представлены в основном органическими пигментами; защитнопигменты, которые представлены в основном неорганическими пигментами; антикоррозионные или защитные пигменты – крон стронциевый, сурик железный и др.; пигменты целевого назначения.
2.2.1.4.Классификация пигментов по цвету
:
Ахроматические пигменты (пигменты белых и чёрных тонов) – белые пигменты (цинковые белила, титановые белила); серые пигменты – алюминиевая пудра, цинковая пыль и другие металлические порошки, чёрные пигменты – чёрный железооксидный пигмент, технический углерод ( сажа ).Хроматические пигменты ( «цветные» пигменты ) – пигменты тёплых цветовых тонов ( красные, жёлтые и оранжевые цвета); пигменты холодных цветовых тонов ( фиолетовые, синие, зелёные и голубые цвета).
2.2.2. Оксиды металлов в составе пигментов красок.
Название элемента хрома происходит от греческого слова «хром», что означает «цвет», «краска». Оксид хрома - лишь одно из ярко окрашенных соединений элемента № 24. На его основе готовится несколько отличных художественных красок, в том числе зеленая хромовая- самая прочная и светостойкая краска, не поддающаяся атмосферным газам.
Растертая на масле хромовая зелень обладает большой кроющей силой и способна к быстрому высыханию, поэтому с 19 века её широко применяют в живописи.
Диоксид титана — сегодня, безусловно, лидирующий пигмент. Он имеет высокую степень белизны, мелкодисперсен, легко измельчается и диспергируется (от лат. «dispersio» — «рассеяние») как в органических, так и в водных средах, к тому же весьма химически стоек. Однако он недешев, так как технология его получения из природного сырья довольно сложна: ТЮ2
-содержащий минерал при высокой температуре в присутствии угля обрабатывают осушенным хлором, а образующийся тетрахлорид титана отгоняют при пониженном давлении:
ТiO2
+ 2С12
+ 2С = TiCl4
, + 2CO
затем полученный тетрахлорид титана гидролизуют, обрабатывая водяным паром:
TiCl4
+ 2Н2
О = ТiO2
¯ + 4НС1.
Этот сложный процесс воспроизвести не удастся, а вот цинковые белила вполне можно получить. К раствору соли цинка добавляют рассчитанный объем раствора щелочи:
Zn2+
+ 2ОН ‑
= Zn(OH)2
¯.
После выпадения студенистого осадка гидроксида цинка для удобства выделения продукта реакционную массу кипятят 2- 3 мин. Затем осадок отфильтровывают и просушивают 1-2 ч при температуре 150-200 °С для полного разложения гидроксида цинка и удаления влаги: Zn(OH)2
= ZnO + Н2
О.
Оксид свинца РbО — свинцовый глет — имеет желтую окраску, и раньше его использовали в качестве пигмента, но по интенсивности окраски он уступает свинцовому крону. Поэтому свинцовый глет как желтый пигмент сейчас не используют; он интересен как сырье для получения свинцового сурика - другой оксидной формы свинца, имеющей интенсивную красную окраску. Легенда гласит, что в глубокой древности афинский художник Никий с нетерпением ждал, когда ему привезут свинцовые белила с острова Родос. Однако долгожданный груз уничтожил пожар в Пирейском порту, а в обуглившихся бочках Никий нашел красивый красный пигмент — свинцовый сурик:
2РЬСО3
• Рb(ОН)2
— ЗРЬО + 2СО2
+ Н2
О.
Pb
3
O
4
Длительным прокаливанием, чередующимся с растиранием увлажненного порошка, можно перевести значительную часть свинцового глета (РbО) в сурик (Рb3
О4
).
Может быть, свинцовыми красками были писаны упоминаемые Гоголем картины: «Нигде не останавливалось столько народа, как перед картинною лавочкою на Щукином дворе. Эта лавочка представляла, точно, самое разнообразное собрание диковинок: картины большею частью были писаны масляными красками... Зима с белыми деревьями, совершенно красный вечер, похожий на зарево пожара». Не исключено, что именно свинцовый сурик обусловливал упомянутую писателем игру цветов.
Таблица
1
.
Хромофоры художественных красок
| Краска |
Оксид - пигмент красок |
Цвет |
Примечания |
| Массикот |
РbО |
Оранжево-желтый, не яркий |
Применяются с древно- сти. Используются как сиккативы при варке олифы |
| Свинцовый сурик («голубиная кровь») |
Рb3
|
Красный |
Применяются с древно- сти. Очень прочные и светостойкие. |
| Красная охра |
Fe2
t обжиг |
Красный |
|
| Натуральная охра |
Fe2
с примесями каолина и силикатов |
Желтый |
|
| Сиена жженая |
Fe2
ми МnО2
|
Коричне-вый |
Названия произошли от г. Сиены и провинции Умбрия (Италия), где добывались эти земляные краски |
| Умбра жженая |
Fe2
|
||
| Коричневая Ван Дейка (кассельская, кёльнская земля) |
Смесь органических веществ с Fe2
|
Коричне-вый |
Применяется с XV в. Добывалась в окрестностях Касселя и Кёльна (Германия) |
| Синий кобальт |
СоО • А12
|
Зеленовато-синий |
Получена на в 1804 г. |
| Церелиум |
СоО • SnO2
|
Синий |
Получена в 1800 г. |
| Зеленаяхромовая |
Сг2
|
Оливково-зеленый |
Прочная, светостойкая, термостойкая |
| Цинковые белила |
ZnO |
Белый |
Промышленный выпуск налажен с 1850-х годов |
| Титановые белила |
TiO2
|
Белый |
Применяется с начала XX в.; промышленный выпуск налажен с 1920 г. |
2.2.3.Соли металлов в составе пигментов красок.
Многие соли металлов, так же как и оксиды, являются пигментами художественных красок. Карбонат и сульфат кальция в виде мела, толченого известняка и гипса обычно используются для изготовления основы живописи — грунта. Невозможно рассказать о всех случаях применения солей в живописи. В табл. 2 собраны сведения о некоторых солях, использующихся для изготовления красок и грунтов.
Подробнее остановимся на сульфидах — наиболее распространенных пигментах — и на малахите.
Сульфиды.
Яркая окраска некоторых природных соединений серы привлекала внимание художников еще в глубокой древности. К числу издавна применявшихся пигментов относятся киноварь, реальгар и аурипигмент.
Голубые пигменты интересны тем, что позволяют существенно расширить зеленую цветовую гамму за счет совместного использования голубого и желтого пигментов в разных пропорциях. Колористическая формула «желтый + голубой = зеленый» находит широчайшее применение в лакокрасочной промышленности. Подавляющее большинство современных бытовых зеленых красок получают именно благодаря использованию этого приема. Однако голубые пигменты представляют интерес и сами по себе.
Из неорганических пигментов голубого цвета очень популярен ультрамарин. Этот пигмент в быту известен как синька и широко используется при стирке для подсинивания белья. Синьку можно взять для опытов по получению цветных красок. Получить этот пигмент трудно, так как это длительный и сложный процесс, требующий специального оборудования и предъявляющий особые требования к качеству используемого сырья.
Глинистая масса, по сути, и есть глина, ведь ультрамарин — это алюмосиликат натрия с объемной кристаллической решеткой, в ячейках которой расположены ионы натрия и серы. Смесь каолина, серы, угля и соды длительное время выдерживают при высокой температуре. Происходящие процессы схематично можно представить следующим образом. Образуется смесь полисульфидов натрия
Na2
CO3
+ С + nS = Na2
Sn
+ СО + СО2
,
алюмосиликата натрия
Al2
O3
• 2SiO2
• 2H2
O ® Na2
O • Al2
O3
• mSiO2
x(Na2
O • А12
О3
• mSiO2
) +® (Na2
O • А12
О3
• mSiO2
)x
• Na2
Sn
Таблица 2. Применение солей в живописи
| Название соли или название краски |
Соль |
Цвет |
Примечания |
| Мел Гипс |
СаСОз CaSO4
|
Белый |
Входят в состав художественных грунтов и клеевых красок |
| Свинцовые белила |
2РbСО3
|
Один из древнейших пигментов, токсичен, темнеет под действием H2
|
|
| Бланфикс (баритовые постоянные белила) |
BaSO4
|
Промышленный выпуск налажен в 1830 г. |
|
| Цинковая желтая Баритовая желтая |
ZnCrO4
ВаСгО4
|
Желтый |
Получены Л. Н. Вокленом в 1809 г. |
| Азурит (горная синяя) |
2CuCO3
|
Синий |
В природе часто встречается с малахитом |
| Берлинская лазурь (прусская синяя, милори) |
Fe4
|
Под действием щелочей разрушаются с образованием оксида железа. Не применимы во фресковой живописи |
|
| Вивианит (охра синяя) |
Fe3
|
||
| Швейнфуртская зелень |
Cu(CH3
|
Зеленый |
Очень токсична, во второй половине XIX в. применялась в качестве инсектицида |
| Малахит(горная зелень) |
CuCO3
|
-//-
|
В живописи широко применялись в старину, сейчас практически не используются |
| Ярь-медянка |
Cu(CH3
|
||
| Темный кобальт |
Co3
|
Фиоле- товый |
Получена М. Сальветатом в 1859 г. |
| Нюрнбергская фиолетовая |
(NH4
|
Используется в живописи с 1868 г. |
Берлинский ученый А. С. Маргграф (1709-1782) разработал стабильный метод получения «щелочи, воспламененной бычьей кровью», которая впоследствии получила название «желтая кровяная соль» (гексацианоферрат(П) калия), а в России в XVIII-XIX вв. из-за основного назначения называлась синькалью. Гемоглобин крови содержит железо, а ее белки — химически связанные азот и серу. При прокаливании с кровью поташ К2
СО3
реагирует с азотсодержащими соединениями и превращается в цианид калия KCN, а ионы железа Fe2+
, взаимодействуя с продуктами разложения серосодержащих соединений, переходят в сульфидную форму
Fe2+
+ H2
S ® FeS + 2H+
Когда спекшуюся массу обрабатывают водой, сульфид железа реагирует с цианидом калия, а образующуюся желтую кровяную соль выделяют методом кристаллизации:
6KCN + FeS ® K4
[Fe(CN)6
] + K2
S.
В основе получения берлинской лазури лежат обменные реакции с ионами железа Fe3+
. Их изучали и проделывали в первой половине XVIII в. многие естествоиспытатели: и английский ученый Р. Б. Вудворд, и немецкий - А. С. Маргграф, и русский — М.В. Ломоносов:
3K4
[Fe(CN)6
] + 4Fe3+
®
Fe4
[Fe(CN)6
]3
¯ + 12К+
;
K4
[Fe(CN)6
] + Fe3+
® FeK[Fe(CN)6
] +3K+
.
Несколько позже, в 1780-1790 гг., английский промышленник Турнбуль (дед первооткрывателя инертных газов У. Рамзая) привзаимодействии красной кровяной соли (гексацианоферрата(Ш) калия) и соли желе-за(П) получил весьма похожий на берлинскую лазурь синий пигмент, получивший название «турнбулева синь».
2K3
[Fe(CN)6
] + 3Fe2+
® Fe3
[Fe(CN)6
]2
¯ + 6К+
;
K3
[Fe(CN)6
] + Fe2+
® FeK[Fe(CN)6
]¯ + 2K+
.
По проше
Fe2+
+ [Fe3+
(CN)6
]3-
Fe3+
+ [Fe2+
(CN)6
]4-
Состав выпускаемого промышленностью пигмента несколько более сложен и может быть принципиально выражен формулой
Fe4
[Fe(CN)6
]3
• K3
Fe(CN)6
• nH2
O
да и получают его другим методом, но суть процесса сохранилась: высаждение из реакционной массы нерастворимого гексациано-феррата железа. Его легко получить, сливая растворы железного купороса и красной кровяной соли или сульфата железа(Ш) и желтой кровяной соли. При проведении опыта нужно следить, чтобы реакционная смесь не была щелочной, а соль железа была взята в некотором избытке по отношению к кровяной соли.
Впрочем, берлинская лазурь — не единственный синий пигмент.
История синего венецианского стекла по праву может быть названа кровавой и не в столь безобидном смысле, как с желтой кровяной солью и берлинской лазурью. Венецианские средневековые мастера строжайше оберегали тайну окраски стекла в чистые синие цвета и беспощадно карали отступников. А тайна сводилась к введению в состав стекла соединений кобальта. Некоторые соединения кобальта используются в качестве очень высококачественных, но весьма дорогостоящих художественных пигментов. Например, алюминат кобальта СоО•А12
О3
так и называется — кобальт синий. К сожалению, самостоятельно получить кобальт синий сложно, а вот изготовить фиолетовые кобальтовые пигменты можно попробовать.
Кобальт фиолетовый светлый — это моногидрат кобальт-аммоний фосфата:
Со2+
+ NH4
PO4
2-
+ Н2
О —- CoNH4
PO4
• Н2
О.
Малахит всегда был дорог и не слишком доступен для художников. Кроме того, он имеет свойственный только ему оттенок и не может удовлетворить все потребности живописцев в зеленых тонах. Поскольку выбор природных минералов зеленого цвета невелик (см. табл. 2), в старину для приготовления красок широко использовали растения. Например, известные французские миниатюристы братья Поль, Эрман и Жеаннекен Лимбурги, использовали две зеленые краски — малахитовую и из диких ирисов.
Краски растительного происхождения имеют меньшую прочность: хлорофилл, являющийся их хромофором, постепенно разрушается, и яркие зеленые тона превращаются в коричнево-оливковые: осень медленнее, чем в природе, но все же наступает...
Название малахит происходит от греческого «маляхэ» (мальва). Полагают, что это обусловлено сходством узора малахита с рисунком на округлых листьях растения;
В Древнем Египте малахит использовали для отделки интерьеров зданий, из него изготавливали ювелирные изделия и амулеты. Краской, приготовленной из тонко растертого малахита, богатые египтянки обводили глаза. Это выполняло и защитную функцию: пылинки не попадали в глаза, прилипая к густой краске.
Малахит считают русским камнем: пока в мире не найдено месторождений, которые по богатству могли бы сравниться с уральскими (Гумешевское, Медноруднянское, Высокогорское и др.). В качестве зеленой краски использовали мелко истертый, хорошо известный вам как поделочный камень – малахит .Сейчас зеленые краски в основном получают синтетическим путем. Многие из них в основе своего красящего пигмента содержат оксид хрома(III) Cr2O3, называемый еще хромовой зеленью.
(NH4)2
Cr2
O7
= N2
+ Cr2
O3
+ 4H2
O
В древности малахит использовали в создании мозаик; позже он нашел применение для изготовления вещей в технике флорентийской мозаики, возникшей во Франции в XVI в.
В 1835 г. на Урале была обнаружена огромная глыба малахита массой 250 т. Это сделало возможным создание в Эрмитаже (Санкт-Петербург) уникального малахитового зала.
Итак есть хроматические пигменты, необходимые для составления цветовой гаммы радуги:
· красный —
свинцовый сурик (Рb3
О4
) или товарный красный железооксидныи пигмент;
· оранжевый
— смесь красного пигмента с желтым;
· желтый
— свинцовый крон (РbСrО4
), товарные охра или желтый железооксидныи пигмент;
· зеленый —
медянка (Сu(СН3
СОО)2
Cu(OH)2
• Н2
O), зеленый крон (Сr2
О3
) или смесь желтых и голубых пигментов;
· голубой
— малахит ((СuОН)2
СО3
) или товарный ультрамарин ((Na2
O -А12
O3
mSiO2
)x
·Na2
Sn
);
· синий
— берлинская лазурь (Fe4
[Fe(CN)6
]3
·Kx
Fe(CN)6
·nН2
О);
· фиолетовый
— кобальт фиолетовый светлый (CoNH4
PO4
•Н2
О) и кобальт фиолетовый темный (Со3
(РО4
)2
).
В дополнение к хроматическим пигментам имеются ахроматические:
· белый —
оксид цинка ZnO или диоксид титана ТiO2
;
· черный
— сажа.
2.2.4.Связующие вещества.
Любая краска состоит из пигмента (о котором сказано выше) ,наполнителя и связующего вещества. Главная задача связующих веществ закрепить покрытие на грунте и связать их друг с другом.
Темперные краски.
Темпера - краска, связующим которой выступают различные эмульсии. Эмульсии могут быть приготовлены из сырья природного происхождения - яичный желток, воск, цельное яйцо, казеин, смеси клеевого раствора с маслом и др. В качестве искусственной эмульсии иногда может выступать клей ПВА.Темперная живопись разнообразна по приёмам и фактуре, допускает как гладкое, так и густое, пастозное письмо. Темпера на желтке или смеси желтка с варёным маслом или масляным лаком используется чаще в станковой живописи. Основной техникой станковой живописи в средние века была темпера на яичном желтке (для предохранения от порчи в краски добавляется квас или пиво, уксус, сок фигового дерева, сухое белое вино). Русские иконописцы и западноевропейские мастера писали на хорошо просушенных досках (липовых, дубовых, пальмовых, кипарисовых и др.). На проклеенную доску наклеивался тонкий холст (паволока) на которую накладывался слоями грунт (левкас) из животного клея и мела. Ярким примером иконографии является Владимирский образ Богородицы написанный Евангелистом Лукой в Iв н.э. В современном искусстве темпера применяется для станковых и декоративно-прикладных работ. Темпера отличается значительной прочностью; краски её хорошо сохраняют свой цвет и тон.
Энкаустика или восковая темпера
Энкаустика и ее разновидность восковая темпера яркостью и сочностью красок. Многие ранехристианские иконы написаны именно в этой технике. Приготовление энкаустики заключается в смешении пигмента с горячим воском. Прочность энкаустической живописи главным образом объясняется свойствами связующего – пчелиного воска. Этот материал способен в течение тысячелетий сохранять мягкость и эластичность, поскольку обладает свойством «дышать» вместе с деревянной основой картины, т. е. сжиматься при понижении температуры и расширяться при ее повышении, так же как дерево, а поскольку воск водонепроницаем, то в результате температурных колебаний в нем не возникает трещин и разрывов
Масляные краски
Масляными называют краски, в которых в качестве связующих использованы растительные масла или их производные - олифы. Для изготовления масляных красок подходят только так называемые "быстросохнущие " масла. Для художественных красок раньше использовали наиболее качественные их разности - ореховое, маковое, льняное, конопляное масло. В настоящее время практически все краски делаются на основе льняного масла, т.к. оно содержит наибольшее количество триглицеридов ненасыщенных карбоновых кислот. При контакте с воздухом все перечисленные масла высыхают: ненасыщенные карбоновые кислоты окисляются и полимеризуются. В результате образуется прочная прозрачная пленка. Линоксин – пленка, образуемая льняным маслом, отличается наибольшими прочностью и эластичностью.
Акварельная краска
В акварельных красках в качестве связующего используются водорастворимые растительные клеи, дающие при высыхании смываемую пленку. Краски известны с давних времен, широко были распространены в средневековом Китае. Изготавливаются на основе водорастворимых связующих: смолы гуми-арабика (аравийской акации), меда и др. В наши дни акварельные краски нашли применение в реставраторском деле.
Силикатные краски
Краски, в которых в качестве связующего использовано жидкое стекло. Жидкое стекло представляет собой водорастворимый силикат калия K2O*nSiO2 или натрия Na2O*nSiO2. В отличии от других лакокрасочных систем, силикатные краски образуют не поверхностную пленку, а химически взаимодействуют с окрашиваемой поверхностью, в результате чего создают с ней единое тело. Силикатные краски безусловно относятся к наиболее долговечным и устойчивым. Окраска некоторых зданий в Германии, выполненная в середине 19 века до настоящего времени совершенно не изменилась.
2.3.
Факторы оказывающие воздействие на сохранность произведений живописи
К факторам, влияющим на сохранность живописи, относятся: температура, влажность, состав воздуха, свет.
2
.3.1.Состав воздуха.
Воздух городов и промышленных зон постоянно загрязнен сернистым газом, сероводородом, аммиаком, двуокисью азота, а также дымом, пылью и другими вредными для живописи веществами.
Сернистый газ – SO2
- представляет собой один из продуктов сгорания каменного угля. Во влажном воздухе и на увлажненной поверхности произведений живописи, соединяясь с водой, он образует сернистую кислоту, а затем и серную. Обе кислоты обладают высокой реакционной способностью, Они взаимодействуют, например, со штукатурными основами настенной живописи, переводя углекислый кальций в водный сульфат кальция - гипс, который, растворяясь в воде, выходит на поверхность и при высыхании кристаллизуется. Так образуются высолы, разрушающие грунт и красочный слой масляной живописи.
Аммиак – NH3
- газ, легко растворимый в воде. Раствор его имеет щелочные свойства. Он вступает в химические соединения со связующими масляной живописи и с масляными лаками, а оседая на поверхности смоляных лаков, защищающих красочный слой, вызывает разложение - посинение и повеление лакового покрова. Скапливаясь в холсте, способствует увеличению в нем влаги, что ведет к развитию бактерий и плесеней.
Сернистый водород – H2
S (сероводород) – Образуется, как и в городе, так и в селах. Поражает серебро и экспонаты из меди, свинца вызывая их потемненее. Свинцовые белила под воздействием сероводорода становятся красно-коричневыми, сурьмяные краски буреют.
Озон – О3
- и двуокись азота - NO2
- активно вступают в химические реакции со многими красками. Ускоряют разрушение волокон холстов.Все коррозионно-активные газы (SO2
, SO3
, HC1, NH3
, NO2
) разрушают поверхности металлов, на которых исполнены произведения масляной живописи.
Пыль - аэрозоли различного состава. Она состоит главным образом из мелких минеральных и органических частиц. В культовых помещениях к ним добавляется значительное количество аморфного углерода от сгорания свечей и масел. Частицы его адсорбируют из воздуха агрессивные газы и пары воды, увеличивая таким образом их концентрацию на поверхности живописи.
2.3.2.Влияние температуры и относительной влажности .
Материалы, из которых состоят картины,— основа, грунт, красочный и лаковый слой—различны по своим механическим и физико-химическим свойствам, вследствие чего они по-разному реагируют на изменения температуры и относительной влажности окружающей среды. Так как красочный слой масляной живописи и пленка олифы на темперной живописи представляют собой слабоводопроницаемый барьер, на колебание относительной влажности прежде всего реагирует оборотная сторона картины, то есть основа. Дерево, холст и бумага, являясь гигроскопическими материалами, содержат в себе влагу, количество которой определяется окружающей средой.
При повышении относительной влажности (более 70—75%) холст выходит из состояния нормальной натянутости. Длительное пребывание в такой атмосфере может привести к истлеванию холста, набуханию клея, содержащегося в грунте, к образованию плесени, загниванию клея. Часто плесень, образовавшаяся в грунте, проникает сквозь трещины в красочный слой и становится заметной на лицевой стороне картины. Клей теряет свою силу, связь между грунтом и основой нарушается и появляются отслоения красочного слоя. Повышенная относительная влажность вредна и для дублированных картин. Между холстами образуются пузыри, приводящие в конце концов к сплошному отставанию подклеенного холста. Под влиянием влаги происходит процесс изменения оптических свойств лака: в нем образуется сеть мельчайших трещин, он мутнеет, синеет, потом белеет, теряет прозрачность; картина как бы покрывается мутной белой пленкой. Избыточная влажность вызывает искривление и деформацию деревянных основ живописи, набухание досок, гниение дерева, размягчение грунта, отставание паволоки, грунта и живописи от основы.
Высокая температура (25—30°С) и сухость воздуха (относительная влажность ниже 50%) приводят к пересыханию волокон холста, отчего холст становится менее эластичным и менее прочным. Грунт делается хрупким и ломким. Изломы его передаются красочному слою. Дерево при тех же условиях, отдавая влагу, деформируется, происходит его коробление, растрескивание, выпадение шпонок, отставание паволоки, вздутие и шелушение грунта и красочного слоя.
Одним из важнейших условий хорошей сохранности экспонатов является стабильность среды. Особенно опасны имеющие место в музеях колебания температуры и относительной влажности воздуха. Если температура и относительная влажность в помещении музея постоянны, то в экспонатах устанавливается некоторое влажностное равновесие. Если же это равновесие нарушается, произведение начинает поглощать или отдавать влагу. Начинается движение основы, приводящее к разрушению живописи. Чем значительнее и чаще эти колебания, тем скорее разрушается произведение.Наиболее чувствительна к колебанию состояния окружающей среды живопись на дереве и холсте. В зависимости от этих колебаний холст то сильно натягивается на подрамник, тообвисает, что ведет к его быстрому обветшанию. Целлюлоза, содержащаяся в холсте, поглощая с водой кислород, окисляется, ткань темнеет, теряет эластичность, становится хрупкой и, разрушаясь, теряет способность удерживать красочный слой. Под влиянием движения основы в грунте образуются трещины, переходящие в красочный слой. Красочный слой, который со временем теряет эластичность и становится более хрупким, также плохо переносит сжатия и растяжения холста. Кроме того, резкие изменения температуры и относительной влажности вызывают и непосредственное разрушение живописи: нарушается связь красочного слоя с грунтом, возникает расслоение живописного слоя, его шелушение и осыпь.Очень быстро и неблагоприятно для сохранности картины на изменения температуры и особенно относительной влажности реагируют основы из дерева.Резкие колебания атмосферы вызывают быстро чередующиеся сжатия и расширения основы, сопровождающиеся деформацией дерева, короблением и разрывами. Движение основы и в этом случае неизбежно вызывает соответствующее напряжение в грунте и красочном слое.
2.3.3.Влияние света
Свет является одним из тех факторов, которые непосредственно влияют на сохранность картин. Без света, в темном помещении покровные масляно-лаковые пленки и масло, на котором стерты краски, сильно желтеют, вызывая общее потемнение живописи. Свет же восстанавливает цвет почерневших свинцовых красок. Краски, содержащие свинец, например свинцовые белила, темнеют на воздухе из-за образования сульфида свинца PbS. Дело в том, что атмосферный воздух всегда содержит следы сероводорода H2S, особенно в крупных городах и промышленных центрах.
При обработке потемневших картин или икон, написанных свинцовыми белилами, пероксидом водорода H2O2 полотнам возвращается их первоначальный вид. Однако процесс этот долгий.
PbO+H2S = PbS+H2O,
PbS+4H2O2 = PbSO4+ 4H2O
Все краски, стертые на масляном и масляно-лаковом связующем, при старении желтеют. Этот процесс вызывается химическими реакциями в самом связующем веществе и является необратимым. Что касается свинцовых белил, особенно стертых с льняным маслом, они сильно желтеют в темноте, но этот процесс обратим: пожелтение исчезает, если картину выставить на свет. Свинцовые белила в масляных, масляно-смоляных, восковых и темперных связующих нечувствительны к действию сероводородистых загрязнений воздуха. Кроме того, свинцовые белила в масляном связующем обладают хорошей совместимостью и с пигментами, содержащими серу .
Без света темнеет олифа, покрывающая темперную живопись. В темном помещении интенсивнее идет развитие вредных для картин микроорганизмов, свет же уничтожает большинство этих вредителей. Поэтому все помещения музея, в том числе и запасники, должны быть достаточно светлыми.
В то же время свет может играть и отрицательную роль в сохранности экспонатов, причем разрушения, вызываемые воздействием света, бывают столь значительны, что по степени влияния на экспонаты он занимает следующее место после температуры и влажности.
Под воздействием света как естественного, так и искусственного происходят два вида разрушений: видимые—изменения оттенка или цвета и невидимые — структурные разрушения или изменения физических свойств материалов произведений. По степени изменений от действия света произведения масляной и темперной живописи относятся к категории относительно светостойких, тогда как, например, произведения искусства, выполняемые на бумаге (акварель и все графические техники),— к наименее светостойким. * По степени изменений под действием света материалы, из которых состоят экспонаты, принято делить на три категории: светостойкие— камень, гипс, фарфор, стекло, керамика, металлы, минералы, эмаль; относительно светостойкие— масляная и темперная живопись; наименее светостойкие — ткани всех видов, папирус, бумага и все графические техники, кожа, шкуры, мех животных и проч.
Для освещения в музеях и картинных галереях используются три вида источников света: дневной свет, лампы накаливания и люминесцентные лампы. Каждый из этих источников отличается спектральным составом света, по-разному влияющим на экспонаты (см. табл. 1).
Таблица 1 Распределение излучения различных источников света (в %)
Источник света Ультрафиолетовое излучение Видимое излучение Инфракрасное излучение
Солнечный свет 5,5 51 43,5
Лампы накаливания 0.1 10 89,9
Люминесцентные лампы 3,5 52 44,5
Фотохимические реакции, ведущие к изменению в материалах живописи, вызываются как ультрафиолетовой, так и видимой частью спектра. Особо вредное воздействие оказывают ультрафиолетовые лучи, а также прилегающая к ним синяя часть видимой области спектра. Наиболее опасным для экспонатов является естественный свет, особенно прямой солнечный, имеющий в своем составе высокий процент ультрафиолетовых лучей. Наименее опасен свет ламп накаливания, содержащий в своем составе до 80% инфракрасных лучей, не оказывающих химического воздействия на живопись. Свет люминесцентных ламп, приближаясь по своему спектральному составу к дневному, оказывает влияние на живопись в зависимости от типа ламп. Обычно по своему воздействию он приближается к дневному свету.Не только спектральный состав, но и интенсивность облучения вызывает изменения в экспонатах. Световую мощность источника света или осветительного прибора характеризует величина, называемая световым потоком и измеряемая в люменах (лм). Электрическая мощность источника света (ватты) не эквивалентна этой величине, так как различные источники при одинаковой мощности создают разные световые потоки. Важной характеристикой источников света является также сила света. Измеряемая в свечах, она определяет интенсивность излучения в данном направлении. Световой поток, падая на поверхность, создает на ней освещенность, которая измеряется в люксах и определяется отношением светового потока к площади, по которой он распределен, то есть числом люменов на квадратный метр.
Степень воздействия света на экспонаты зависит прежде всего от времени облучения; чем оно дольше, тем быстрее и сильнее изменяется экспонат. Уменьшение длительности экспонирования предметов уменьшает и опасность их повреждения. Повреждение экспонатов зависит также от способности разных материалов поглощать лучистую энергию и испытывать ее воздействие. Зависит оно и от температуры и относительной влажности воздуха в помещении и от присутствия в воздухе химически активных газов.
Высокая температура повышает общее движение атомов и молекул, их кинетическую энергию. Влажность обычно ускоряет процесс фотохимического изменения материалов. Некоторые пигменты и красители, выгорающие под действием света, весьма чувствительны к влаге. В условиях крайней сухости выгорание долгое время может быть незначительным, несмотря на довольно высокий уровень освещенности. Если относительная влажность высока, тот же краситель на той же самой основе может выгорать во много раз быстрее. Поэтому относительная влажность окружающего воздуха и степень влажности предметов не должны превышать необходимого уровня. Во многих фотохимических реакциях участвует кислород воздуха. Некоторые газы, присутствующие в атмосфере промышленных районов, могут вступить в реакцию с чувствительными к действию света материалами, увеличивая степень их общего фотохимического повреждения.
3.Экспериментальная часть.
3.1.Методики изготовления красок.
Получение баритовых белил.
Готовят 50 мл 1М раствора хлорида бария и 50 мл молярного раствора сульфата натрия. Раствор хлорида бария сливают в химический стакан. Приливают 50 мл чистой воды и нагревают до 70-80С. При непрерывном перемешивании стеклянной палочкой приливают 50 мл раствора сульфата натрия. Дают раствору отстояться. Потом сливают жидкость находящуюся под осадком, приливают чистой воды, перемешивают, дают отстояться и затем фильтруют. Осадок высушивают. Реакция получения пигмента:
BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4 + 2NaCl
Получение охры.
Готовят 100 мл 1М раствора железного купороса и 100 мл раствора, содержащего 7,5 г гашеной извести. Оба раствора сливают при перемешивании и дают жидкости отстояться. Полученный осадок фильтруют. Промывают и высушивают в сушильном шкафу. После высушивания осадок прокаливают. Реакции получения пигмента:
FeSO4 + Ca(OH)2 = Fe(OH)2 + CaSO4
4Fe(OH2) + O2 + H2O = 4Fe(OH)3
2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O (реакция происходит при температуре)
Fe(OH)2 = FeO + H2O (реакция происходит при температуре)
Получение железного сурика.
Готовят 100 мл молярного раствора железного купороса и 100 мл молярного раствора щавелевокислого аммония или натрия. К приготовленному раствору железного купороса приливают раствор соли щавелевой кислоты. После отстаивания раствор сливают с осадка, промывают водой и отфильтровывают.
Промытый осадок прокаливают в фарфоровой чашке при температуре 200-300С при тщательном перемешивании. Реакция получения пигмента:
FeSO4 + Na2C2O4 = Na2SO4 + FeC2O4
Получение бременской голубой.
К 100 мл 1М раствора медного купороса приливают такой же объем одномолярного раствора гидрооксида натрия. После отстаивания раствор сливают с осадка и к последнему добавляют при энергичном перемешивании 16 мл 25%ного раствора гидрооксида натрия. Немедленно промывают полученный осадок холодной водой для удаления растворимых соединений. Фильтруют и просушивают при комнатной температуре. Реакция получения пигмента:
CuSO4 + 2NaO4 = Cu(OH)2 + Na2SO4
Получение берлинской лазури.
Готовят 100 мл 1М раствора хлорида железа (3) и 75 мл раствора желтой кровяной соли. Полученный раствор хлорида железа переливают в стакан и нагревают до60-70С, прибавив немного соляной кислоты, чтобы при нагревании не выпадал осадок гидрооксида железа(3). В другом стакане нагревают до такой же температуры раствор желтой кровяной соли. В третьем стакане емкостью 300 мл нагревают 50 мл воды. Затем оба раствора сливают тонкими струями в стакан с чистой водой при тщательном перемешивании. После того как растворы слиты, их нужно мешать в течение 10 минут, а затем оставить до следующего дня. Когда краска осядет, раствор сливают, фильтруют и промывают осадок. Высушивать осадок необходимо при температуре не выше100С. Реакция получения пигмента:
4FeCl3 + 3K4[Fe(CH)6] = Fe4[Fe(CH)6]3↓ + 12KCl
3.2.Результаты исследования:
Проведя выше описанные эксперименты, я изготовила краски. Краски получились яркие и насыщенные, но к сожалению не очень устойчивые. Так, как в мои задачи входило нарисовать самодельными красками картину, я попросила девочку, которая учится в художественной школе нарисовать ими картину. Когда, она рисовала, то отметила: краски плохо растворимы, и очень густы по своей консистенции. Когда картина высохла, то краски, стали осыпаться. Потому, что когда пигмент высох он стал скомканным. И мне пришлось его толочь, и к сожалению, не получилось сделать пигмент мелкодисперсным.Изготовить краски самим вполне возможно, но это очень долгий и трудный процесс.
6.Выводы:
1. Минеральные краски использовались с древнейших времен. Первые сведения об их использовании относятся к каменному веку. Наиболее древними считаются: желтые, красные, белые, синие, черные краски. В настоящее время ассортимент красок значительно расширился. Наряду с натуральными минеральными красителями, сейчас используют искусственно синтезируемые, которые, по качеству, порой превосходят натуральные (более яркие и устойчивые).
2. Минеральные краски различны по своему химическому составу. Многие красящие пигменты содержат в своём составе различные оксиды и соли металлов.
3. Причиной разрушения произведений живописи являются следующие факторы : температура ,влажность, состав воздуха ,свет ,а также несовместимость красок ,недостаточно высокое их качество .
4. Некоторые краски можно изготовить в школьной лаборатории, но это очень длительный и трудоемкий процесс. К тому же краски получаются не очень устойчивыми.
Список информационных ресурсов.
1.Аликберова Л. Ю.Занимательная химия .Книга для учащихся, учителей и родителей. Москва ,АСТ-ПРЕСС ,2002
2.Кульман А .Г.Общая химия ,издание 2-е ,переработанное .Москва ,Колос ,1968
3.Одноралов Н. В.Материалы в изобразительном искусстве : пособие для учителей . – Москва ,1983
4.Тютюнник В. В. Материалы и техника живописи .Москва ,издательство академии художеств,1962
5.Энциклопедический словарь юного химика /Сост. Крицман В. А. ,Стаценко В. В. Москва ,Педагогика, 1982
6.Л.Мельникова. Великие художники, ООО «Издательский дом КП», г. Москва,2009
7.http://bibliotekar.ru/(электронный ресурс)
8.http://jewelleri.org.ua./ электронный ресурс)
9.http://artdosug.ru/( электронный ресурс)
10.http://www.sienna.ru/( электронный ресурс)
11.http://hudozhnikam.ru/( электронный ресурс)
11.http://www.wikiznanie.ru/( электронный ресурс)
12.http://worldleonard.h1.ru/( электронный ресурс)
13.http://geo.web.ru/ (электронный ресурс)
14.http://www.krugosvet.ru/( электронный ресурс)
15.http://alhimik.ru/( электронный ресурс)
16.http://art.1september.ru/ (электронный ресурс)
17.http://tehnojuk.ru(/ электронный ресурс
18.http://www/gerodot.ru/(электронный ресурс)
6.Приложение