SYNTÉZA PIGMENTOV
...
Pri pohľade na tieto obrázky si zrejme povieš, aké sú jednoduché a takmer jednofarebné... áno, je to tak. A predsa sú výnimočné. Ich jedinečnosť spočíva práve vo farbách, ktorými sú maľované. Sú to farby, ktoré sme syntetizovali na našom chemickom krúžku Kremík. Podarilo sa nám pripraviť niekoľko odtieňov zelenej, červenohnedú, čiernu, modrú a čierny a modrý atrament. Práškové pigmenty sme spojili vajíčkovo-olejovým pojivom a tak vznikla farba podobná tempere, ktorá sa dá štetcom nanášať na podklad, papier.
Vyskúšali sme si, že tieto vlastnoručne pripravené farby skutočne maľujú. Aj keď sme museli obrázky prispôsobiť odtieňom, ktoré sme mali k dispozícii, sú určite parádne, pretože sú naše.
V nasledujúcich riadkoch nájdeš nami odskúšané recepty/postupy na prípravu niekoľkých pigmentov. Ako si zo syntetizovaných pigmentov pripraviť farbu vhodnú k nanášaniu na papier sa dozvieš v materiály Temperová farba.
Malachitová zeleň
Dihydroxid-uhličitan dimeďnatý sa vyskytuje v prírode vo forme zeleného minerálu malachitu (farba sa môže meniť od svetlozelenej až po čiernozelenú). Z chemického hľadiska je to kombinácia uhličitanu meďnatého a hydroxidu meďnatého, CuCO3·Cu(OH)2. Malachit sa používal ako minerálny pigment v zelených farbách od staroveku. Je veľmi málo rozpustný vo vode. Jeho syntéza je veľmi jednoduchá.
Pomôcky: |
hodinové sklíčka, váhy, trecia miska, kadička, trojnožka, sieťka, kahan alebo varič, chemická lyžička, sklená tyčinka, odmerný valec, aparatúra na filtráciu |
Chemikálie: |
pentahydrát síranu meďnatého, hydrogenuhličitan sodný , destilovaná voda |
Postup: |
|
CuSO4.5H2O + NaHCO3 → CuCO3Cu(OH)2 + Na2SO4 + CO2 + H2O
TIPY:
- Ďalší minerál obsahujúci meď je sýtomodrý azurit. V prírode sa vyskytuje spolu s malachitom. Renesanční maliari ho používali na znázornenie jasnej modrej oblohy. Tento pigment je ale nestabilný na vzduchu, vo vlhkom a zásaditom prostredí, preto sa časom mení na zelený malachit. A to je dôvodom, prečo napríklad obloha v Michelangelových maľbách po rokoch ozelenela.
- Azurit môžeš pripraviť rovnakým spôsobom ako malachit, ale musíš pracovať rýchlejšie a pri nižšej teplote, zmes nezahrievať a hneď prefiltrovať a premyť vodou. Ak by vzniknutý azurit ostal v roztoku, reakcia by pokračovala a vznikol by malachit.
- Pokiaľ sa ti podarí zmes v kadičke zohriať až príliš a stmavne, nič to, získaš ďalší pigment sivozelenej farby
Octan meďnatý
Octan meďnatý, modrozelený pigment môžeš pripraviť z malachitu.
Cu2CO3(OH)2 + CH3COOH → Cu(CH3COO)2 + H2O + CO2
Pomôcky: |
hodinové sklíčko, kadička, váhy, aparatúra na odparovanie, chemická lyžička, sklená tyčinka, odmerný valec, aparatúra na filtráciu |
Chemikálie: |
dihydroxid-uhličitan dimeďnatý, 15% kyselina octová |
Postup: |
|
TIPY:
- Octan meďnatý je chemická zlúčenina, o ktorej som už písala v materiály Patina na minci obsahujúcej meď. V uvedenom príspevku si môžeš pozrieť fotografie kryštálikov octanu meďnatého cez mikroskop, alebo aj video rastu kryštálikov na medenom povrchu mincí.
Berlínska modrá
Berlínska alebo Pruská modrá je prvé syntetické farbivo známe už od roku 1706, pripravené prvý krát v Berlíne náhodne pri pokusoch s oxidáciou železa. V 18. storočí sa stala často používanou a veľmi obľúbenou modrou farbou v maľbách.
Pomôcky: |
hodinové sklíčka, váhy, kadička, chemická lyžička, sklená tyčinka, odmerné banky, aparatúra na filtráciu |
Chemikálie: |
síran železitý, hexakyanoželeznatan draselný, destilovaná voda |
Postup: |
|
FeSO4 + K3[Fe(CN)6] → Fe + K2SO4 + Fe4[Fe(CN)6]3
TIPY:
- Berlínska modrá je veľmi jemný modrý pigment, ktorého častice nie sú vo vode rozpustné. Tvorí koloidný vodný roztok. Tento koloidný roztok môžeš použiť ako modrý atrament a nanášať ha na papier pierkom.
Oxid meďnatý
Oxid meďnatý v podobe čierneho prášku sa používa ako farbivo do náterov a glazúr v keramike. Hoci čierny atrament vieme pripraviť z dubienok (Dubienkový atrament), niekedy sa zíde aj hustejšia čierna farba.
Pomôcky: |
hodinové sklíčko, chemická lyžička, váhy, kadičky, sklená tyčinka, kahan, zápalky, trojnožka, sieťka alebo varič, odmerný valec, aparatúra na filtráciu |
Chemikálie: |
pentahydrát síranu meďnatého, uhličitan draselný, destilovaná voda |
Postup: |
|
CuSO4·5H2O + K2CO3 → CuO + K2SO4 + CO2 + H2O
TIPY:
- Oxid meďnatý vytvorí v kadičke súvislú vrstvu usadeniny, ktorá počas varenia zmesi bráni uniku bubliniek. Preto občas dochádza k „vybuchnutiu“ usadeniny, čo môže byť nebezpečné vzhľadom na to, že zmes je horúca. Aby si tomu predišiel, musí byť vrstva usadeniny čo najtenšia, preto použi hlbšiu kadičku s veľkým priemerom a zmes v občas premiešavaj sklenou tyčinkou.
- Oxid meďnatý tvorí čiernu vrstvičku na medených predmetoch, napr. medených sochách, nádobách, minciach. Je súčasťou patiny, ktorá chráni medené objekty pred koróziou (viac v materiáloch Oxid meďnatý a Patina na minci obsahujúcej meď).
Oxid meďný
Oxid meďný sa v prírode nachádza ako minerál kuprit. Na rozdiel od väčšiny ostatných minerálov medi zelenej farby je kuprit červený. Aj pigment Cu2O, ktorý sa používa najmä v keramike, je červenej farby.
Pomôcky: |
hodinové sklíčka, chemická lyžička, váhy, kadičky, sklená tyčinka, vodný kúpeľ, odmerný valec, aparatúra na filtráciu za zníženého tlaku, pipeta |
Chemikálie: |
pentahydrát síranu meďnatého, glukóza, vínan sodno-draselný, 20% roztok hydroxidu sodného, destilovaná voda |
Postup: |
|
CuSO4 .5 H2O + C6 O6 H12 + NaOH → Cu2O + Na2SO4 + C6O7H11Na + H2O
Postupná premena farby reakčnej zmesi až do vytvorenia červenooranžového Cu2O
Oxid železitý
Hnedočervený pigment oxid železitý sa v prírode vyskytuje ako minerál hematit. Okrem využitia v umeleckej výtvarnej sfére sa tento pigment pridáva ako farbivo aj do kozmetických prípravkov červenej farby.
Pomôcky: |
hodinové sklíčka, chemická lyžička, váhy, kadičky, sklená tyčinka, odmerný valec, aparatúra na filtráciu za zníženého tlaku, keramický kelímok na žíhanie, kahan, trojnožka, sieťka |
Chemikálie: |
heptahydrát síranu železnatého, uhličitan sodný, destilovaná voda |
Postup: |
|
FeSO4 + Na2CO3 → FeCO3 + Na2SO4
FeCO3 + O2 → Fe2O3 + CO2
POPREMÝŠĽAJ, VYHĽADAJ, ZISTI a POPÍŠ…
- Reakciu prípravy každého pigmentu je možné zobraziť chemickou rovnicou. Nasledovné chemické rovnice je potrebné vyrovnať a priradiť správne názvy vzniknutých pigmentov.
CuSO4.5H2O + NaHCO3 → CuCO3Cu(OH)2 + Na2SO4 + CO2 + H2O |
octan meďnatý |
Cu2CO3(OH)2 + CH3COOH → Cu(CH3COO)2 + H2O + CO2 |
oxid meďný |
FeSO4 + K3[Fe(CN)6] → Fe + K2SO4 + Fe4[Fe(CN)6]3 |
oxid meďnatý |
CuSO4·5H2O + K2CO3 → CuO + K2SO4 + CO2 + H2O |
oxid železitý |
CuSO4 .5 H2O + C6 O6 H12 + NaOH → Cu2O + Na2SO4 + C6O7H11Na + H2O |
malachit |
FeSO4 + Na2CO3 → FeCO3 + Na2SO4 FeCO3 + O2 → Fe2O3 + CO2 |
Berlínska modrá |
- Pri príprave pigmentov si použil aj hydráty solí. Uveď ktoré – napíš ich chemický aj triviálny názov a chemický vzorec.
- V príprave jedného pigmentu bola potrebná hydrogensoľ. Uveď jej chemický aj triviálny názov a chemický vzorec.
- Z chemického hľadiska je malachit tvorený dvoma chemickými zlúčeninami medi. Uveď ktorými – chemický názov aj chemický vzorec.
- Popremýšľaj čím sú typické zrážacie reakcie, čo je ich produktom. Pozoroval si v rámci prípravy niektorého pigmentu zrážaciu reakciu? Opíš.
- Z uvedených chemických reakcií vypíš všetky oxidy a hydroxidy – uveď chemický vzorec s oxidačnými číslami a chemický názov každého oxidu.
- Napíš chemické názvy a doplň oxidačné čísla prvkov v chemických vzorcoch týchto solí:
FeSO4 ....................................................
Na2CO3....................................................
K2SO4 ....................................................
K2CO3....................................................
Na2SO4....................................................
FeCO3....................................................
- Uveď názvy a chemické vzorce kyselín, z ktorých sú odvodené soli z predchádzajúcej úlohy.
- V chemickej reakcii FeCO3 + O2 → Fe2O3 + CO2
dochádza k zmene oxidačných čísel niektorých prvkov. Uveď o aký typ chem. reakcie sa jedná. Doplň oxidačné čísla všetkých prvkov.
Napíš čiastkové deje oxidácie a redukcie.
- Pri syntéze Berlínskej modrej si potrebuješ vopred pripraviť roztoky určitej koncentrácie.
- Vypočítaj hmotnosť síranu železitého potrebnú k príprave 100 ml vodného roztoku s koncentráciou 0,05 mol/dm3.
- Vypočítaj hmotnosť hexakyanoželeznatanu draselného potrebnú k príprave 100 ml vodného roztoku s koncentráciou 0,05 mol/dm3.
- Vpočítaj koľko percentné roztoky pripravíš:
- Rozpustením 5,4 g CuSO4.5H2O v 175 ml destilovanej vody.
- Rozpustením 19,7 g glukózy v 210 ml destilovanej vody.
- Rozpustením 2,8 g K2CO3 v 45 ml destilovanej vody.
- Rozpustením 30 g zelenej skalice v 100 ml vody.
- Rozpustením 11,4 g uhličitanu sodného v 100 ml vody.
- Vypočítaj hmotnosť vzniknutého oxidu meďnatého, ak si na jeho prípravu použil 2,8 g uhličitanu draselného. Chemická reakcia beží podľa chemickej rovnice (nezabudni rovnicu vyrovnať):
CuSO4·5H2O + K2CO3 → CuO + K2SO4 + CO2 + H2O
- Uveď rozdiel medzi filtráciou cez hladký a skladaný filtračný papier.
- Pokús sa opísať priebeh filtrácie za zníženého tlaku.
- Vysvetli, opíš proces dekantácie.