Predmet: Výtvarná výchova

Vzdelávacia oblasť: PREMENY LÁTOK
Tematický celok:  SPOZNÁVANIE CHEMICKÝCH REAKCIÍ V NAŠOM OKOLÍ
Téma: ZÁKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI; CHEMICKÁ REAKCIA, REAKTANT, PRODUKT; HORENIE, PLAMEŇ

Vieš, že dôkazom existencie ohňa na našej Zemi sú ložiská dreveného uhlia? Vznikli dôsledkom rozsiahlych lesných požiarov spôsobených pravdepodobne dopadom meteoritov na našu Zem. Najstaršie fosílne drevené uhlie pochádza z obdobia spodného Devónu (pred viac ako 350 miliónmi rokov). Trvalo ešte veľmi dlho, kým sa človek naučil vytvoriť, založiť, kontrolovať a  využívať oheň pre svoj prospech. Oheň sa stal zdrojom tepla aj svetla.

Témou HORENIE a PLAMEŇ sme sa už zaoberali.

Dokonca aj mandarinkovú či pomarančovú sviečku už vieš pripraviť.

V tejto lekcii nájdeš jej menšie vylepšenie a vyrobíš si užitočný, voňavý dekoračný svietiaci predmet.

Pomôcky:

pomaranč alebo mandarínka, nožík, lyžica, zápalky, nehorľavá podložka, vykrajovacie malé formičky

Chemikálie:

olej – slnečnicový, repkový, olivový, ľanový…

Postup: 

1. Mandarínku alebo pomaranč prekroj na polovicu.
2. Z oboch polovičiek opatrne vyber dužinu tak, aby si neporušil šupku a v strede jednej polky ostali biele neporušené vlákna. Tie budú tvoriť „knôt“ sviečky.
3. Do polovičky bez „knôtu“ vykrajovacou formičkou vykroj otvory – jeden väčší v strede a niekoľko menších dookola.
4. Polovičku s „knôtom“ naplň olejom.
5. „Knôt“ namoč do oleja – aby ním nasiakol.
6. Svietnik polož na nehorľavú podložku a zapáľ (môže to chvíľku trvať, kým sa olej zohreje).
7. Svietnik prikry povykrajovanou polkou.

TIPY:

• Kúsky pomarančovej/mandarínkovej šupky, ktoré si vykrojil v podobe hviezdičiek, srdiečok, kvietkov… môžeš usušiť a použiť aj neskôr ako dekoráciu (do adventného svietnika, k Vianociam…)
• Pomarančový/mandarínkový svietnik vonia počas horenia už sám o sebe. Ak chceš jeho vôňu zintenzívniť, prikvapni do oleja pár kvapiek esenciálneho oleja (škorica, citrus, vanilka či iné.)
• Vrchný otvor na lampášiku musí byť vykrojený dostatočne veľký, aby šupka neobhorela od plameňa lampášika.
• Dbaj na bezpečnosť a nikdy nenechávaj svietnik horieť bez dohľadu a mimo nehorľavej podložky.

POPREMÝŠĽAJ, VYHĽADAJ, ZISTI a POPÍŠ…

1. Zisti, ako vzniká drevené uhlie a prečo je pri jeho vzniku dôležitý oheň.
2. Popremýšľaj, aký význam mohol mať pre pračloveka oheň.
3. Olej, ktorý pridávaš do svietnika má rovnakú úlohu ako vosk sviečky. Vysvetli. Horel by knôt bez oleja alebo bez vosku?
4. Popremýšľaj, čo by sa stalo, keby si pomarančový/mandarínkový svietnik prikryl polovičkou bez otvorov. Vysvetli, akú úlohu (okrem dekoračnej) spĺňajú otvory, ktoré si do tejto polovičky povykrajoval. Myslíš, že by malo význam spraviť otvorov viac?
5. Rastlinné oleje obsahujú nenasýtené mastné kyseliny. V repkovom alebo v olivovom oleji je najviac kyseliny olejovej C₁₇H₃₃COOH, v slnečnicovom či v ľanovom zase kyselina linolová C₁₇H₃₁COOH.

Chemické reakcie horenia týchto organických kyselín môžeme zapísať nasledovnými chemickými rovnicami:

kyselina olejová       C₁₇H₃₃COOH  +  O₂  →  CO₂   +   H₂O

kyselina linolová      C₁₇H₃₁COOH  +  O₂  →  CO₂   +   H₂O

Pokús sa tieto chemické rovnice vyrovnať.

6. Uveď čo je produktom horenia oleja obsahujúceho uvedené organické kyseliny.
7. Vymenuj podmienky horenia a uveď akým konkrétnym spôsobom boli v tomto experimente splnené.

Vzdelávacia oblasť: VÝZNAMNÉ CHEMICKÉ PRVKY A ZLÚČENINY; CHEMICKÉ VÝPOČTY

Tematický celok: NÁZVOSLOVIE A VLASTNOSTI VYBRANÝCH ANORGANICKÝCH CHEMICKÝCH ZLÚČENÍN; LÁTKOVÉ MNOŽSTVO, MOLÁRNA HMOTNOSŤ

Téma: OXIDY, HYDROXIDY, KYSELINY, SOLI; LÁTKOVÉ MNOŽSTVO, MOLÁRNA HMOTNOSŤ

Malachit a azurit sú minerály, ktoré sa v prírode nachádzajú spolu, často v tých istých kameňoch.

Farba azuritu sa mení od tmavej modrej až po bledomodrú so zelenkastým podtónom. Hoci jeho výskyt v prírode bol známy už dávno pred našim letopočtom, príležitostné používanie azuritu ako farebného pigmentu začalo u Egypťanov v časoch egyptských dynastií. Azuritová nebeská modrá sa až v období renesancie stala obľúbenou medzi umelcami. V podobe tempery a neskôr aj olejovej farby sa používala do 18. storočia, kedy ju nahradila synteticky vyrobená Pruská alebo Berlínska modrá.

Azuritový pigment sa získaval mletím prírodného kameňa a podľa hrúbky častíc nadobúdal tóny modrej od tmavých hrubo mletých zrniek až po svetlejší jemne mletý prášok. Na svetle je stabilný, ale citlivosť na teplo, vlhkosť a alkalické prostredie spôsobuje jeho premenu na malachitovú zeleň. To vysvetľuje farebnú zmenu oblohy na mnohých renesančných obrazoch z nebeskej modrej časom na zelenkastú.

Zaujímavé je pozorovať, ako sa mení farba azuritu na zelené tóny po pridaní vaječno-olejového pojiva pri príprave tempery (Temperová farba).

Malachit sa vyskytuje v prírode vo forme zeleného minerálu, ktorého farba sa môže meniť od svetlozelenej až po čiernozelenú. Podobne ako azurit aj malachit už poznali starí Egypťania. Okrem v náhrobných maľbách našiel tento farebný pigment využitie i v očných tieňoch Egypťanov. Od obdobia stredoveku sa v maľbách európskych maliarov vyskytuje spoločne s azuritom, a to približne do konca 18. storočia, kedy ho postupne vytlačili syntetické zelené pigmenty. Hoci je malachit chemicky podobný azuritu, je stabilný na svetle, v teple aj vo vlhkom a alkalickom prostredí.

Chemický vzorec AZURITU:     2CuCO₃Cu(OH)₂ alebo Cu₃(CO₃)₂(OH)₂

Chemický vzorec MALACHITU: CuCO₃Cu(OH)₂

Z chemického hľadiska sú oba minerály kombináciou uhličitanu meďnatého a hydroxidu meďnatého. Odlišujú sa však v ich množstve a pomere. Malachit aj azurit majú svoju typickú farbu vďaka meďnatým katiónom. To, že je ich farba odlišná, súvisí s jedinečným štruktúrnym spojením a usporiadaním katiónov medi s uhličitanovými (CO₃^2-) a hydroxidovými (OH^–) iónmi v priestore. Štruktúra azuritu pohlcuje a odráža svetlo inej vlnovej dĺžky ako štruktúra malachitu, čo my v konečnom dôsledku vnímame ako rôznu viditeľnú farbu pigmentov.

Chemickú reakciu premeny azuritu na malachit vo vlhkom a alkalickom prostredí môžeme napísať nasledovne:

2CuCO₃Cu(OH)₂ → CuCO₃Cu(OH)₂ + Cu²⁺ + CO₃^2-

Príprava Azuritu a malachitu

Pomôcky:

kadičky vyššia a širšia, hodinové sklíčko, Petriho misky, váhy, trecia miska, trojnožka, sieťka, kahan alebo varič, chemická lyžička, sklená tyčinka, odmerný valec, aparatúra na filtráciu

Chemikálie:

pentahydrát síranu meďnatého,  hydrogenuhličitan sodný , destilovaná voda

Postup – AZURIT: 

1. Do vyššej kadičky odmeraj 50ml vody, neohrievaj.
2. 6,3 g CuSO₄.5H₂O spolu so 4,8 g NaHCO₃ zosyp do trecej misky, premiešaj a najemno rozotri.
3. Zmes postupne po malých dávkach pridávaj do vody v kadičke.
4. Vzniknutú modrú zrazeninu prefiltruj cez hladký filter (nepremývaj vodou).

Postup – MALACHIT: 

1. Do vyššej kadičky odmeraj 50ml vody a ohrej na cca 50°C.
2. 6,3 g CuSO₄.5H₂O spolu so 4,8 g NaHCO₃ zosyp do trecej misky, premiešaj a najemno rozotri.
3. Zmes postupne po malých dávkach pridávaj do zohriatej vody v širokej kadičke.
4. Zmes v kadičke prikrytú hodinovým sklíčkom nechaj variť niekoľko minút, až kým sa nevytvorí zelená zrazenina.
5. Vzniknutú zelenú zrazeninu prefiltruj cez hladký filter a premy horúcou vodou.

CuSO₄.5H₂O + NaHCO₃ → CuCO₃Cu(OH)₂ + Na₂SO₄ + CO₂ + H₂O

TIPY:

• Vodu v postupe prípravy azuritu nezohrievaj, pretože azurit je citlivý na teplotu a skôr by sa premenil na malachit.
• Azurit počas filtrácie nepremývaj vodou, pretože väčšie množstvo vody by tiež mohlo spôsobiť premenu azuritu na malachit.
• Po pridaní celého množstva zmesi modrej skalice a sódy bikarbóny do reakčnej zmesi je potrebné modrý azurit čím skôr prefiltrovať, pretože jeho dlhšie ponechanie vo vodnom prostredí by mohlo spôsobiť premenu na zelený malachit.
• Obsah kadičky s reakčnou zmesou môžeš po každom vsypaní zmesi modrej skalice a sódy bikarbóny premiešať a následne prikryť hodinovým sklíčkom (aby reakčná zmes nevyšumela von).
• Pokiaľ sa ti podarí zmes v kadičke zohriať až príliš a stmavne, nič to, získaš ďalší odtieň pigmentu sivozelenej farby
• Vzájomným miešaním pigmentov získaš nové farebné odtiene.

POPREMÝŠĽAJ, VYHĽADAJ, ZISTI a POPÍŠ…

1. Reakciu prípravy pigmentu MALACHITU zapíšeš chemickou rovnicou, ktorú je potrebné vyrovnať.

CuSO₄.5H₂O + NaHCO₃ → CuCO₃Cu(OH)₂ + Na₂SO₄ + CO₂ + H₂O

2. Z vyššie uvedenej chemickej rovnice vypíš všetky reaktanty. Napíš ich chemický aj triviálny názov (ak taký majú).

3. Z vyššie uvedenej chemickej rovnice vypíš všetky produkty. Napíš ich chemický aj triviálny názov (ak taký majú).

4. Z chemického hľadiska sú malachit aj azurit tvorené dvoma chemickými zlúčeninami medi. Uveď ktorými – chemický názov aj chemický vzorec.

5. Popremýšľaj čím sú typické zrážacie reakcie, čo je ich produktom. Pozoroval si v rámci prípravy pigmentov zrážaciu reakciu? Opíš.

6. V procese prípravy si použil hydrogensoľ aj hydrát soli. Napíš, ktoré chemické zlúčeniny to boli – chemický názov aj chemický vzorec.

7. Počas prípravy pigmentov azuritu aj malachitu si v kadičke mohol pozorovať tvorbu a únik bubliniek z reakčnej zmesi. Vysvetli pôvod bubliniek a ich chemické zloženie – uveď chem. názov a chem. vzorec.

8. Chemickú reakciu premeny azuritu na malachit môžeš znázorniť nasledovne:

Cu₃(CO₃)₂(OH)₂ → CuCO₃Cu(OH)₂ + Cu²⁺ + CO₃^2-

Vypočítaj molárnu hmotnosť azuritu a tiež molárnu hmotnosť malachitu.
Koľko gramov malachitu vznikne z 5 g azuritu?

9. Pomenuj častice Cu²⁺ a CO₃^2-.

10. Uveď ktorá častica je primárnou príčinou typickej farby azuritu rovnako ako aj malachitu.

11. Vysvetli, prečo je farba azuritu odlišná od farby malachitu.

12. Opíš čo spôsobuje, urýchľuje premenu azuritu na malachit.

13. Vysvetli, prečo je obloha na mnohých renesančných maľbách zelenkastej farby a aká bola jej pôvodná farba.

14. Uveď aké iné využitie malachitu ako pigmentu okrem maľby poznali Egypťania.

Vzdelávacia oblasť: LÁTKY A ICH VLASTNOSTI
Tematický celok: ZMESI A CHEMICKY ČISTÉ LÁTKY
Téma: CHEMICKY ČISTÁ LÁTKA A ZMES – ROVNORODÁ A RÔZNORODÁ

Práškové pigmenty, ktoré si pripravíš podľa postupov v materiáli Syntéza pigmentov, môžeš zmiešať s vajíčkovo-olejovým pojivom a tak vznikne farba podobná klasickej tempere, ktorou môžeš maľovať. 

Slovo TEMPERA pochádza z latinského slova DISTEMPERARE, čo znamená „dôkladne premiešať“ a spája sa aj so slovom STEMPERARE z talianskeho slova „zriediť, rozpustiť“. Označuje trvalé, rýchloschnúce maliarske médium, ktoré pozostáva z farebných pigmentov zmiešaných so spojivom rozpustným vo vode. Týmto spojivom bol najčastejšie vaječný žĺtok. To, že sú temperové maľby veľmi trvanlivé, dokazujú stále existujúce diela z prvého storočia nášho letopočtu, ktoré pochádzajú z Egypta (egyptské sarkofágy). Temperová farba bola hlavným maliarskym médiom tabuľovej maľby takmer každého maliara v období európskeho stredoveku a ranej renesancie. Používal ju napríklad aj významný renesančný maliar Michelangelo. Hoci je tempera farba trvalá, nie je pružná (vyžaduje pevné drevené dosky), preto na plátne napnutom na ráme praská a opadáva. Temperu v 16. storočí postupne nahradila pružnejšia olejomaľba. Napriek tomu tempera vytrvala ako tradičné médium na maľovanie ikon v chrámoch v pravoslávnom Grécku i Rusku dodnes.

Tempera, ktorú pripravíš podľa nižšie uvedeného postupu, obsahuje okrem vaječného žĺtka aj olej. Olej sa pridával do tempery aj v minulosti. Takáto farba sa nazývala TEMPERA GRASSA (v preklade „tučná“ tempera) a predstavovala prechod od klasickej vaječnej tempery k olejomaľbe. Tempera grassa obsahuje olej s vaječným žĺtkom v pomere 1:1. Dôležitým krokom v jej príprave bolo dôkladné premiešanie zmesi a tak vytvorenie emulzie, do ktorej sa následne vmiešal jemne rozotretý pigment.

Pomôcky:

váhy, hlbšia trecia miska, sklená tyčinka, pipeta, odmerný valec, šľahač/mixér, štetce, kresliaci kartón, maliarska paleta

Chemikálie:

vaječný žĺtok, olej ľanový, destilovaná voda, rôzne pigmenty (Syntéza pigmentov)

Postup: 

1. Do hlbšej misky vlož vaječný žĺtok oddelený od bielka a zisti jeho hmotnosť.
2. K vaječnému žĺtku pridaj ľanový olej v hmotnostnom pomere 1:1
3. K zmesi pridaj destilovanú vodu v hmotnostnom pomere 1:1:1 (žĺtok : olej : voda)
4. Zmes dôkladne vyšľahaj pomocou šľahača
5. Pigmenty (Syntéza pigmentov) rozotri na jemný prášok a nasyp na maliarsku paletu
6. Do každého pigmentu kvapni pár kvapiek vajíčkovo-olejovej zmesi a dôkladne premiešaj, aby vznikla hladká pasta.

Vianočné pohľadnice, ktoré namaľovali žiaci našou vaječno-olejovou temperou

TIPY:

• Na prípravu vaječno-olejovej tempery sa používa ľanový olej, pretože ľahko vsakuje do podkladového materiálu, na ktorý sa tempera nanáša. Ak ho však nemáš, pokojne môžeš použiť aj repkový či slnečnicový olej, ale pridaj ho o niečo menej.
• Práškové pigmenty dôkladne rozotri, aby v tempere nevznikali hrudky ale bola hladká
• Pokiaľ je tempera príliš tuhá, môžeš ju zriediť pridaním väčšieho množstva vajíčkovo-olejového pojiva, prípadne pár kvapkami vody
• Pripravené temperové farby môžeš medzi sebou miešať aj v tekutej podobe na palete alebo priamo na papieri.

Vianočné pohľadnice, ktoré namaľovali žiaci našou vaječno-olejovou temperou

POPREMÝŠĽAJ, VYHĽADAJ, ZISTI a POPÍŠ…

1. Prečítaj si v úvode, čo znamená slovo TEMPERA a pokús sa vysvetliť, ako význam slova súvisí s temperovou farbou.
2. Uveď aké najstaršie diela maľované temperou existujú.
3. Vysvetli prečo sú temperové maľby trvácne.
4. Uveď ktorý známy renesančný umelec používal temperové farby.
5. Popremýšľaj ktorá vlastnosť tempery je príčinou, že nie je vhodná k použitiu na maliarske plátno, ale skôr na pevné povrchy. Čo sa s temperovou farbou na plátne po čase môže stať?
6. Tempera GRASSA je špeciálny druh tempery. Vysvetli, čím sa odlišuje od pôvodnej tempery.
7. Opíš čo sa stane, keď zmiešaš vaječný žĺtok s olejom. Aký druh zmesi vznikne?
8. Zmení sa druh zmesi, keď k vaječnému žĺtku a oleju pridáš vodu?
9. Každý pigment, z ktorého pripravuješ temperu má svoj chemický názov. (Syntéza pigmentov). Urči či čistý pigment predstavuje zmes alebo chemicky čistú látku.
10. Opíš čo sa stane s práškovým pigmentom po zmiešaní s vaječno-olejovým pojivom. Aký druh zmesi vznikne?
11. Zisti či sú pigmenty, ktoré používaš na prípravu tempery rozpustné vo vode.
12. Vysvetli čo značí hmotnostný pomer 1:1.

Vzdelávacia oblasť: ORGANICKÉ LÁTKY
Tematický celok: ORGANICKÉ LÁTKY V ŽIVÝCH ORGANIZMOCH
Téma: PRÍRODNÉ LÁTKY

Farby použité v obraze dokážu navodiť jeho atmosféru a náladu rovnako ako jeho téma. Monochromatické maľby, ktoré využívajú odtiene len jednej farby sú vynikajúcim príkladom toho, ako môžu umelci vytvárať podmanivé diela len s obmedzenými zdrojmi. Výber farby môže vyvolať rôzne emócie a dať umeleckému dielu úplne nový význam.

Najstaršie maľby, ktoré kedy boli na Zemi vytvorené, boli tiež monochromatické. Limitovaná paleta farieb v tej dobe siahala od žltej, okrovej cez najrozmanitejšie odtiene červenej a hnedej až po čiernu. Napriek tomu keď napríklad jaskyňu Lascaux vo Francúzsku navštívil významný španielsky maliar a sochár Pablo Picasso, bol uchvátený a šokovaný krásou monochromatických nástenných malieb a kresieb, ktoré videl. 

Hoci sa monochromatické maľby stali najobľúbenejšími až v súčasnom období, v histórii umenia je možné nájsť veľa vzácnych obrazov od slávnych umelcov, ktorí vytvárali umelecké diela len s jednou dominantnou farbou. Patrí k nim napríklad obraz „La Scapigliata“ od Leonarda da Vinci alebo „Portrét mladého dievčaťa“ od Pierra Augusta Renoira, či celé Picassovo modré obdobie.

Monochromatické výtvarné práce, ktoré si môžeš sám vytvoriť podľa nižšie uvedeného postupu, budú v odtieňoch farieb oranžovohnedých doplnené a zvýraznené čiernou.

Pomôcky:

kadička 4ks, štetec 4ks, kartón/tvrdý alebo akvarelový papier, rýchlovarná kanvica

Chemikálie:

čierny čaj, zelený čaj, bylinkový čaj, roztok octanu železnatého, voda, dubienkový atrament

Postup: 

1. Priprav si tri kadičky a do každej z nich zalej vriacou vodou jeden čaj – čierny, zelený, bylinkový. Nechaj pár minút vylúhovať.
2. Do štvrtej kadičky nalej roztok octanu železnatého, ktorý pripravíš podľa postupu uvedenom v lekcii Atrament pripravený z oranžových kryštálikov.
3. Na kúsok papiera vyskúšaj farebné odtiene, ktoré je možné dosiahnuť po zmiešaní čaju a roztoku octanu železnatého.
4. Čiernu farbu získaš z dubienkového atramentu, ktorý pripravíš podľa postupu uvedenom v lekcii Dubienkový atrament

VYSVETLENIE:

Octan železnatý reaguje s trieslovinami za vzniku železnatého komplexu, ktorý na vzduchu oxiduje na železitý, čo pozorujeme ako zmenu farby na tmavšiu (tento dej je obdobný tomu s použitím zelenej skalice pri výrobe dubienkového atramentu).  Podľa obsahu trieslovín v jednotlivých čajových roztokoch získame výslednú farbu svetlejšiu alebo tmavšiu.

Pokiaľ použiješ len samotný octan železnatý, na papieri ostane oranžová farba, ktorú môžeš zintenzívniť nanesením viacerých vrstiev na rovnaké miesto.

TIPY:

• Do každého roztoku namáčaj vždy len jeden a ten istý štetec. Štetce nemiešaj a po každom použití premy čistou vodou, aby si si jednotlivé roztoky neznehodnotil
• Pred vrstvením jednotlivých náterov je vhodné počkať, kým predošlý vyschne, pokiaľ si neželáš cielené rozpitie farby
• Najvhodnejšie je začať maľovať roztokom octanu železnatého a ten následne vrstviť, pretierať jednotlivými čajovými roztokmi

POPREMÝŠĽAJ, VYHĽADAJ, ZISTI a POPÍŠ…

1. Vysvetli, čo znamená pomenovanie monochromatická maľba.
2. Vyhľadaj kde sa vo svete nachádzajú najznámejšie najstaršie maľby.
3. Opíš aká je paleta farieb a odtieňov týchto malieb. Popremýšľaj s čím to súvisí.
4. Zisti aké obrazy maľoval Pablo Picasso vo svojom modrom období. Ako na teba tieto obrazy pôsobia?
5. Opíš princíp monochromatickej kresby a maľby, ktorú máš možnosť si vyskúšať podľa vyššie uvedeného postupu.
6. Uveď názvy chemických látok, ktoré v tomto postupe používaš
7. Rozdeľ použité chemické látky medzi organické a anorganické.
8. Napíš reakciu oxidácie železnatého katiónu na železitý katión.
9. Pokiaľ sa železo oxiduje, čo sa deje s molekulou vzdušného kyslíka?
10. Napíš obe čiastkové reakcie oxidácie a redukcie, správne doplň počet prijatých a odovzdaných elektrónov a zmenu náboja jednotlivých prvkov a iónov.
11. Vysvetli, akým spôsobom docieliš rôzne odtiene oranžovej a hnedej farby v tvojej kresbe či maľbe.
12. Popremýšľaj, čo má spoločné po chemickej stránke dubienkový atrament s použitím octanu železnatého a čajov.

Vzdelávacia oblasť: ORGANICKÉ LÁTKY
Tematický celok: ORGANICKÉ LÁTKY V ŽIVÝCH ORGANIZMOCH
Téma: PRÍRODNÉ LÁTKY

Dubienka je taká tvrdá hrčka, gulička na rastline, na spodnej strane listu, alebo na konáriku, ktorá vzniká ako reakcia rastliny na dráždenie určitým druhom hmyzu. Obsahuje tanín, z ktorého po reakcii so soľou železa vzniká zlúčenina čiernej farby. Teda základ dubienkového atramentu, ktorý človek poznal a vedel si ho pripraviť už veľmi dávno.

Dubienkový atrament bol v minulosti obľúbený na písanie dôležitých historických rukopisov. Napríklad aj Sinajský kódex (zo 4. storočia), jeden z najstarších a najcennejších rukopisov na svete (najstaršia a najkompletnejšia zachovaná Biblia) bol napísaný práve týmto atramentom. Taliansky renesančný maliar, vynálezca, architekt Leonardo Da Vinci používal na svoje kresby tiež dubienkový atrament. Tento stabilný, vodeodolný a trvalý atrament bol bežný na písanie v Európe viac ako 1400 rokov. Hoci v 20. storočí jeho používanie a výroba klesli, pretože sa objavili nové modernejšie receptúry, stále existuje hŕstka výrobcov, ktorí ho vyrábajú podľa tradičných postupov. V Izraeli rovnaký atrament používajú dodnes na prepisovanie posvätných textov Tóry na pergamen.

V čom spočíva jeho tajomstvo?

Zmiešaním tanínu so zelenou skalicou vzniká vo vode rozpustný komplex trieslovín železnatých. V tomto stave je atrament schopný preniknúť medzi povrchové vlákna papiera. Keď je železnatý komplex vystavený vzduchu, premieňa sa na tanín železitý, tmavší pigment, ktorý už vo vode nie je rozpustný, a tak sa atrament na papieri stáva vodeodolným.

Ak by sme vyrobili atrament bez použitia zelenej skalice, na papieri by bol „neviditeľný“. Až po pretretí papiera hrdzavou vodou by sa atrament objavil. 

Arabská guma sa pri výrobe atramentu používa ako spojivo medzi papierom a atramentom, zahusťovadlo zmesi a zároveň spôsobuje lesk písma po jeho zaschnutí. Je dôležité použiť správne množstvo arabskej gumy, aby sa písmená neodlupovali, nepraskali ale dobre držali na podklade.

Vo väčšine historických receptov sa uvádza víno prípadne pivo ako kvapalná zložka zmesi. Dôvodom je to, že v minulosti sa víno i pivo považovali za lepšie nápoje ako voda. A čo je dobré pre človeka, je predsa aj pre atrament 😉. Zároveň pôsobili na atrament konzervačne. Pravdaže môžeme ich nahradiť destilovanou vodou a ako konzervant použiť napríklad esenciálny olej klinčeka.

Pomôcky:

chemické váhy, Petriho miska 4ks, chemická lyžička, sklená tyčinka, kadička 2ks, odmerný valec, trojnožka, sieťka, kahan alebo varič, trecia miska, filtračná aparatúra, kaligrafické pierko a papier, nádobka na atrament

Chemikálie:

dubienky, heptahydrát  síranu železnatého – zelená skalica, arabská guma, chlorid sodný, víno biele

Postup: 

1. V trecej miske rozdrv 10g suchých dubienok na čo najmenšie kúsky, najlepšie prášok a presyp do kadičky.
2. K dubienkovému prášku pridaj 6,4g zelenej skalice, 4g prášku arabskej gumy a 1g chloridu sodného.
3. Zmes dôkladne premiešaj.
4. Do druhej kadičky odmeraj 123 ml bieleho vína a priveď do varu.
5. Vriace víno opatrne nalej do kadičky s dubienkovou zmesou a miešaj, až kým sa zelená skalica, arabská guma aj chlorid sodný nerozpustia.
6. Zmes prelej do sklenej fľaše, zazátkuj korkovou zátkou a nechaj stáť na svetle pri laboratórnej teplote dva týždne. Každý deň zmes premiešaj krúživým pohybom.
7. Po dvoch týždňoch zmes prefiltruj cez skladaný filter (pozri si ako poskladať skladaný filter).
8. Prefiltrovanú zmes nalej do menšej sklenej fľašky.

TIPY:

• Na prípravu atramentu je možné použiť akýkoľvek prírodný materiál bohatý na triesloviny – taníny, napr. orechové šupky, kôru z trnky, hlohu či granátového jablka a iné.
• Dubienkový atrament, ktorý si vyrobíš, môžeš používať na písanie i kreslenie a šrafovanie na hodinách výtvarnej výchovy.
• Pokiaľ atrament uskladníš v uzavretej fľaške, vydrží veľmi dlho. Pred každým použitím je potrebné ho premiešať pretrepaním.
• Ak ti pach vína v atramente prekáža, prikvapni pár kvapiek napr. pomarančového esenciálneho oleja
• Dubienkový atrament môžeš vyskúšať pripraviť aj s destilovanou vodou. V tomto prípade na jeho zakonzervovanie pridaj niekoľko kvapiek esenciálneho oleja klinček, alebo pár celých klinčekov.

POPREMÝŠĽAJ, VYHĽADAJ, ZISTI a POPÍŠ…

1. Vysvetli, čo je to dubienka a aká je jej funkcia. Vyhľadaj, kde je možné dubienky nájsť.
2. Uveď akú dôležitú chemickú látku dubienky obsahujú.
3. Vyhľadaj, čo je to tanín a kde okrem dubienok sa nachádza.
4. Uveď dôležité prísady dubienkového atramentu.
5. Popremýšľaj, aká je funkcia zelenej skalice v dubienkovom atramente. Akej farby by bol atrament bez pridania zelenej skalice?
6. Opíš na čo slúži arabská guma v atramente.
7. Vysvetli, prečo v minulosti používali na prípravu atramentu hlavne víno a nie vodu?
8. Popremýšľaj, aká je funkcia vína v dubienkovom atramente. Je možné nahradiť ho v tejto záležitosti niečím iným? Ak áno, uveď čím.
9. Vysvetli, prečo bol dubienkový atramentv minulosti obľúbený na písanie dôležitých historických rukopisov. Zachovali si niektoré?
10. Uveď, ktorý významný umelec používal dubienkový atrament pri svojej práci.
11. Vysvetli, prečo dubienkový atrament nie je možné z papiera zmyť.
12. Vyhľadaj či sú aj v dnešnej dobe výrobcovia dubienkového atramentu.

Ilustrácie kreslené žiakmi s použitím dubienkového atramentu do knihy Príbehy starých rodičov III.

Vzdelávacia oblasť: VÝZNAMNÉ CHEMICKÉ PRVKY A ZLÚČENINY
Tematický celok: NEUTRALIZAČNÉ A REDOXNÉ REAKCIE
Téma: pH INDIKÁTORY, REDOXNÉ DEJE

„…a môžeme teraz už všetko zmiešať?“, otázka, ktorú mi často kladú všetečné deťúrence počas experimentovania na chémii 😊. V tejto lekcii to bude tak trošku dovolené, pretože budeš skúmať a miešať „farby“.

Základom experimentu bude tzv. „modrá banka“. Roztok v nej pripravíš rozpustením zadaného množstva hydroxidu sodného a glukózy vo vode. Indikátor, ktorý je v roztoku v banke najprv modrý a po pár minútach sa odfarbí, nie je pH ale redoxný indikátor. Redoxné indikátory je možné použiť okrem iného aj na vizualizáciu redukčných či oxidačných vlastností reakčnej sústavy, pretože sú schopné rýchlej a reverzibilnej zmeny farby. Na tento účel sa v tomto experimente používa chemická látka metylénová modrá, ktorú chovatelia rybičiek veľmi dobre poznajú ako prípravok proti krupičke, prípravok na dezinfekciu akvária.

V banke v reakčnej sústave prebiehajú oxidačno-redukčné reakcie. Glukóza sa v alkalickom roztoku oxiduje a metylénová modrá, pôvodne modrej farby sa redukuje na bezfarebnú formu. Ak je k dispozícii dostatok kyslíka, dochádza k reoxidácii indikátora a modrá farba roztoku opäť pretrváva. Tento krok sa dosiahne pretrepávaním banky – kyslík prítomný vo vzduchu v hornom priestore uzavretej banky sa dostane do roztoku, rozpustí sa v ňom a oxiduje metylénovú modrú späť na jej farebnú, teda modrú formu. Ako sa kyslík postupne míňa, farebná zmena je čím ďalej tým slabšia až napokon úplne ustane.

Existuje niekoľko verzií či variácií uvedeného experimentu. Napríklad ak namiesto metylénovej modrej použiješ indigokarmín, pozoruješ farebné zmeny, ktoré sú dokonca tri a pripomínajú farby semafora. Preto sa tento experiment nazýva aj „chemický semafor“.

Inou verziou tohto farebného experimentu je použitie redoxného indikátora v kombinácii s pH indikátorom. Keďže redoxná reakcia prebieha v alkalickom čiže zásaditom prostredí, pH indikátor bude na toto prostredie farebne reagovať. Ako pH indikátor môžeš použiť niektorý z prírodných výluhov rastlín (lekcia Farebná škála hodnôt pH niektorých prírodných pH indikátorov), alebo fenolftaleín, syntetický pH indikátor.

Pomôcky:

guľatá banka, gumená zátka, sklenená tyčinka, lyžička, váhy, pipeta/striekačka, kadičky, hodinové sklíčko

Chemikálie:

výluh z vianočnej ruže/červenej kapusty/kurkumy, voda, metylénová modrá, fenolftaleín

Postup: 

1. Rastlinný výluh z vianočnej ruže/červenej kapusty/kurkumy pripravíš podľa postupu v uvedenej lekcii Farebná škála hodnôt pH niektorých prírodných pH indikátorov
2. Do guľatej banky s objemom 100ml nalej minimálne do 2/3 vodu.
3. Vo vode v guľatej banke rozpusti 2g NaOH.
4. Do roztoku kvapni pár kvapiek jedného pH indikátora, zamiešaj a pozoruj farbu/farebnú zmenu indikátora v zásaditom roztoku.
5. Do roztoku v guľatej banke pridaj 2g glukózy, miešaj až kým sa glukóza nerozpustí.
6. Do roztoku pridaj pár kvapiek metylénovej modrej, zamiešaj.
7. Banku zazátkuj gumenou zátkou a pozoruj sfarbenie/farebnú zmenu roztoku
   – ihneď po zamiešaní 
   – a po pár minútach.
8. Keď sa farba roztoku zmení, obsah banky intenzívne zamiešaj pretrepaním a opäť pozoruj sfarbenie.
9. Postup zopakuj s ďalšími pH indikátormi.
10. Všetky farebné zmeny zaznamenaj (zakresli alebo zapíš) do tabuľky.

Tabuľka farebných zmien skúmaného roztoku v banke

Podľa vopred pripravených farebných stupníc prírodných pH indikátorov (lekcia Farebná škála hodnôt pH niektorých prírodných pH indikátorov) vieš predpokladať sfarbenie použitého indikátora v zásaditom prostredí. Keďže pH roztoku v banke sa počas priebehu redoxnej reakcie nemení, zostáva zásadité, nemení sa ani sfarbenie pH indikátora. Čo sa ale mení je farba redoxného indikátora metylénová modrá – na začiatku (v oxidovanej forme) je modrý a po čase (keď dôjde k jeho redukcii) sa stáva bezfarebným. A to má vplyv na výslednú farbu roztoku v banke. Pretože ak zmiešame dve rôzne farby, vznikne tretia, no ak jednu z nich odoberieme preč, ostane len jedna pôvodná farba. Najlepšie graficky znázornené miešanie farieb predstavuje Harrisovo farebné koleso (Moses Harris, The Natural System of Colours, 1776), ktoré v jednoduchšej verzii používajú výtvarníci dodnes. Obsahuje tri základné farby (v trojuholníku), ktorých kombináciou vznikajú farby sekundárne (šesťuholník) a ďalším miešaním až terciárne farby (kruh).

TIPY:

• V experimente môžeš vyskúšať aj iné prírodné či syntetické pH indikátory
• Od množstva pridaného indikátora závisí intenzita sfarbenia roztoku a následne aj sýtosť či farebný odtieň farby roztoku po zmiešaní indikátorov.
• Množstvo hydroxidu sodného a glukózy (po 2g na 100ml vody) je pre daný objem vody stanovené tak, aby reakcia neprebiehala príliš rýchlo ale ani príliš pomaly. Môžeš vyskúšať zmeniť toto množstvo a zistiť aký vplyv to má na rýchlosť chemickej reakcie.

POPREMÝŠĽAJ, VYHĽADAJ, ZISTI a POPÍŠ…

1. Popremýšľaj aký je rozdiel medzi pH a redoxným indikátorom a čo majú spoločné.
2. Vymenuj pH indikátory ktoré poznáš.
3. Uveď aký je názov redoxného indikátora, ktorý si použil v experimente „Farebná banka“.
4. Vyhľadaj kde inde bežne sa táto chemická látka využíva a prečo.
5. Opíš k akej farebnej zmene dôjde v roztoku v banke počas redoxnej reakcii, ak pridáš len indikátor metylénovú modrú? Pokús sa vysvetliť, prečo sa tak stane.
6. Uveď aké je pH skúmaného roztoku v banke a čím je spôsobené.
7. Glukózu si do roztoku pridával až po nakvapkaní pH indikátora. Mala glukóza vplyv na pH roztoku? Opíš ako si túto skutočnosť zistil.
8. Uveď sfarbenie jednotlivých pH indikátorov (tak ako si si to zaznačil v tabuľke) po pridaní do roztoku v banke.
9. Opíš farebné zmeny v roztoku, ktorý už obsahuje pH indikátor po pridaní metylénovej modrej (ako si si to zaznačil v tabuľke).
10. Porozmýšľaj prečo došlo po niekoľkých minútach k zmene farby roztoku.
11. Uveď či je spomenutá zmena farby stála, alebo môžeš farbu roztoku vrátiť?
12. Opíš akú úlohu zohráva v experimente kyslík.
13. Uveď prečo je potrebné banku počas priebehu chemickej reakcie v nej uzavrieť gumenou zátkou.
14. Popremýšľaj keby bude reakcia v banke definitívne ukončená a viac nedôjde k farebnej zmene.
15. Pokús sa zistiť viac informácií o Mosesovi Harrisovi, ktorý je tvorca farebného kolesa.
16. Opíš ako sa podľa tohto farebného diagramu (farebného kolesa) dajú miešať farby.
17. Popíš ako sa podarilo tebe počas experimentu namiešať farby v bankách.
18. Pokús sa všeobecne opísať oxidačno-redukčnú reakciu, čo je jej princípom.

Žiaci chemického krúžku Kremík