«Исчезающие чернила»

XIII городская научно- практическая конференция школьников

“Первые шаги в науку»

Невидимые чернила

Автор: Мархотин Григорий,  ученик 3 «Б» класса, МОУ гимназии №76, г. Сочи

Руководитель: Шуруба Ирина Григорьевна,

учитель начальных классов МОУ гимназии №76, г. Сочи

г. Сочи, 2013

1. Введение

От прабабушки я узнал, что в прошлом веке революционеры писали друг другу «невидимые письма», которые проявлялись при нагревании.

Симпатические (невидимые) чернила – это чернила, записи которыми являются изначально невидимыми и становятся видимыми только при определенных условиях (нагрев, химический проявитель, ультрафиолетовые или инфракрасные лучи и др.). [4].

Некоторые виды чернил давно исчезли из употребления или применяются только в таких таинственных целях, как секретная переписка. Для такого рода тайнописи существует много способов, и все они используют секретные или «симпатические» чернила – бесцветные или слегка окрашенные жидкости.

Невидимые чернила – непременный атрибут любого шпионского фильма. Такие чернила часто используются в политических, любовных и других захватывающих произведениях. В наше время, с развитием химии, получить такие чернила очень просто, можно использовать сотни разных веществ, фруктовых соков и предметов бытовой химии. Известно немало рецептов подобных чернил.

Я предположил (гипотеза), что невидимые (симпатические) чернила существуют, и решил это проверить с помощью опытов.

Актуальность исследования в том, что сейчас мало кто помнит и знает о существовании невидимых чернил, которые люди использовали на протяжении веков для написания тайных писем.

Цель исследования: научиться изготавливать невидимые (симпатические) чернила.

Задачи:

1. найти информацию по интересующей теме в дополнительной справочной литературе;
2. расширить знания о свойствах разных веществ, собрать рецепты;
3. изучить вещества, используемые для получения симпатических чернил;
4. оценить инструменты и материалы, которые лучше всего использовать при написании секретных посланий;
5. сделать невидимые чернила для секретных посланий самостоятельно.

Методы исследования: проведение опытов, анализ, сравнение, наблюдение и изучение научной литературы и материалов сайтов Интернета.

2. Основная часть

2.1. Из истории «тайного» письма

Считается, что «тайные» чернила, не оставляющие следов на бумаге и проявляющиеся при нагревании или смачивании определенным раствором, впервые появились в XVII веке во Франции.

Но чернилами для секретной переписки, то есть симпатическими, пользовались еще в древние времена. В I веке нашей эры Филон Александрийский описал способ изготовления «тайных» чернил из сока чернильных орешков, для проявления которых использовался раствор железомедной соли.

Римский поэт Публий Овидий Назон  предлагал использовать для написания текста молоко, проявляющееся после присыпания его порошком из сажи.

Секрет тайнописи Плиния Старшего заключался в использовании сока растений.

Китайский император Цин Шихуанди (249-206 гг. до нашей эры), во время правления которого появилась Великая Китайская стена, использовал для своих тайных писем густой рисовый отвар, который после высыхания написанных иероглифов не оставляет никаких видимых следов. Если такое письмо слегка смочить слабым спиртовым раствором йода, то появляются синие буквы. А император для проявления письма пользовался бурым отваром морских водорослей, видимо, содержащим йод.

В XV веке швейцарский врач и учёный Парацельс сделал рисунок пейзажа, который при нагревании из «зимнего» превращался в «летний»: голые ветки деревьев покрывались зелёной листвой.

Тайные агенты Ивана Грозного писали свои донесения луковым соком. Буквы становились видимыми при нагревании бумаги.

Знаменитая шпионка Мата Хари тоже использовала секретные чернила. Когда она была арестована в Париже, в ее гостиничном номере нашли пузырек с водным раствором хлорида кобальта, что и стало одной из улик при разоблачении ее шпионской деятельности. Хлорид кобальта можно успешно использовать для тайнописи: буквы, написанные его раствором, содержащим в 25 мл воды 1 г соли, совершенно невидимы и проявляются, делаясь синими, при легком нагревании бумаги.

Секретные чернила широко применялись в России революционерами-подпольщиками. Революционеры использовали тайнопись для передачи друг другу секретных сведений. Секретный текст, написанный молоком между строк внешне безобидного обычного письма, проявлялся при проглаживании бумаги горячим утюгом. Царская охранка знала об этой секретной переписке и успешно её прочитывала.

В 1878 году Вера Засулич стреляла в петербургского градоначальника Трепова. Судом присяжных Засулич была оправдана, но жандармы пытались снова арестовать ее при выходе из здания суда. Однако ей удалось скрыться, сообщив заранее своим друзьям о плане побега по окончании суда при любом его решении. Записка с просьбой принести кое-что из одежды содержала на обратной стороне листка информацию, написанную водным раствором хлорида железа FeCl3. Засулич принимала это вещество как лекарство. Такую записку можно прочесть, обработав ее ватным тампоном, смоченным разбавленным водным раствором тиоцианата калия: все невидимые буквы станут кроваво-красными из-за образования тиоцианатного комплекса железа.

Члены тайной организации «Черный передел» тоже использовали в переписке невидимые чернила. Тайные письма были написаны разбавленным водным раствором медного купороса. Проявлялся написанный такими чернилами текст, если бумагу подержать над склянкой с нашатырным спиртом. Буквы окрашиваются в ярко-синий цвет из-за образования аммиачного комплекса меди.

Ленин использовал для тайнописи сок лимона или молоко. Для проявления письма в этих случаях достаточно подержать бумагу несколько минут над огнем.  

Во время Второй мировой войны военные использовали различные вещества для скрытой передачи военных донесений, включая сульфат меди (проявляется йодидом натрия), сульфат железа (карбонат натрия), хлорид натрия, т.е. обычная поваренная соль (проявляется нитратом серебра). Часто пузырьки с такими веществами прятались в совершенно неожиданных местах – ключах, дверных ручках, выключателях и т.д.

В 2006 году два исследователя из Мичиганского университета раскрыли секрет невидимых сообщений, используемый немецкими спецслужбами (Штази). Лист бумаги, пропитанный оксалатом церия, размещался между двумя чистыми листами белой бумаги. После на верхнем листе писалось сообщение, которое при этом переносилось на нижний лист. Для проявления сообщения необходимо было обработать «письмо» смесью сульфата магния, перекисью водорода и нескольких других веществ, после чего скрытое сообщение проявлялось в оранжевом цвете.

Сегодня существуют особые чернила, которые проявляются только при освещении ультрафиолетом, что используется при изготовлении бумажных денег. Ещё одна сфера применения таких чернил – разные массовые мероприятия, дискотеки в ночных клубах в качестве пропусков, ручка для изготовления школьных шпаргалок. Ряд бытовых химикатов светится в ультрафиолетовом свете, поэтому они также могут использоваться в качестве чернил. Для проявления можно использовать ультрафиолетовые фонарики, миниатюрные детекторы валют и даже части копировальных аппаратов (там часто применяются лампы с ультрафиолетовым спектром излучения).

2. Ещё несколько рецептов невидимых чернил

Еще один рецепт секретных чернил включает применение 10%-го водного раствора желтой кровяной соли. Написанные этим раствором буквы исчезают при высыхании бумаги. Чтобы увидеть надпись, надо смочить бумагу 40%-м раствором хлорида железа. Ярко-синие буквы, которые появляются при такой обработке, уже не исчезают при высыхании. Появление букв связано с образованием комплексного соединения, известного под названием «турнбулева синь».

Один из самых простых рецептов невидимых чернил – картофельный сок. Для его приготовления необходимо срезать с обеих сторон большую картошку, поставить на стол и проковырять в ней в середине дырку. В отверстие, который образовался, выжать сок из отдельных частей картошки. Писать или рисовать можно спичкой, смачивая его в чернильнице. Лист сделается невидимым, как только высохнут чернила. А чтобы прочитать послание, необходимо подержать его над огнем или положить на батарею.

Еще одно распространенное в хозяйстве вещество, которое можно использовать для написания шпионских донесений. В отличие от лимонного сока, проявить надпись, сделанную уксусом, можно с помощью сока цветной капусты. При реакции его с уксусом пигмент под названием флавин (антоцианин) окрашивается в ярко-красный цвет, проявляя сообщение.

Итак, в качестве симпатических чернил могут быть использованы самые различные вещества:

Таблица 1

Вещества, используемые для получения симпатических чернил [4]

2.3. Проведение опытов

Что нужно, чтобы произошла химическая реакция? Иногда достаточно просто смешать вещества. Иногда их растворяют. Иногда вещества нужно нагреть.

Я решил приготовить секретные чернила из самых распространенных и доступных веществ и написать ими несколько таинственных писем.

Писать секретными чернилами оказалось не так просто, как я думал.

Если взять острое перо, то письмо не будет таким секретным, так как острие слегка царапает бумагу при каждом прикосновении. Даже если царапины не видны невооруженным глазом, их можно увидеть с помощью увеличительного стекла. Я попробовал взять гладкое широкое перо. Но и здесь столкнулся с проблемой. Написание жидкими чернилами оставляет лёгкий цвет на бумаге. Когда штрихи слишком широкие, написание будет вполне разборчивым, если держать лист стороной к свету.

В дополнительной литературе я узнал, что писать ещё можно пипеткой или кистью. Но самый лучший инструмент для письма – это тоненькая деревянная палочка с заостренным концом или палочка обмотанная ватой, тканью.

Таблица 2

Инструменты, используемые для работы с симпатическими чернилами

Если взять тонкую бумагу, то она будет мяться в тех местах, где её увлажнили. Эта морщинистость может раскрыть наличие невидимого текста и даже сделать его разборчивым.

Самый лучший способ – взять твёрдую белую или светлую цветную бумагу и написать на ней палочкой обмотанной ватой, тканью. (Таблица 2)

1 шаг.  Я налил в маленькие баночки-чернильницы  молоко, сок лимона, сок, выжатый из лука и кока-колу. Невидимые чернила готовы. Для проведения первого опыта взял молоко, обмакнув в него ватную палочку, на листе бумаги написал слова. (Приложение 1, 2)

На отдельных листах бумаги я написал заострённой деревянной палочкой пословицы, нарисовал картинки: на одном – молоком, на другом – соком лимона, на третьем – соком лука, а на четвёртом – кока-колой.

2 шаг.  Дождался, когда текст и рисунки полностью высохли. После высыхания бумага стала опять белой и чистой, а надписи и картинки исчезли и стали невидимыми. (Приложение 3)

3 шаг.  Потом я прогладил этот лист горячим утюгом, и стала видна надпись на листе желтоватого цвета. (Приложение 4) Такие же опыты я проделал с соками выжатыми из яблока, лимона, лука и кока-колой. (Приложение 5, 6,7,8,9)

Для нагревания можно так же использовать свечу. Поставим свечку в центр тарелки и подожжём её. Надо взять просохший лист бумаги и подержать его над пламенем свечи (а можно над газовой горелкой) на расстоянии 10см, двигая лист туда-сюда, чтобы он не успел загореться.

Лучше в этих целях использовать электрический прибор утюг.

4 шаг. Через несколько секунд я увидел, как на белой бумаге проявляются коричневые строчки засекреченного послания (Приложение 4,8) и рисунки, которые я написал и нарисовал. Конечно, они были не так отчётливо видны, как написанные настоящей ручкой и карандашом.

А если на том же листе обычной ручкой или карандашом написать ещё и какой-нибудь текст, то никто не догадается, что под ним есть еще и тайное послание. Текст, написанный обычной ручкой, отвлечёт внимание того, кто не знает о секрете, от любых возможных отпечатков сухих невидимых чернил.

Ещё я попробовал писать «невидимые письма» концентрированным раствором пищевой соды. После высыхания эти надписи тоже становились невидимыми и проявлялись при нагревании (либо проглаживание утюгом, либо нагревание на пламени свечи).

Это происходит потому, что вещество таких «невидимых» чернил при нагревании обугливается быстрее, чем бумага.

В интернете я прочитал, что наука, занимающаяся такими невидимыми письмами, называется стеганография. Оказывается, существует  много способов сделать письмо невидимым, не обязательно с использованием «невидимых» чернил - например,  с помощью завязывания узелков на веревке особым образом или написание письма с использованием трафаретов. А в качестве «невидимых» чернил можно использовать разные химические реактивы, некоторые лекарства, бытовую химию и даже слюну. Только для проявления такого письма необходимо точно знать, каким способом это делать - либо нагревать, либо использовать специальные проявители. (Таблица 1)

Можно написать письмо специально приготовленными  чернилами на скорлупе обычного яйца, потом вымочить это яйцо в уксусе, чтобы надпись исчезла, затем его сварить. После очищения яйца от скорлупы тайное письмо обнаруживается на белке.

Использовались такие «невидимые» письма для того, чтобы определенная информация стала известна только одному человеку или группе людей.

4. Исчезающие чернила

Все предыдущие варианты чернил невидимы изначально, но существуют вещества, которые первоначально имеют цвет, а под воздействием времени или веществ в воздухе обесцвечиваются – делать надписи ими намного удобнее, так как производится это не вслепую. Если смешать тимолфталеин с гидроксидом натрия, образуется голубая жидкость, которой можно писать на бумаге. Под воздействием углекислого газа, содержащегося в воздухе, жидкость постепенно обесцвечивается. Этим часто пользуются мошенники. Если зарядить такую смесь в водяной пистолет, можно здорово напугать кого-нибудь, испачкав его одежду – ведь человек не знает, что через несколько минут пятна исчезнут.

Исчезающие чернила можно приготовить, если смешать 50 мл спиртовой настойки йода с чайной ложкой декстрина и отфильтровать осадок. Такие синие чернила полностью теряют цвет через 1-2 дня из-за улетучивания йода. (Приложение 13,14,15,16)

В качестве невидимых чернил можно использовать обычную дистиллированную воду. Написание сообщения немного смещает волокна на поверхности бумажного листа, что можно выявить обработкой парами йода, частицы которого обозначают надписи коричневым цветом, так как лучше «пристают» к поврежденным дистиллированной водой участкам. Сообщение полностью стирается под воздействием прямого солнечного света.

Таблица 3

Исчезающие чернила, первоначально имеющие цвет

2. Заключение

В состав современных симпатических чернил могут входить практически любые вещества – кровь, слюна, соки растений, мыльные растворы, кислоты, основания, соли, соль, сахар, крахмал и т.д. Это зависит только от фантазии и профессионализма химика.

Хотя не стоят на месте и те специалисты, которые занимаются способами проявления внешне невидимых записей. Для их обнаружения применяют различные методы с использованием механических, термических, химических и оптических методов, что делает такой способ переписки малоперспективным.

Выводы: 

1. Симпатические (невидимые) чернила (исчезающие или проявляющиеся) существуют.
2. Собранные рецепты легко применить в домашних условиях.
3. Секретные чернила можно легко приготовить из самых распространенных и доступных веществ.
4. Самый лучший способ: письмо палочкой обмотанной ватой или тканью на твёрдой белой или светлой цветной бумаге.
5. Их опасно проявлять без взрослых, т.к. требуется огонь, утюг или любое нагревание.

С помощью этого исследования теперь и я могу писать «невидимые письма»!

А сейчас я собираюсь поделиться своими знаниями о невидимых чернилах с друзьями и вести с ними тайную переписку. Ведь это будет так интересно для нас и непонятно для окружающих нас взрослых!

3. Список использованных источников и литературы

1. Лаврова С.А. Моя первая книга. Занимательная химия для малышей. – Изд. «Белый город», 2009.
2. Б.Д.Степин, Л.Ю.Аликберова. Занимательные задания и эффектные опыты по химии, М.: Издательство «Дрофа», 2002 – 3 с.
3. Стивен У.Мойе (перевод Л.Оганезова). Занимательная химия. Замечательные опыты с простыми веществами, М.: Издательство «АСТ Астрель», 2007 – 34, 36, 40, 60, 70, 81 с.
4. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D1%E8%EC%EF%E0%F2%E8%F7%E5%F1%EA%E8%E5_%F7%E5%F0%ED%E8%EB%E0 . ВикипедиЯ (Громов В. И., «Энциклопедия безопасности»)

Трехгорный

2010

Симпатические (невидимые) чернила - это чернила, записи которыми являются изначально невидимыми и становятся видимыми только при определенных условиях (нагрев, химический проявитель, ультрафиолетовые или инфракрасные лучи и др.) 

Гипотеза: невидимые (симпатические) чернила существуют?

Актуальность исследования в том, что сейчас мало кто помнит и знает о существовании невидимых чернил, которые люди использовали на протяжении веков для написания тайных писем.

Цель: научиться изготавливать невидимые чернила.

Задачи:

1. найти информацию по интересующей теме в дополнительной справочной литературе;
2. расширить знания о свойствах разных веществ, собрать рецепты;
3. изучить вещества, используемые для получения симпатических чернил;
4. оценить инструменты и материалы, которые лучше всего использовать при написании секретных посланий;
5. сделать невидимые чернила для секретных посланий самостоятельно.

Методы исследования:

проведение опытов, анализ, сравнение, наблюдение и изучение научной литературы и материалов сайтов Интернета.