Проект "Химия в искусство- техника офорд"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ ТЫВА

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №4 г.Ак-Довурак

Работа на научно- практическую конференцию

«Шаг в будущее»по теме:

Химия в искусстве: техника офорт.

Секция:химия.

                                          Выполнила: ученица МБОУ СОШ №4 г.Ак-Довурака

 Ооржак Милана Евгеньевна

г.Ак-Довурак

2019 год

Содержание

Введение______________________________________________________________

1Теоретическая часть

1.1Техника офорда_____________________________________________________

1.2Способы химического травления металла_______________________________

1.3ТворчествоА.М.Остроумовой_Лебедевой._______________________________

2.Практическая часть

2.1Оборудование и реактивы______________________________________________

2.2 Ход практической части_______________________________________________

2.3Результаты практической части:_________________________________________

3.Заключение____________________________________________________________

4.Список использованной литературы.____________________________________

Введение.

Работавшим в технике офорт художникам приходилось изучать рецепты лаков и приобретать навыки выполнения чисто химических операций, постигая тайны травления, которое было непростым делом. Недаром великий мастер М. Раймонди называл азотную кислоту « радость и горе гравера».

Доску перед нанесением рисунка покрывали особым лаком (или грунтом), состоящим из воска, канифоли и асфальта. Такая смесь не растворяется в кислоте. Иглой в лаке процарапывали рисунок. Царапину должны были доходить до поверхности металла. Таким образом, нанесение изображения не требовало больших физических усилий. Далее производили травление кислотой, которая растворяла металл там, где он не был покрыт лаком (т.е. по контуру рисунка). Когда остатки лака удаляли, на поверхности доски был хорошо заметен рисунок, протравленный кислотой. Степень углубленности того или иного фрагмента рисунка зависела от длительности травления и концентрации кислоты. Обычно травление осуществляли несколько раз.

Тема моей работы является:«Химия в искусстве: техника офорт»

Целью данной работы: воспроизвести основные этапы создания офорта - нанести изображение на поверхность металлической пластины методом ее травления кислотой.

Чтобы изучить цель мною поставлены следующие задачи:

изучить технику офорт, основные этапы создания гравюры;

- выяснить, какие металлы, кислоты возможно использовать в технике

- провести практическое исследование;

- получить гравюру в технике офорт

Гипотезой данной работы является:. В 9 классе достаточно много времени на уроках химии мы посвящали изучению взаимодействию металлов с кислотами. Мы изучали продукты реакции металлов с различными кислотами в зависимости от условий, природы металла и концентрации кислоты. Смогут ли нам эти знания пригодится в создании гравюры в технике офорт?

Актуальность данной работы:

При подборе кислоты необходимо соблюдать правило: газ, который выделяется при реакции не должен быть токсичен. Для этого пригодится знания по химии, взаимодействие кислот с металлами. В зависимости от активности и от концентрации кислоты образуются различные продукты реакции.

Практическая значимость:

Данный  материал «Химия в искусстве: техника офорт» будет полезен при организации внеурочного занятия по химии для учеников 9 класса в рамках кружковой работы, проведения предметной недели, как основа для проектной работы школьников

Теоретическая часть.

1.1Техника офорда

Офорт (от франц. Eau-forte – буквально «крепкая водка», так называли азотную кислоту) возник в 16 веке. Работавшим в технике офорт художникам приходилось изучать рецепты лаков и приобретать навыки выполнения чисто химических операций, постигая тайны травления, которое было непростым делом. Недаром великий мастер М. Раймонди называл азотную кислоту « радость и горе гравера».

Доску перед нанесением рисунка покрывали особым лаком (или грунтом), состоящим из воска, канифоли и асфальта. Такая смесь не растворяется в кислоте. Иглой в лаке процарапывали рисунок. Царапину должны были доходить до поверхности металла. Таким образом, нанесение изображения не требовало больших физических усилий. Далее производили травление кислотой, которая растворяла металл там, где он не был покрыт лаком (т.е. по контуру рисунка). Когда остатки лака удаляли, на поверхности доски был хорошо заметен рисунок, протравленный кислотой. Степень углубленности того или иного фрагмента рисунка зависела от длительности травления и концентрации кислоты. Обычно травление осуществляли несколько раз.

1.2Способы химического травления металла.

Ряд технологий для управления удалением поверхностного слоя металлической детали при помощи специально подобранных химических реагентов называется травлением металла. Оно позволяет удалять с изделий окалину, ржавчину и окислы под действием кислот, солей и щелочей в растворах. Таким способом проводят дополнительную подготовку изделий из металла к соединению или нанесению покрытия, что улучшает сцепление деталей или наносимого слоя с основой. Чаще всего применяется травление металла химическое, осуществляемое погружением заготовки в ванну с растворенными химическими реактивами. Также существуют его виды, предусматривающие дополнительную активацию травящих веществ с помощью физических факторов. Это травление металла электрохимическое (или гальваническое) под действием электрического поля или ионно-плазменное посредством ионизации частиц реагентов. Если слово «травление» употреблено без указания его вида, то речь идет о химическом травлении в водном электролите. Его еще называют «жидким», в отличие от «сухого» ионно-плазменного.

При травлении металла кислотой, как правило, серной либо соляной, в ее раствор погружают заготовку. В кислотную реакцию при этом вступают как окислы, существующие на поверхности детали, так и металл основной. От увеличения содержания кислот операции растворения ускоряются одновременно для окислов и основного металла. На скорость процесса травления металла, помимо концентрации кислоты, влияют также его температурный режим, а также химический состав окислов. Наиболее оптимальное сочетание этих факторов позволяет вести травление так, чтобы при максимально скором растворении окислов оно как можно меньше затрагивало основной металл. Помимо этого в художественном травлении, когда необходимо сохранить нетронутой часть поверхности изделия, она покрывается особым защитным слоем.

Для очистки железа от поверхностных оксидов оптимален раствор 10% соляной кислоты с температурой в 40 єС (для использования кислоты серной – 60 єС). С увеличением этой температуры возрастает и скорость процесса. Получаемые в ходе травления металла соли также способны влиять на скорость процесса. Одни из них, например FеСl2, увеличивают ее, а другие, такие как FeSO4, уменьшают.

Травление металла хлорным железом осложняется получением водорода в ходе реакций железа и кислот. Он взаимодействует с верхним слоем металла, образуя в нем «травильные пузырьки» и делая изделие более хрупким. С целью предотвращения такого эффекта в ванну с травильным раствором добавляются особые добавки, замедляющие реакции. Они, создавая специальную оболочку, защищают металл от негативного воздействия водорода.

Баки из бетона или дерева, покрытые внутри кислотоупорными материалами, служат основным оборудованием для травления металла. Для удобства погружения небольших заготовок в ванны с травильным раствором используют особые лотки с корзинами. Когда необходима очистка не всей поверхности, а только ее части, например, паяного шва, то для нанесения травильных растворов на его поверхность применяют кисточку. Затем деталь аккуратно промывают водой. Травильные пасты необходимы для очищения частей металла, покрытых ржавчиной. Участок, пораженный ржавчиной, в два приема покрывают разными слоями паст с последующим промыванием.

Для обработки поверхности детали из меди или ее сплава применяется травление металла кислотами азотной, соляной либо серной. Алюминиевые детали следует травить щелочными растворами. Никель со сплавами подлежат очистке растворами серной кислоты с добавлением хромового ангидрида. Мельхиоровые детали очищают также раствором серной кислоты, добавляя в него хромпик. При этом их нужно промывать после процедуры травления теплой водой, растворив в ней немного винного камня. В виде потравы железных либо стальных изделий пользуются растворами нашатыря либо железным купоросом, бронзовые и латунные детали требуют травления металла медным купоросом, а цинковые изделия – цинковым купоросом, а также раствором окиси хлористого цинка. Травление кислотами особое место занимает в трудах А.П.Остроумовой-Лебедевой.

1.3ТворчествоА.М.Остроумовой_Лебедевой.

А.П. Остроумова-Лебедева- известный  гравер и акварелист. Черно-белые и цветные гравюры художницы строги, лаконичны по характеру исполнения, лиричны и поэтичны по настроению. Им присущи лучшие качества станковой ксилографии — выразительный силуэт, упругая, «живописная» линия, декоративность и тонкая цветовая гармония. Недаром, многие современные художники считали ее произведения воплощением безукоризненного чувства стиля и тонкого вкуса.

В рейтинге граверов России первой половины XX века является не только «звездой первой величины», но и возродившей это искусство в России. Анна Петровна также положила начало возрождению русской оригинальной (в том числе цветной) ксилографии, работала и в технике литографии, и в акварели. Наибольшую известность ей принесли работы в технике офорт.

Офорт (от франц. Eau-forte – буквально «крепкая водка», так называли азотную кислоту) возник в 16 веке.

Анна Петровна изображала в основном виды Петербурга и его окрестностей. Одна из немногих художников, органично создававших пейзажи, включающие в композицию архитектурные строения. Нередко в творчестве ей помогали химики : муж - создатель первого советского синтетического каучука профессор Сергей Васильевич Лебедев (1874-1934) и его друг – автор первых в России школьных учебников по химии профессор Вадим Никандрович Верховский (1873-1947).

2.Практическая часть

Травление алюминиевой и медной пластинки в технике офорт.

Оборудование и реактивы: алюминиевая  пластина, медная пластина, 5%-ный раствор щелочи (или раствор питьевой соды) для обезжиривания металлической пластины, 10%-ный раствор соляной кислоты, спиртовой раствор иода, разбавленная азотная кислота, мягкий карандаш (фломастер), пипетка, тигельные щипцы, спиртовка, фарфоровая чашка для плавления парафина, парафин, кисточка, шило для нанесения рисунка, кристаллизатор с водой, фильтровальная бумага, наждачная бумага, резиновые перчатки.

Ход практической части: Обезжирили алюминиевую и медную  пластинку, промыв их в растворе питьевой соды с последующим промыванием в проточной воде.

Расплавьте в фарфоровой чашке парафин, с помощью кисточки равномерно покройте им обе поверхности пластины. Подождали, пока парафин затвердеет. Шилом нанесли контуры рисунка на застывшем парафине. Образующиеся при этом бороздки должны достигать поверхности металла.

Пипеткой нанесли на алюминиевую пластину раствор соляной кислоты на свободный от парафина контур изображения. Выдержали пластину в течение 1-2 минут, затем поместили в кристаллизатор с водой для удаления продуктов реакции растворения металла в кислоте.

Нанесли раствор кислоты еще раз, оставьте на 1-2 минуты и смыли.

Удалили оставшийся на пластинке парафин. Просушили получившийся офорт фильтровальной бумагой.

При травлении медной пластины мы предварительно зачистили ее наждачной бумагой. Вместо раствора соляной кислоты в этом случае используют спиртовой раствор йода при первом травлении и разбавленную азотную кислоту при последующих. Их заливали в контуры, процарапанные в парафине. Через несколько минут раствор сливают и пластину промывают. После 5-6 повторений этой операции на металле получили  четкий рисунок. 

Для травления медной пластинки в технике офорт возможно использование разбавленной азотной кислоты, т.к. выделяется оксид азота (II). Концентрированную азотную кислоту брать не стоит, т.к. выделяется токсичный бурый газ оксид азота (IV).

Для травления алюминиевой пластинки возьмем соляную кислоту.

Серная кислота не подойдет, т.к. алюминий пассивируется при взаимодействии. Медь реагирует только с концентрированной серной кислотой, но при этом выделяется токсичный оксид серы (IV).

На основе практической части работы записали уравнения химических взаимодействий и описали признаки, наблюдаемых реакций:

Уравнения химических взаимодействий:

2Аl + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2↑

Al0 – 3 é →Al3+   |  окисление, восстановитель

2H+ +2é → H2   |    восстановление, окислитель

Признаки реакции: бурно выделяется газ.

3 Сu + 8HNO3(разб.)  → 3Cu (NO3) 2 + 2NO↑+2 H2O

Cu0 - 2é → Cu 2+  | окисление, восстановитель

N5++3é→ N2+        | восстановление, окислитель

Признаки реакции: выделение газа бесцветного, стекающий с пластинки раствор зеленого цвета, что говорит об образовании соли меди.

Заключение:

На основе проделанной работы пришли к выводу:

• Мы расширили собственные знания о веществах, химических реакциях и свойствах. Узнали об одном из практических применений реакции взаимодействия металла и кислоты.
• Мы получили небольшие гравюры в этой технике на алюминиевой и медной пластинах в технике «офорт». Техника довольно сложная, требующая не только художественных навыков, но и химических знаний.
• Гипотеза, выдвинутая в начале работы подтвердилась, используя знания, полученные в школе на уроках химии мы подобрали кислоты для выполнения наших гравюр на алюминиевой и медной пластинах.

• травление алюминиевой пластины - офорт «Химические знаки» (Приложение 1)
• травление медной пластины офорт «Химические знаки» (Приложение 2

Список использованной литературы.

1. Асанова Л.И. Метапредметные результаты обучения химии: средства достижения и диагностика. – Электр.ресурс, вебинар , режим доступа: https://www.vgf.ru/pedagogu/Webinars.aspx
2. Аликберова Л.Ю., Рукк Н.С. Полезная химия: задачи и истории. – М.: Дрофа, 2008.
3. Габриелян О.С, И.Г. Остроумов. Настольная книга учителя. Химия. 9 класс.- М.: Дрофа, 2008.
4. Габриелян, О. С. Химия. 9 класс. М.: Дрофа, 2014.
5. Габриелян. О. С. Химия. 9 кл.: рабочая тетрадь к учебнику О.С.Габриеляна «Химия. 9 класс» - М.: Дрофа, 2011.
6. Титова И.М. Химия и искусство: 10-11 классы: учебное пособие для учащихся общеобразовательных учреждений. – М.: Вентана-Граф, 2007.
7. Титова И.М. Организатор-практикум CD– М.: Вентана-Граф, 2007.
8. Химия и искусство (Электронный ресурс)//. – Режим доступа:   http://himisk.edusite.ru/p15aa1.html
9. Шаталов М.А., Кузнецов Н.Е. Достижение метапредметных результатов обучения. - М.: Вентана-Граф, 2012.