Исследовательская работа «Волшебная тайна чернил»
опыты и эксперименты по окружающему миру (3 класс) на тему

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Промышленновская средняя общеобразовательная школа №56»

пгт. Промышленная Промышленновского района

Кемеровской области

Номинация: окружающий мир

«Волшебная тайна чернил»

Исследовательская работа

                                                                                                   Автор:

                                                                       Орешкин Вадим Дмитриевич,

                                                                       ученик 3а класса

                                                                       Руководитель - консультант:

                                                             Парамонова Любовь Владимировна,

                                                                       учитель начальных классов

Промышленная

2018

Содержание

Введение.........................................................................................................3

1. «Волшебная тайна чернил»……………..………………....……….4

1. Из истории  использования чернил человеком......................4
2. Что такое невидимые чернила……………………………….5
3. Виды чернил…………………………………………………..6
4. Практическая работа…………………….…………….……...7

Заключение..................................................................................................10

Литература……………..………………………………………...………..11

Приложение…………………………………………………………….....12

Введение

На Новый год мне подарили «ручку – шпион». Это очень интересная и необычная ручка, когда ей пишешь, надпись не видна на бумаге, но стоит подсветить надпись ультрафиолетовым фонариком, встроенным на другом конце ручки, надпись проявляется и ее легко можно прочесть. Мне очень понравилось это изобретение, и я решил выяснить, что же внутри за вещество такое и почему оно невидимое. Когда я спросил у мамы, что внутри ручки? Она сказала, что - это невидимые чернила, так и родилась тема моего исследования, в котором я решил выяснить, что же такое невидимые чернила? И можно ли их сделать самому?

Разные шпионские штучки всегда интересуют мальчишек. Прочитав детскую энциклопедию и обратившись к интернету, я узнал, что оказывается,  невидимые чернила были известны людям еще в древности, что существует много рецептов невидимых чернил, что иначе невидимые чернила называют – симпатические. И правда, симпатичное название придумали для них ученые.      Для меня, как и для многих детей моего возраста, очень интересно узнать, из чего же можно сделать такие «волшебные» чернила, как в моей ручке - шпионе? Вот бы самому узнать секреты настоящих разведчиков, и научиться их применять в жизни.

Гипотеза моего исследования: изготовить невидимые чернила можно самому в домашних условиях и справиться с этим может даже ребенок.

Целью моей работы является: узнать, что такое невидимые чернила; какие бывают невидимые чернила; изготовить невидимые чернила в домашних условиях своими руками.

Задачи:

1. Изучить  литературу и интернет - источники  о видах невидимых чернил и способах их получения.
2. Проверить свою гипотезу о возможности самостоятельного изготовления невидимых чернил.
3. Описать результаты моего эксперимента и сделать выводы.
4. Доказать, что эксперименты являются интересными, увлекательными и познавательными занятиями не только в школе, но и дома.
5. Познакомить с результатами исследований ребят моего класса.

Объект исследования: невидимые чернила.

Предмет исследования: вещества, исчезающие при нанесении на бумагу и проявляющиеся на ней при определенных условиях.

Методы исследования: изучение и анализ научной литературы и интернет – ресурсов по проблеме; проведение опытов по изготовлению невидимых чернил.

1. «Волшебная тайна чернил»

1. Из истории  использования чернил человеком

В Каирском музее хранится артефакт – письменный прибор, состоящий из пузырька-чернильницы, палочки для письма и песочной подушечки, выполнявшей функции промокательной бумаги. Примерно V тысяч лет назад этот прибор принадлежал придворному писцу в Древнем Египте.

При раскопках в древнеримском городе Геркулануме на берегу Неаполитанского залива археологи обнаружили глиняный сосуд, на дне которого остались засохшие черные чернила – сажа, разведённая в масле. Кстати, аналогичный рецепт для изготовления чернил III тысячи лет тому назад использовали египтяне, которые сжигали корни водного растения папируса, а полученную золу перемешивали с камеди – стекловидной массой, вытекающей из повреждённых древесных тканей вишни или акации.

В Китае 2,5 тысячи лет назад черные чернила изготавливали из смеси сажи, растительной смолы и щелочного раствора. Такие чернила были очень густыми, поэтому их наносили на пергамент не перьями, а кисточками. После высыхания они легко отделялись от носителя, особенно на сгибах.

До наших дней сохранились рецепты чернил из отвара кожуры зелёных каштанов, из спелых ягод черники и бузины, из кожуры грецких орехов.

Один из древнеримских рецептов предписывал использовать для изготовления чернил большого количества винограда. Такой виноград следовало съесть, а косточки собрать, просушить и сжечь до получения сажи, которая являлась естественным природным красителем. Для придания чернилам необходимой вязкости и консистенции сажу соединяли и тщательно перемешивали с небольшим количеством растительного масла. После этого чернила из виноградных косточек были готовы к использованию.

Ещё древние люди заметили, что осьминоги и каракатицы в минуту опасности выпускают из специальных мешков маскировочную чернильную бомбу. Люди стали использовать чернильную жидкость головоногих для письма и рисования. Для этого мешочки с чернилами извлекались из тела осьминогов и каракатиц, сушились на солнце, перемалывались в пыль, смешивались со щёлочью, разогревались, обрабатывались серной кислотой, снова сушились на солнце и помещались под пресс. В результате перечисленных манипуляций получался краситель под названием сепия, который до сих пор используется для изготовления чернил и красок.

Но самые лучшие черные чернила изготавливали из округлых наростов на листьях дуба – галлов. Такие наросты образуются, когда насекомое орехотворка откладывает в ткань листа свои личинки. Дерево, защищаясь от вторжения личинок, окружает их плотным кольцом из разросшейся оболочки. Именно эти наросты в древности перемалывали в тонкую пыль, настаивали на воде и добавляли в полученную смесь клей и медный купорос. Такие чернила имели приятный блеск и выглядели так, словно они только что вышли из-под пера писца. Ореховые чернила имели один недостаток: первые 10-12 часов после нанесения они оставались совершенно прозрачными, и лишь спустя некоторое время темнели и приобретали блеск.

Для оформления религиозных книг византийские и русские писцы изготавливали золотые и серебряные чернила. Для этого небольшую горошину патоки  соединяли с тончайшими золотыми или серебряными листочками. Полученная смесь тщательно вымешивалась до однородной консистенции и использовалась для письма. Затем мёд аккуратно вымывался, а нарядные золотые буквы оставались. В Швеции до сих пор хранится пурпурная библия, написанная серебряными чернилами. Возраст этой «серебряной» библии составляет около 1,5 тысяч лет.

В Греции и древнем Риме в III в. до н.э. из киновары и пурпура изготавливали красные царские чернила. Пурпур получали из тел моллюсков брандариса, которые извлекали из раковин, помещали в солёную воду, затем вялили на солнце и варили. Из 10 тысяч моллюсков получался всего лишь 1 грамм пурпурных чернил. По приблизительным расчётам 1 кг пурпурных чернил должен был стоить 45 тысяч золотых марок. Красные чернила под страхом смертной казни запрещалось использовать за пределами императорского двора. К ним была приставлена специальная стража, которая собственной головой отвечала за сохранность чернил.

На Руси подобных строгостей, связанных с пурпурными чернилами, не было. Их научились изготавливать из насекомых червецов, которых сушили и толкли в порошок. Красные чернила использовались русскими писцами для выделения абзаца, так называемой «красной строки». Своё название она получила благодаря тому, что в начале каждого раздела первая буква разрисовывалась красными чернилами в виде картинки. Это облегчало деление текста на главы и его восприятие.

До сих пор не разгадана загадка рубиновых, сапфировых и перламутровых чернил, которые получили название «чернил драгоценных камней». Рецепт изготовления таких чернил в строгой тайне хранили монгольские монахи.

2. Что такое невидимые чернила

В русском языке слово чернила происходит от слова чёрный. А что такое невидимые чернила?

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

А теперь, я решил узнать тайну этих необычных чернил.

Прочитав детские энциклопедии и информацию в интернете, я узнал, что существуют чернила, которые не оставляют следа на бумаге после их высыхания. Они представляют собой бесцветные или слабоокрашенные растворы. Такие чернила называются симпатическими. Надписи или изображения, сделанные симпатическими чернилами, становятся видимыми (проявляются) только после определенного воздействия. Например, нагревания или воздействия некоторыми растворами – проявителями. А еще я узнал, что все эти растворы и их взаимодействие изучает наука – химия.

 В зависимости от характера взаимодействия веществ, все невидимые (симпатические) чернила можно условно разделить на такие виды:

• химические;
• фоточувствительные;
• люминесцентные;
• термочувствительные;
• влагочувствительные.

Я решил узнать, в чем различие этих видов симпатических чернил?

3. Виды чернил

Химические чернила.

В состав химических чернил входят бесцветные или слабо окрашенные вещества, которые способны реагировать с другими веществами, образуя ярко окрашенные продукты.  Раствор «чернил» наносится на бумагу и высушивается при комнатной температуре. Полученное скрытое изображение проявляется раствором другого вещества (проявитель) или его называют электролит,  при помощи пульверизатора или ватного тампона. Иногда проявитель представляет собой газообразное вещество.

Так же я узнал, что например, химическими чернилами пользовались  немецкие шпионы. В 1915 году  из Англии в Норвегию шпионом было отправлено письмо, в которое он вложил важный документ. На первый взгляд, это была нотная тетрадь. Между строчек нотной тетради немецкий агент сделал надписи с помощью симпатических чернил. Британская контрразведка смогла проявить эту тайнопись, что привело к разоблачению германского шпиона. В состав чернил входил гексацианоферрат калия, текст стал видимым после обработки бумаги солями железа.

Фоточувствительные чернила.

Фоточувствительными называются чернила, способные проявляться или исчезать под действием света.

Первая группа таких чернил содержит бесцветные или слабоокрашенные вещества, которые разлагаются при освещении видимым светом. Продукты разложения таких веществ окрашены или образуют окрашенные соединения в результате взаимодействия с другими компонентами чернил.

Ко второй группе относятся чернила, «исчезающие» при освещении и снова проявляющиеся в темноте.

Фоточувствительные чернила наносят на бумагу и высушивают на воздухе. Надпись проявляют или удаляют, освещая ее ярким солнечным светом.

Люминесцентные чернила.

Эта  группа  чернил  содержит  бесцветные  либо  слабо  окрашенные вещества, способные к люминесценции под действием ультрафиолетового излучения. Для проявления таких чернил надпись освещают ультрафиолетовой  лампой. После  прекращения  действия  ультрафиолета  надпись исчезает. Люминесцентные чернила активно используются полицией и спецслужбами, а также студентами – во время контрольных или экзаменов.

Так я узнал, что чернила, в подаренной мне ручке-шпионе, и есть люминесцентные симпатические чернила, так как они становятся видны при освещении ультрафиолетовым светом.

Термочувствительные чернила.

В состав термочувствительных симпатических чернил входят бесцветные или слабо окрашенные вещества, которые переходят в окрашенные соединения при нагревании. Во многих случаях окраска появляется в результате взаимодействия компонентов чернил с бумагой. Чернила наносятся на бумагу и высушиваются при комнатной температуре. Сделанные ими надписи и рисунки незаметны. Они проявляются при нагревании до 120–180°С, например, если бумагу прогладить горячим утюгом, подержать ее над пламенем или сильно нагретой электроплиткой.

Таким образом, я узнал, что проще всего в домашних условиях изготовить и использовать термочувствительные чернила. Это я предполагаю выполнить в практической работе.

Влагочувствительные чернила.

Невидимые надписи или изображения, сделанные влагочувствительными  чернилами,  проявляются  водой  или  водяным паром.

4. Практическая работа

 Как сделать исчезающие чернила? Этот вопрос волновал не одно поколение людей, ведь секреты, которые необходимо скрыть, существовали всегда. Из прочитанных книг и интернета я узнал, что невидимые чернила широко применялись для тайной переписки.

Для некоторых из них нужны химические вещества, которых у меня нет. Но оказалось, что для приготовления невидимых и исчезающих чернил есть несколько доступных способов, которые легко можно применить дома.

Я решил попробовать. Вот несколько рецептов, с помощью которых даже ребенок сможет приготовить исчезающие чернила:

• Невидимые чернила из лимона – выдавить сок половины лимона и развести его таким же количеством воды, проявлять воздействием тепла.
• Невидимые чернила из лука – приготовить сок лука и использовать его в качестве чернил, проявлять воздействие тепла.
• Невидимые чернила из молока – взять молоко и использовать его в качестве чернил, высушить, проявлять над свечой или лампой.
• Невидимые чернила из соды – приготовить концентрированный раствор соды – 1 чайная ложка на 10 мл. – 2 – 3 чайные ложки воды, все перемещать, использовать в качестве чернил, которые долго сохраняются, проявлять воздействием тепла.

В интернете я нашел еще множество рецептов изготовления невидимых чернил, но для приготовления в домашних условиях не все подойдут. Поэтому я остановился на самых доступных для домашнего изготовления рецептах.

Опыт №1 «Невидимые чернила из лимона»

Для этого нам понадобятся: половинка лимона, стаканчик, кисточка, белый лист бумаги.  Выдавим сок из лимона в стакан, добавим такое же количество воды. Обмакнем кисточку в раствор лимонного сока и воды и напишем что-нибудь на бумаге. После того, как надпись сделана, ей надо дать высохнуть. Чтобы проявить надпись, надо нагреть листок бумаги, например,  прогладить горячим утюгом. Лимонная кислота темнеет при воздействии температуры и таким образом, мои чернила  становятся видимыми. Лимонный сок приятно пахнет, не заметен при высыхании, но долго сохнет, проявляется слабо желто-коричневым оттенком букв.

Опыт №2 «Невидимые чернила из лука»

Для эксперимента нам понадобится то же самое, что и для предыдущего.

Возьмем половину луковицы, натрем ее на мелкой терке и выдавим через кусочек марли сок в стаканчик.  Нанесем сок лука с помощью кисти на бумагу, подождем высыхания. При высыхании сок лука немного заметен на бумаге, и имеет не очень приятный запах,  что делает эти чернила несовершенными. Будем проявлять тем же способом – нагреванием. Сок лука темнеет при воздействии тепла,  и чернила становятся видимыми, приобретают коричневый оттенок.

Опыт №3 «Невидимые чернила из молока»

Налить в стаканчик молоко. Обмакнуть кисточку в молоко и написать ей на листке белой бумаги. Дать молоку высохнуть. От  букв не останется ни следа, ни запаха. Затем нагреть бумагу над свечой, и на ней проступит написанное, так как молоко при нагревании изменит цвет. Молоко действительно изменило цвет, но цвет надписи оказался не однородным, а свечой пользоваться не очень удобно и безопасно потому, что постоянно боишься, что листок может загореться, гораздо удобнее пользоваться утюгом. Но эксперимент позволил доказать, что надпись проявляется от воздействия любого тепла.

Опыт №4 «Невидимые чернила из соды»

Необходимо приготовить насыщенный раствор обыкновенной питьевой соды в воде. Эти чернила могут очень долго храниться, не портясь. В этом их преимущество перед способом письма молоком или соками лимона и лука. Для удобства письма этими чернилами лучше всего заправить авторучку. Но я воспользовался, как и в предыдущих рецептах кисточкой. Сразу же за кистью вода испаряется, и на листе бумаги вроде бы ничего нет. Проявляется тайное письмо тоже очень просто: воздействием тепла. При нагревании утюгом проступает темно-коричневый текст. Причем, этот текст оказался самым ярким и однородным из всех предыдущих. Эти невидимые чернила оказались лучшими!

Выводы:

1. Получить невидимые чернила в домашних условиях можно из легкодоступных в домашнем обиходе веществ. Причем, с этим справится даже ребенок, поскольку мне 7 лет, и я легко с этим справился.
2. Не все виды симпатических (невидимых) чернил можно получить в домашних условиях, в основном только теплочувствительные чернила.  Так как их легко проявить в домашних условиях воздействием тепла. Симпатические чернила, для которых нужны химические вещества или химические проявители, можно получить только в специальной химической лаборатории.
3. Проявлять невидимые записи в домашних условиях можно с помощью, свечи, лампы, утюга, но наиболее удобный и безопасный способ -  это с помощью утюга.
4. В ходе своего эксперимента я установил, что самыми подходящими самодельными невидимыми чернилами можно считать – чернила из соды. Они легко готовятся, долго хранятся, не имеют запаха, высыхают быстрее других чернил, участвующих в эксперименте и абсолютно незаметны на бумаге. Их можно даже заправлять в авторучку, так как они не портятся. И эти чернила проявляются ярче и однороднее других невидимых чернил, которые я получил и исследовал. Таким образом, невидимые чернила из соды       -  самые лучшие в моем эксперименте.
5. В ходе своей исследовательской работы мы убедились, что эксперимент – это очень увлекательное и интересное занятие.
   В ходе своего эксперимента я почувствовал себя не только настоящим исследователем, но и настоящим разведчиком на секретном задании.
6. Результатами своего исследования я поделился с одноклассниками и очень надеюсь, что это их вдохновит на собственные эксперименты.

Заключение

Итак, мы добились той цели, которую ставили перед собой в начале исследования – узнали, из чего изготавливают невидимые чернила, какие они бывают, какие рецепты симпатических чернил известны, а так же в домашних условиях создали «волшебные» симпатические чернила из легкодоступных в домашнем обиходе веществ.

Таким образом, мы полностью подтвердили выдвинутую нами в начале исследования гипотезу о том, что изготовить невидимые чернила можно самому в домашних условиях и справиться с этим может даже ребенок.

На основании проведенных наблюдений мы сделали вывод, что для чернил, изготовленных из разных веществ нужны разные способы их проявления. В процессе проведения эксперимента мы обращались к различным источникам информации: книгам, пособиям, но в основном к интернету. В данной работе невозможно описать все способы изготовления симпатических чернил. Нам удалось провести эксперименты только с веществами, которые легко можно найти в доме.  Нами найдено много рецептов, для использования которых необходимы химические препараты, которых у нас не было. Но мы точно знаем, что продолжим опыты по созданию новых видов симпатических чернил.

В ходе работы мы убедились, что эксперимент – это очень интересно и увлекательно. Предлагаем воспользоваться нашими рецептами невидимых чернил для проведения собственных экспериментов.

Литература

1. Алексинский, В. Н. Занимательные опыты по химии. // М.: Просвещение, 1995.
2. Лаврова, С. А. Загадки и тайны обычных вещей. // Издательство «Белый город», 2006.
3. Лаврова, С.А. Моя первая книга. Занимательная химия для малышей. // Издательство «Белый город», 2009.
4. Стёпин, Б. Д., Аликберова, Л. Ю. Книга по химии для домашнего чтения. // М.: Химия, 1994.
5. Что? Зачем? Почему? Большая книга вопросов и ответов / Пер. Мишиной, К., Зыковой, А. // М.: Эксмо, 2007.

www.alhimik.ru

http://dryk.info

http://chemistryandchemists.narod.ru

www.kristallikov.net

http://www.patlah.ru

http://ru.wikipedia.org

http://www.sdelaysam-svoimirukami.ru/50-nevidimye_chernila.html

http://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=93405

http://akak.ru/recipes/8179-kak-sdelat-nevidimyie-chernila

http://peopleask.ru/kto-izobrel-chernila.html