Аксиоматика теории множеств. Аксиоматическая теория множеств

Натуральные пигменты

Пигмент (от лат Pigmentum – краска) - это красящий порошок, являющийся основой для производства всех видов красок на различных связующих. Акриловые и масляные краски, гуашь и акварель - все они состоят из пигментов.

В иконописи традиционно принято использовать пигмент в чистом виде и замешивать его на яичном желтке, который играет роль превосходного и долговечного клея. Однако мы часто слышим, что иконы пишут натуральными пигментами, но какие именно пигменты можно назвать натуральными? Сегодня все порошковые краски в чистом виде называют "натуральными пигментами", но слово натуральный немного вводит в заблуждение, ведь оно ассоциируется с такими понятиями как естественный, природный, неискусственный. Но когда мы видим банку с пигментом ядовито розового цвета, мы понимаем, что в природе таких оттенков не бывает, однако все равно называется «натуральным пигментом».

Итак, разграничим понятия.

Натуральные пигменты сегодня обозначает порошковый краситель в чистом виде, вне зависимости от его происхождения. Натуральные пигменты можно разделить на две группы: ПРОИРОДНЫЕ и СИНТЕТИЧЕСКИЕ.

ПРИРОДНЫЕ ПИГМЕНТЫ

Это пигменты, полученные из природных материалов естественным путем. То есть человек не вмешивался в процесс, не производил никаких химических реакций. Природные пигменты следует разделить на две разновидности: ЗЕМЛИ и МИНЕРАЛЫ.

К ЗЕМЛЯМ относят различные глины - охры, умбры и сиены. Причем оттенков, например, у одной охры светлой может быть великое множество, даже из одного месторождения цвет может варьироваться. И поэтому не удивительно, что у производителя в одной партии красок может быть немного разный оттенок. Земляные краски составляют основу иконописного колорита. Это спокойные желто-коричневые оттенки, которые создают образ способствующий молитве, а не отвлекающий ярко кричащими цветами. Ведь икона служит для молитвы человека к Богу, а не самовыражением художника иконописца.

Перечислим цвета и наименования красок:

ЖЕЛТЫЕ – охра, охра светлая, охра светло-желтая, охра французская

ОРАНЖЕВЫЕ – сиена натуральная, сиена сибирская, уральская, охра золотистая

КРАСНЫЕ – охра красная, сиена жженая

ЗЕЛЕНЫЕ – охра санкирная, умбра натуральная

КОРИЧНЕВЫЕ – умбра, умбра жженая, умбра жженая башкирская

МИНЕРАЛЬНЫЕ ПИГМЕНТЫ

Это камни, зачастую полудрагоценные, которые при перетирании дают краситель. Минеральные краски отличаются своей стойкостью в цвете. Краски получаются яркие и насыщенные.

К минеральным краскам относят следующие краски:

ЖЕЛТЫЕ – аурипигмент, ярозит

ОРАНЖЕВЫЕ – реальгар, крокоит

КРАСНЫЕ – киноварь, гематит

ЗЕЛЕНЫЕ – глауконит, селадонит, волконскоит, малахит, диоптаз

СИНИЕ – азурит, лазурит, рибекит, вивианит

ЧЕРНЫЕ – шунгит, магнетит

СИНТЕТИЧЕСКИЕ ПИГМЕНТЫ

Это пигменты, произведенные химической реакцией при взаимодействии каких либо веществ. При этом реагирующие вещества могут быть природного происхождения. Например, все белила относятся к химическим пигментам. Как делали свинцовые белила раньше? Брали пластину свинца (или свинцовую гильзу, к примеру), подвешивали над раствором уксуса у батареи. Через какое-то время свинец покрывается белым налетом – это и есть натуральные свинцовые белила.

Другой пример приготовления краски – Ярь-медянка – изумрудно зеленый цвет – листы меди прокладывают фланелью пропитанной уксусом. Вследствие реакции на медных листах образуется налет зеленого цвета, который и является синтетическим пигментом.

Перечислим распространенные синтетические пигменты:

ЖЕЛТЫЕ – кадмий желтый, крон желтый

ОРАНЖЕВЫЕ – сурик свинцовый

КРАСНЫЕ – кадмий красный

ЗЕЛЕНЫЕ – изумрудная зелень, окись хрома

СИНИЕ – ультрамарин, кобальт синий

Всегда при использовании природного или синтетического пигмента следует помнить о его свойствах. Так как многие пигменты вступают в реакцию друг с другом (например, киноварь со свинцовыми белилами чернеет), другие ядовиты (аурипигмент содержит мышьяк), другие не стойкие и имеют тенденцию менять цвет (к примеру, вивианит зеленеет).

Натуральные природные пигменты отличаются от синтетических своим благородным цветом, даже если он яркий, например можно сравнить киноварь и аналог синтетического происхождения кадмий красный, киноварь имеет более естественный насыщенный яркий оттенок и может быть использована как открытый цвет. В то время как использования чистого кадмия красного или ультрамарина в иконе будет выглядеть вызывающе. Для того, чтобы понимать какие цвета использовать в иконописи необходимо научиться смешению цветов, изучить цветоведение и узнать особенности и тонкости колорита иконы.

Органические пигменты, в отличие от неорганических, не обладают защитными свойствами, они являются чисто декоративными пигментами. Яркие, чистые, насыщенные цвета органических пигментов позволяют получать широкую гамму расцветок, которую невозможно создать, используя неорганические пигменты. Органические пигменты отличаются очень высокой красящей способностью, многие из них прозрачны (лессируют). Их красящая способность обусловлена преимущественно поглощением, а не рассеянием света, поэтому органические пигменты в основном применяют в смесях с укрывистыми белыми неорганическими пигментами и наполнителями, а иногда для подцветки и с цветными.

Органические пигменты по своей природе высокодисперсны, их первичные частицы имеют размер 0,005-0,1 мкм (Sуд=50-100 м2/г), но они всегда прочно агрегированы и поэтому трудно поддаются диспергированию. Плотность органических пигментов небольшая (1500 - 1800 кг/м3), насыпной объем и маслоемкость высокие (табл.). Они гидрофобны, в воде практически не диспергируются и теряют яркость тона - тускнеют. Этот недостаток при необходимости устраняют, гидрофилизируя поверхность, например, сульфированием.

Многие органические пигменты имеют склонность к миграции - всплыванию в красках и неотвержденных пленках, что вызывает неравномерность окраски, а также переход на другие контактирующие с покрытием материалы - «пачкают». Миграцию подавляют модифицированием поверхности пигментов кремнийорганическими ПАВ.

Основным препятствием к широкому использованию органических пигментов в лакокрасочных материалах в недавнем прошлом была их недостаточная светостойкость (светопрочность). Под влиянием УФ-лучей, особенно в присутствии оксида цинка и диоксида титана, обладающих фотоактивностью, органические пигменты быстро теряли свою окраску - выцветали. Наряду с низкой светостойкостью они имели и недостаточную термостойкость, что препятствовало применению их в лакокрасочных материалах горячего отверждения.

Эти недостатки преодолены получением новых полициклических соединений с повышенной молекулярной массой и определенных кристаллических форм (хинакридоновые, диоксазиновые и др.), а также комплексных соединений, содержащих металлы. Высокая стоимость новых видов свето- и термостойких органических пигментов, обусловленная многостадийностью и сложностью их синтеза и специальной обработки, окупается малым их расходом, обусловленным высокой красящей способностью, а также повышенным сроком службы покрытий при использовании органических пигментов в смеси с неорганическими. Свето - и атмосферостойкость Органических пигментов и их миграционную стойкость оценивают в баллах от 1 до 8 по соответствующим ГОСТам.

Строгой общепринятой классификации органических пигментов не существует. По химическому составу органические пигменты разделяют на классы: азопигменты и азолаки, фталоцианиновые, полициклические, лаки основные (трифенилметановые) и др. Согласно технической классификации различают: собственно органические пигменты - это окрашенные органические соединения, не растворимые в воде, растворителях, пластификаторах и пленкообразователях, и осажденные - это растворимые красители, переведенные в нерастворимые соли или комплексные соединения. Такие осажденные органические пигменты называют красочными или пигментными «лаками». Это устаревшее и не очень хорошее название не следует смешивать с общепринятым понятием о лаках как растворах пленкообразующих веществ. Осажденные пигменты бывают трех типов:

1.
красочные лаки (тонеры - анг.; фарблаки - нем.) - водорастворимые кислотные соединения, переведенные в нерастворимые соли поливалентных металлов, или основные соединения, переведенные в нерастворимые соли фосфорной, кремниевой и других кислот;

2. крапплаки - комплексные соединения антрахинонов (ализарина) с ионами Ca, Al, Fe, Sn, Cr и других металлов.

3. Прочные красочные лаки (фастели - анг.; фанали - нем.) - соли основных красителей (трифенилметановых) со сложными фосфорно-вольфрамо-молибденовыми гетерополикислотами.

Индиго - краситель

Краски - это более общее, неточное название цветных веществ (пигментов, красителей). В виде красок выступают суспензии из пигментов в плёнкообразующих веществах и применяются в качестве защитных и декоративных покрытий, а также изобразительном искусстве. Они содержат наполнители, растворители, пластификаторы,отвердители.

Самое первое красящее вещество, которое было применено как краситель - сажа. Мел и охры стали известны около 30 тыс. лет назад. Примерно б тыс. лет назад художники начали применять в качестве пигментов малахит, лазурит и киноварь. В V в. до н. э. к ним добавились также свинцовые белила, сурик, глёт.

Первоначально рисунки создавались только с помощью пигментов - мелко истолчённых твёрдых окрашенных веществ. Позднее в их состав стали вводить связующие вещества (кровь животных, яичный желток) - так получили . До наших дней дошли изображения, возраст которых исчисляется сотнями, а то и тысячами лет - и всё это благодаря долговечности минеральных красок . Обширную группу природных пигментов составляют охры (от греч. «охрос» - «бледный», «желтоватый»). Химический состав краски включает гидратированные (включающих в химическом составе воду) оксиды железа (Fe 2 O 3 Н 2 O; Fe 2 O 3 3Н 2 О). При прокаливании охра теряет кристаллизационную воду, и пигмент превращается в красящее вещество красного оттенка. В наше время охры используются в производстве резины, цемента, бумаги, пластмассы, однако их постепенно вытесняют синтетические жёлтые железооксидные пигменты.

Если в состав краски входят минералы, содержащие оксиды марганца, то получаемое красящее вещество имеет коричневый цвет (вспомните, когда долго постоит марганцовка, то постепенно раствор становится коричневатым из-за наличия оксида марганца MnO 2). Такие пигменты называются умброй . Пигмент тёмно-красного цвета - железный сурик - это оксид железа (III) с примесями силиката алюминия и кварца. Сурик - пигмент универсальный, устойчивый к свету, поэтому он широко используется для окраски деревянных и металлических предметов, а также цемента.

В древние времена природный минерал синего цвета лазурит (или ляпис-лазурь) Na 3 Ca 3 S ценился дороже золота. Краска из этого истолчённого в мелкий порошок камня называлась ультрамарином . Позднее сплавлением каолина с карбонатом натрия и серой (или сульфатом натрия и углём) стали получать искусственный ультрамарин. Химический состав краски "ультрамарин": Na 8 Al 6 Si 6 O 24 S. Другая известная минеральная краска синтетического происхождения - «прусская лазурь» K, впервые полученная в 1704 г.

В качестве зелёного пигмента долго использовалась так называемая богемская земля - минерал авгит (Ca, Na) (Mg, Fe 2+ , Fe 3+ , Al, Ti) [(Si, Al) 2 O 6 ]. Затем стали готовить краски на основе оксида хрома(Ш) и его гидрата. С открытием в 30-х гг. XX в. фталоцианинов хромовые красители были почти вытеснены ими.

Белые пигменты составляют более 60 % всех современных красящих веществ. Их применяют для изготовления лакокрасочных материалов не только белого, но и других цветов, а также в производстве пластмасс, бумаги, строительных материалов, керамики и др. В древности широко применялись свинцовые белила - основной карбонат свинца 2PbСО 3 Pb(ОН) 2 . На протяжении многих веков люди ничего не знали о токсичности свинца, поэтому свинцовые белила входили в состав даже некоторых косметических средств. Сейчас свинцовые белила практически полностью заменены диоксидом титана, цинковыми белилами (оксидом цинка), литопоном (смесью сульфида цинка и сульфата бария).

В художественных красках могут использоваться также пигменты, не имеющие широкого распространения из-за высокой стоимости (кобальтовые краски) либо из-за токсичности (например, сульфиды кадмия и ртути). При смешивании пигментов с растительными клеями (пшеничным крахмалом, декстрином и др.) получают акварели (от лат. aqua - «вода») - краски, разводимые водой. Если в пигментно-клеевую смесь добавить белила, красочный слой будет более плотным. Такие краски называются гуашью (от ит. guazzo - «водяная краска» ).На основе растительных масел или синтетических смол готовят масляные краски .

Помимо минеральных красок в древности широко применялись краски растительного и животного происхождения. Они обладают большим количеством оттенков, но гораздо менее долговечны. В качестве красителей издавна использовались сок крушины, шафрана, черники, резеды, вытяжки из коры дуба, ольхи. Любимую краску древнеримской знати - пурпур добывали из желёз средиземноморского моллюска иглянки. Улиток измельчали и полученным соком пропитывали ткань. На воздухе этот сок приобретал пурпурный цвет. Правда, одежды из ткани такого цвета были доступны лишь патрициям: для получения 1 г красителя требовалось переработать более 8 тыс. моллюсков. Высоко ценили также карминовый краситель (кошениль) извлекаемый из червеца карминоносного. 200 тыс.жучков давали всего лишь 1 г красящего вещества.

Из Индии в Европу попал другой краситель - индиго. Первоначально его получали из листьев индигоферы. Из 100 кг листьев выходило 3 кг индиго. В середине XIX удалось синтезировать «анилиновый красный», или фуксин (от названия красных цветков фуксии). При нагревании в запаянной трубке анилина C 6 H 5 NH 2 с дихлорэтаном СН 2 Cl-СН 2 Сl получилось вещество красного цвета, окрашивающее шелк и шерсть. Тогда же было получено красновато-фиолетовое вещество, позднее названное мовеином (от фр. mauve - «мальва») за сходство с окраской цветов мальвы. Промышленное производство мовеина стало началом развития анилинокрасочной промышленности.

После открытия английским химиком Петером Гриссом в 1857 г. реакции диазотирования началось производство азокрасителей - самого многочисленного класса органических красителей. Грисс обнаружил, что при обработке ароматических аминов азотистой кислотой образуется неустойчивая диазониевая соль, а в результате её взаимодействия с некоторыми соединениями (фенолами, ароматическими аминами) появляются окрашенные продукты: однако, несмотря на впечатляющие успехи промышленного синтеза красителей, индиго всё ещё получали традиционным способом - из растительного сырья. В 1866 г. к изучению «короля красителей» приступил Адольф Байер. Ему удалось установить молекулярное строение этого вещества и в 80-х гг. наладить его лабораторный синтез. И лишь в конце 90-х гг. XIX в. было начато промышленное производство индиго.

К началу XX в. было получено более 1200 синтетических органических красителей. К сожалению, их производство и в наши дни остаётся одним из самых загрязняющих окружающую среду, поэтому сейчас исследовательские работы в этой области направлены не на поиск новых красящих веществ, а на усовершенствование уже известных технологий.

Состав современных красок сложный. Помимо красящего пигмента и плёнкообразующего вещества в состав краски могут входить растворители, разбавители, сиккативы (вещества, ускоряющие высыхание лакокрасочных материалов) и другие вспомогательные компоненты. В зависимости от типа плёнкообразующего вещества краски делятся не следующие: масляные краски, эмалевые краски , эмульсионные краски и порошковые краски .

Масляные краски изготовляют на основе олиф - полимеризованных растительных масел (льняного, конопляного) или жидких алкидных смол.

Эмали представляют собой взвеси тонко измельчённых пигментов в растворах лаков - плёнкообразующих веществ. Так называемые эмульсионные краски производят на основе водных дисперсий полимеров, например поливинилацетата, полиакрилатов, а порошковые краски - на основе сухих полимеров (полиэтилена, поливинилхлорида и др.), образующих при нагреве до определённой температуры прочные плёночные покрытия. Ежегодно в мире производится около 10 млн. тонн лакокрасочных материалов. Этого количества хватило бы для того, чтобы покрыть Землю по экватору красочным поясом шириной 2,5 км.

О взрывчатых свойствах нитроцеллюлозы известно практически каждому школьнику. Но не все знают, что её применение началось благодаря перепроизводству взрывчатых веществ после Первой мировой войны в автомобильной промышленности. При этом успешно была решена проблема утилизации опасного вещества (нитроцеллюлозы) и начато производство лакокрасочных материалов на основе нитроцеллюлозы для окраски автомобильных кузовов.