Вера

Невидимые чернила

Участник конкурса детского творчества ‒ Всероссийский конкурс для учащихся 5-11 классов на лучшую проектно-исследовательскую работу «Грани науки»

Материал опубликован 25 October 2020 в группе

УРОК.РФ: группа для участников конкурсов

47292

222584

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ЛИЦЕЙ №5»

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА ПО ХИМИИ

«Невидимые чернила»

Выполнил:

Ученик 7 «А» класса

Егоров Дмитрий

Руководитель:

Атяскина В.С.

Зарайск 2019 – 2020 уч.год

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Лицей №5»

Рецензия

на проектно - исследовательскую работу

учащегося 7 «а» класса

Егорова Дмитрия

по теме: «Невидимые чернила»

Работа Егорова Дмитрия посвящена изучению невидимых чернил и сравнению симпатических чернил из доступных составляющих.

Данная работа является актуальной, так как позволяет в увлекательной форме исследовать химические свойства различных веществ, развивая интерес к непростой, но очень важной науке – химии.

Дмитрий рассмотрел историческую и теоретическую сторону данного вопроса. После этого провел серию опытов, направленных на сравнение результатов использования чернил как до проявления, так и после. Проведена большая аналитическая и экспериментальная работа. Результаты проанализированы, обобщены, сделан вывод. Тема интересна учащемуся и раскрывает его заинтересованность при изучении данного вопроса.

Работа имеет практическое и методическое значение, может быть использована на уроках химии и во внеурочной деятельности.

Данная работа соответствует требованиям, в ней присутствует краткое введение, сформулированы цели и задачи. Материал изложен четко, лаконично, доступно.

Содержание

Введение……………………………………………………………….4

Основная часть

2.1 История создания симпатически чернил………………………...6

2.2 Виды симпатических чернил……………………………………..7

2.3 Рецепты получения невидимых чернил…………………………10

Экспериментальная часть

Получение невидимых чернил в домашних условиях……………...12

Заключение…………………………………………………………….16

Список литературы……………………………………………………18

Приложения……………………………………………………………19

Введение

Мы с братом очень любим играть в войну и шпионов. И одним из наших секретов были записки, которые никто, кроме нас не мог прочитать. Однажды по телевизору я увидел, что если написать письмо лимонным соком, то его не видно. Прочитать написанное можно только после того, как нагреть записку.

Изучив 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 и каким еще способом можно писать зашифрованные невидимые письма.

Я предположил (гипотеза), что существует множество способов изготовить невидимые (симпатические чернила) в домашних условиях и справиться с этим может даже ребенок.

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

Цель исследования: найти наиболее простой способ изготовления качественных симпатических чернил в домашних условиях.

Задачи:

Изучить литературу и интернет - источники о видах невидимых чернил и способах их изготовления.

Приготовить симпатические чернила в домашних условиях из подручных средств.

Выяснить, какой способ изготовления чернил дает наиболее качественный результат.

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.

Наблюдение.

Сравнение.

Анализ.

2.1 История создания симпатических чернил

Еще в I веке н.э. Филон Александрийский писал рецепт симпатических чернил из сока чернильных орешков, для проявления которых требовался раствор железомедной соли. Овидий предполагал использовать молоко в качестве невидимых чернил (проявляются после нагрева).

Невидимые чернила продолжали использоваться как в средневековье, так и в новейшее время, например, в письмах русских революционеров из тюрем. Секретный текст, написанный молоком между строк внешне безобидного обычного письма, проявлялся при проглаживании бумаги горячим утюгом. Царская охрана знала об этой переписке и успешно ее прочитывала.

В «рассказах о Ленине» написано, как Владимир Ленин писал молоком на бумаге между строк. Правда это или нет, никто не знает. Но даже из этого далекого неполного списка понятно, что существуют чернила, для изготовления которых необходимы сложные химические вещества, а для других все есть на кухне.

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.).

2.2 Виды симпатических чернил

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

химические;

фоточувствительные;

люминесцентные;

термочувствительные;

влагочувствительные.

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.

Химическими чернилами пользовались немецкие шпионы.

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.

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.

Влагочувствительные чернила

Невидимые надписи или изображения, сделанные влагочувствительными чернилами, проявляются водой или водяным паром. В зависимости от характера процессов проявления такие чернила делятся на две группы:

Просвечивающие чернила. Надписи, сделанные ими, после высыхания на бумаге совершенно незаметны, но проявляются при выдерживании ее в воде в течение 2 – 3 минут. Участки бумаги, пропитанные этими чернилами, становятся под действием воды полупрозрачными. При высыхании бумаги надпись исчезает, но вновь появляется при погружении в воду.

Клеящие чернила. Изображения или надписи, сделанные ими, проявляются водяным паром с последующей обработкой порошком пигмента. Для проявления бумагу с невидимой надписью держат над водяным паром (100°С) в течение 5 секунд, не допуская ее переувлажнения и образования на ней капелек воды. Затем, держа бумагу вертикально, посыпают ее очень мелким порошком какого-нибудь окрашенного вещества. Избыток порошка удаляют стряхиванием. Участки бумаги, пропитанные указанными чернилами, после обработки паром становятся липкими и за счет этого удерживают частицы пигмента – надпись «проявляется».

2.3 Рецепты получения невидимых чернил

Изучив несколько интернет-сайтов, я узнал, что способов изготовления невидимых чернил очень много. Вот список лишь немногих из них:

Список симпатических чернил

Чернила	Проявитель
оксалат церия	сульфат магния
водный раствор хлорида кобальта	нагрев
водный раствор хлорида железа	водный раствор тиоцианата калия
водный раствор медного купороса	пары нашатырного спирта
сульфат меди	йодид натрия
сульфат железа	карбонат натрия
хлорид натрия	нитрат серебра
фенолфталеин	разбавленная щёлочь
аспирин	соли железа
спиртовой раствор пирамидона	нагрев
стиральный порошок	свет лампы ультрафиолета
крахмал	йодная настойка
уксус	сок синей капусты
слюна	очень слабый водный раствор чернил
воск	сода
сок брюквы	нагрев
кока-кола	нагрев
лимонная (пищевая) кислота	нагрев
яблочный сок	нагрев
молоко	нагрев
луковый сок	нагрев

Но даже из этого далеко неполного списка понятно, что существуют чернила, для изготовления которых необходимы сложные химические вещества, а для других все есть на кухне. Но будут ли «простые» рецепты эффективными?

Это я и решил проверить.

Экспериментальная часть

Опыт 1. Получение невидимых чернил из сока лимона.

Цель: научиться получать невидимые чернила из сока лимона в домашних условиях.

Оборудование: доска, нож, ватные палочки, тарелка, белый лист бумаги, стакан 2 шт, фотоаппарат (для фотографирования этапов опыта).

Реактивы: половинка лимона, вода.

Ход работы:

1. Выдавить сок половины лимона в стакан и добавить такое же количество воды.

2. Обмакнем ватную палочку в раствор лимонного сока и воды и напишем что-нибудь на бумаге.

3. После того, как надпись сделана, ей надо дать высохнуть.

4. Чтобы проявить надпись, надо нагреть листок бумаги, например, прогладить горячим утюгом.

Выводы: 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.

(Приложение 1)

Опыт 2. Получение невидимых чернил из сока яблока.

Цель: научиться получать невидимые чернила из сока яблока в домашних условиях.

Реактивы: половинка яблока, вода.

Ход работы:

1. Выдавить сок половины яблока в стакан и добавить такое же количество воды.

2. Обмакнем ватную палочку в раствор яблочного сока и воды и напишем что-нибудь на бумаге.

3. После того, как надпись сделана, ей надо дать высохнуть.

4. Чтобы проявить надпись, надо нагреть листок бумаги, например, прогладить горячим утюгом.

Выводы: Яблочная кислота темнеет при воздействии температуры и таким образом, мои чернила становятся видимыми. Яблочный сок приятно пахнет, не заметен при высыхании, но долго сохнет, проявляется слабо желто-коричневым оттенком букв.

(Приложение 2)

Опыт 3. Получение невидимых чернил из сока лука.

Цель: научиться получать невидимые чернила из сока лука в домашних условиях.

Оборудование: доска, нож, терка, марля, ватные палочки, тарелка, белый лист бумаги, стакан, фотоаппарат (для фотографирования этапов опыта).

Реактивы: половинка лука.

Ход работы:

1. Возьмем половину луковицы, натрем ее на мелкой терке и выдавим через кусочек марли сок в стаканчик.

2. Нанесем сок лука с помощью ватной палочки на бумагу, подождем высыхания.

3. После того, как надпись сделана, ей надо дать высохнуть.

4. Будем проявлять тем же способом – нагреванием.

При высыхании сок лука немного заметен на бумаге, и имеет не очень приятный запах, что делает эти чернила несовершенными. Сок лука темнеет при воздействии тепла, и чернила становятся видимыми, приобретают коричневый оттенок.

(Приложение 3

Опыт 4. Получение невидимых чернил из картофельного сока (крахмала).

Цель: научиться получать невидимые чернила из крахмала в домашних условиях.

Реактивы: картофелина

Ход работы:

1. Возьмем картофелину, натрем ее на мелкой терке и выдавим через кусочек марли сок в стаканчик.

2. Нанесем сок картофеля (крахмал) с помощью ватной палочки на бумагу, подождем высыхания.

3. После того, как надпись сделана, ей надо дать высохнуть.

4. Будем проявлять тем же способом – нагреванием.

Выводы: При высыхании крахмал немного заметен на бумаге. Надпись после нагревания практически не проявилась. Этот лист мы обработали водным раствором йода: надпись стало четко видно

(Приложение 4)

Опыт 5. Получение невидимых чернил из молока.

Цель: научиться получать невидимые чернила из молока в домашних условиях.

Оборудование: ватные палочки, тарелка, белый лист бумаги, стакан, свеча, спички, фотоаппарат (для фотографирования этапов опыта).

Реактивы: молоко.

Ход работы:

1. В стакан нальем молоко.

2. Нанесем надпись с помощью ватной палочки на бумагу, подождем высыхания.

3. После того, как надпись сделана, ей надо дать высохнуть.

4. От букв не останется ни следа, ни запаха.

5. Затем нагреть бумагу над свечой, и на ней проступит написанное, так как молоко при нагревании изменит цвет.

Выводы: 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.

(Приложение 5)

Опыт 6. Получение невидимых чернил из соды.

Цель: научиться получать невидимые чернила из соды в домашних условиях.

Реактивы: сода, вода.

Ход работы:

В стакан нальем воду

Приготовим очень насыщенный раствор соды (5 чайных ложек).

3. Нанесем надпись с помощью ватной палочки на бумагу, подождем высыхания.

4. После того, как надпись сделана, ей надо дать высохнуть.

5. От букв не останется ни следа, ни запаха.

Выводы: Вода испаряется сразу же, 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!

(Приложение 6)

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. Но и на любой кухне можно найти вещества, из которых можно сделать простые в применении невидимые чернила.

Из опробованных веществ (лимонный, яблочный, луковый, картофельный сок, молоко и содовый раствор) самым эффективным оказался содовый раствор. Сода есть у любой хозяйки, раствор легко смешивается, и при проявлении дает быстрый и четкий рисунок.

Итак, я добился той цели, которую ставил перед собой в начале исследования – узнал, из чего изготавливают невидимые чернила, какие они бывают, какие рецепты симпатических чернил известны, а также в домашних условиях создал «волшебные» симпатические чернила из легкодоступных в домашнем обиходе веществ.

Таким образом, я полностью подтвердили выдвинутую мной 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 я сделали вывод, что для чернил, изготовленных из разных веществ нужны разные способы их проявления. В данной работе невозможно описать все способы приготовления симпатических чернил. Мне удалось провести эксперименты только с веществами, которые легко можно найти в доме. Мной найдено много рецептов, для использования которых необходимы химические препараты, которых у меня не было. Но я точно знаем, что продолжу опыты по созданию новых видов симпатических чернил.

В ходе работы я убедился, что эксперимент – это очень интересно и увлекательно. В ходе своего эксперимента я почувствовал себя не только настоящим исследователем, но и настоящим разведчиком на секретном задании.

Предлагаю воспользоваться моими рецептами невидимых чернил для проведения собственных экспериментов.