XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Невидимые чернила
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
С давних пор людьми двигала великая сила – любознательность. Стремление узнать, испытать, открыть, изобрести. И мне тоже захотелось узнать, изобрести, испытать. Шпионы и агенты секретных служб имеют возможность пользоваться невидимыми чернилами, для того чтобы общаться со своими сообщниками, не раскрываясь перед противниками. Я конечно не шпион, но научится писать невидимыми чернилами, хочется. Ведь это так интересно, написать то, что никто кроме тебя не сможет прочесть.
Может, существуют способы сделать невидимые чернила в домашних условиях? И тогда даже совсем неопытный человек при желании может написать секретное письмо не хуже самых известных шпионов!
И мне захотелось узнать, изобрести, испытать такие «невидимые чернила».
Так возникла цель моей работы: создание невидимых чернил в домашних условиях.
Задачи:
1. Узнать, что такое невидимые чернила;
2. Изучить историю происхождения невидимых чернил;
3. Изготовить невидимые чернила в домашних условиях своими руками.
Объект исследования: невидимые чернила.
Предмет исследования: вещества, исчезающие при нанесении на бумагу и проявляющиеся на ней при определённых условиях.
Гипотеза: невидимые чернила существуют и их можно изготовить в домашних условиях своими руками.
Практическая значимость работы определяется возможностью
использовать полученные знания для организации увлекательного досуга.
Актуальность исследования в том, что сейчас мало кто помнит и знает о существовании невидимых чернил, которые люди использовали на протяжении веков для написания.
Методы исследования:
• анализ научно-популярной литературы;
• поиск информации в Интернете;
• проведение опытов;
• наблюдение.
-
Основная часть
1.1. Что такое невидимые чернила
Невидимые (симпатические) чернила, записи которыми являются изначально невидимыми и становятся видимыми только при определённых условиях (нагрев, освещение, химический проявитель, ультрафиолетовые или инфракрасные лучи и др.).
Симпатические чернила можно разделить на 2 группы: исчезающие и проявляющиеся. Проявляющиеся чернила не оставляют следа на бумаге после их высыхания. Они представляют собой бесцветные или слабоокрашенные растворы. Надписи или изображения, сделанные такими чернилами, становятся видимыми (проявляются) только при создании специальных условий: нагревании или обработке другими веществами.
1.2. История происхождения невидимых (симпатических) чернил
С давних времён невидимые чернила использовались для сохранения тайны переписки. Сколько секретов скрывалось благодаря тайнописи, которая наносилась специальными веществами.
Древние египтяне были самыми первыми, кто придумал рецепт
изготовления чернил. Поскольку писали в те времена на папирусе, то
использовали смесь масла и сажи, иногда с добавлением мускуса и
камфоры в качестве ароматизаторов. А еще камедь- смесь густого сока
акации или вишни, смешанной с золой от папируса. Рукописи за
многие тысячелетия не потеряли своей яркости. С этого и начинается
история чернил.
Древнегреческий философ Филон Александрийский ещё в I веке приводил пример рецепта невидимых чернил из сока чернильных орешков - это такие образования на листьях растений, вызванные насекомыми или грибком. В его случае буквы проявлялись после воздействия на написанное раствором железомедной соли.
Китайский император Цин Шихуанди использовал для своих тайных писем густой рисовый отвар. Если такое письмо слегка смочить слабым раствором йода, то появляются синие буквы.
Тайные агенты Ивана Грозного писали свои донесения луковым соком. Буквы становились видимыми при нагревании бумаги.
Знаменитая шпионка Мата Хари тоже использовала секретные чернила. Буквы, написанные раствором хлорида кобальта, совершенно невидимы и проявляются, делаясь синими, при нагревании бумаги.
Владимир Ильич Ленин использовал для тайнописи молоко. Для проявления письма в этих случаях достаточно подержать бумагу несколько минут над огнём.
Русские революционеры писали молоком секретные сведения между строк обычных писем. Правда, эта уловка была достаточно хорошо известна сотрудникам тюрем, поэтому большого успеха такая переписка не имела.
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 калий, текст с видимым после обработки бумаги солями железа [10].
Сегодня существуют особые чернила, которые проявляются только при освещении ультрафиолетом, что используется при изготовлении бумажных денег.
В ходе работы мы узнали, что невидимые чернила были известны людям ещё в древности, что они широко применялись для тайной переписки, что существует много рецептов невидимых чернил.
1.3. Виды проявляющихся (симпатических) чернил
Проявляющиеся симпатические чернила можно разделить на такие виды:
-
термочувствительные;
-
химические;
-
влагочувствительные;
-
фоточувствительные;
-
люминесцентные.
Мы выяснили в ходе работы, чем различаются эти виды симпатических чернил.
Термочувствительные чернила
Такие чернила содержат вещества, которые проявляют окраску при воздействии на них теплом. Чернила наносятся на бумагу и высушивают, на этот момент надписи остаются невидимыми. Но стоит бумагу нагреть утюгом, подержать над огнём или другим источником тепла, то чернила «проявляются». К таким чернилам относят сок лимона, лука, молоко. При нагревании чаще всего они становятся коричневого цвета.
Проще всего в домашних условиях изготовить и использовать термочувствительные чернила[6].
Химические чернила
В состав химических чернил входят слабо окрашенные или бесцветные вещества, которые реагируют с другими веществами, получая ярко окрашенные продукты. На бумагу наносится раствор «чернил» и при комнатной температуре высушивается. Скрытое изображение проявляется раствором другого вещества (проявитель) при помощи ватного тампона или пульверизатора [11].
Влагочувствительные чернила
Невидимые надписи или изображения, сделанные влагочувствительными чернилами, проявляются водой или водяным паром. Такие чернила делятся на две группы:
Просвечивающие чернила: после высыхания надписи абсолютно незаметны на бумаге, но стоит бумагу подержать в воде, и надписи становятся полупрозрачными. При высыхании, вновь пропадают.
Клеящие чернила: надписи, сделанные такими чернилами, проявляются при обработке паром и каким-либо цветным порошком. Сначала бумагу с надписью необходимо подержать на паром, от этого чернила становятся липкими. Затем на бумагу сыплется очень мелкий цветной порошок, остатки порошка стряхивают. Частички порошка, прилипшие к клеящим чернилам, и образуют надпись [8].
Фоточувствительные чернила
Чернила, способные проявляться или исчезать под действием света называются - фоточувствительными. Их можно разделить на две группы:
Первая группа- чернила, проявляющиеся при освещении.
Вторая группа- чернила, исчезающие при освещении и проявляющиеся в темноте.
Фоточувствительные чернила наносят на бумагу и высушивают на воздухе. Надпись проявляют или удаляют, освещая её ярким светом [11].
Люминесцентные чернила
Чернила, которые под воздействием света обладают свойством люминесценции, что позволяет им светиться в темноте. Фосфоресцентные вещества, содержащиеся в этих чернилах, поглощают свет и постепенно выделяют его, создавая светящийся вид.
Использовать люминесцентные чернила можно на бумаге, пластике и текстиле [4].
II. Практическая часть
2.1.Создание невидимых чернил в домашних условиях
Изучив интернет источники, проанализировав литературу, мы выяснили, что для приготовления невидимых и исчезающих чернил есть несколько доступных способов, которые легко можно применить дома.
Опыт 1. Получение невидимых чернил из сока лимона
Для проведения опыта нам понадобятся: лимон, ватная палочка, стаканчик, белый лист бумаги.
В стакан выдавил сок из лимона, обмакнул ватную палочку в раствор лимонного сока и сделал надпись на бумаге. После того, как надпись сделана, ей надо дать высохнуть. Надпись исчезнет. Листок бумаги прогладил горячим утюгом, надпись обжигается высокой температурой и невидимые ранее слова проявились (Приложение1. Рис.1)
Вывод: некоторые вещества, которые содержатся в лимонном соке, под действием тепла разрушаются быстрее, чем загорается сама бумага. При проглаживании горячим утюгом сгорает содержащаяся лимонная кислота и надпись проявляется, становится коричневого цвета.
Опыт 2. Приготовление невидимых чернил из молока
Для проведения опыта нам понадобятся: молоко, стакан, ватная палочка, белый лист бумаги.
В стакан налил домашнее молоко. Обмакнул палочку в молоко и написал ей на листке белой бумаги. Дал молоку высохнуть. От букв не осталось ни следа. Затем нагрел бумагу над свечой, и на ней проступило написанное, так как молоко при нагревании изменило цвет. (Приложение 1. Рис.2)
Вывод: молоко действительно изменило цвет, но цвет надписи оказались не однородным, буквы проявлялись слабо, также как и в эксперименте с лимонной кислотой.
Я сделал вывод, что свечой пользоваться не очень удобно и небезопасно потому, что постоянно боишься, что листок может загореться, гораздо удобнее пользоваться утюгом. Эксперимент позволил доказать, что надпись проявляется от воздействия любого тепла.
Опыт 3. Получение невидимых чернил из сока лука.
Для проведения опыта нам понадобятся: луковица, стакан, ватная палочка, белый лист бумаги.
Взяли половину луковицы, натерли на терке и выдавили сок в стаканчик. С помощью ватной палочки на бумагу соком лука написали слово. После того, как надпись сделана, дали высохнуть. Листок с текстом прогрели настольной лампой. И невидимые чернила проявились. (Приложение1.Рис.3)
Вывод: при высыхании сок лука едва заметен на бумаге, и имеет не очень приятный запах, что делает эти чернила несовершенными. При нагревании компоненты лукового сока вступают в реакцию с теплом. В результате этой реакции вещества в соке окисляются и темнеют и чернила становятся видимыми, приобретают желто-коричневый оттенок.
Я сделал вывод, что пользоваться настольной лампой не очень удобно, очень долго надо ждать, чтобы надпись проявилась.
Опыт 4. Приготовление невидимых чернил из сахара
Для проведения опыта нам понадобятся: сахар, вода, миска, ватная палочка, белый лист бумаги.
В теплой воде (3 столовые ложки) растворили кусочек рафинированного сахара. Этим сладким раствором, написали ватной палочкой тайное слово. Надпись высохла и прогладили утюгом, и невидимое слово стало явным.
(Приложение1. Рис. 4)
Вывод: при взаимодействии с температурой, сахар расплавляется, тает и окрашивает написанные буквы в коричневый цвет. Появился легкий запах жженого сахара.
Опыт 5. Приготовление невидимых чернил из соды
Для проведения опыта нам понадобятся: сода, вода, миска, ватная палочка, белый лист бумаги.
Приготовили концентрированный раствор соды: 1 чайная ложка на 2чайные ложки воды. Всё хорошо перемешали, обмакнули в эту смесь ватную палочку и написали сообщение на листе белой бумаги.Дождались, пока чернила высохнут. Проявляется тайное письмо тоже очень просто: воздействием тепла. При нагревании утюгом проступает желтый текст. (Приложение 1. Рис 5)
Вывод: в процессе нагрева выделяется углекислый газ. Оставшиеся частички соды вступают в реакцию с кислородом из воздуха. В результате окисления появляются желтые следы. Этот текст оказался самым ярким и однородным из всех предыдущих. Надпись проявилась быстро, четко и ясно.
Опыт 6. Приготовление невидимых чернил из яблочного сока
Для проведения опыта нам понадобятся: яблоко, миска, ватная палочка, белый лист бумаги.
Выдавили сок половины яблока в миску, обмакнуть ватную палочку в раствор яблочного сока и написали секретное слово на бумаге. После того, как надпись сделана, дали ей высохнуть. Но буквально через 5-10 мин некоторые буквы стали проявляться. Надписи дали просохнуть, буквы не исчезли. Чтобы надпись проявить четче, листок бумаги прогладили горячим утюгом. Секретное слово проявилось полностью, но не ярко. (Приложение1. Рис.6 )
Вывод: при высыхании, буквы, написанные яблочным соком, стали проявляться частично.
При нагревании, кислоты и сахара, из которых состоит яблочный сок, разлагаются. Буквы, которые были написаны соком, начинают темнеть, и таким образом чернила становятся видимыми, приобретают желто-коричневый оттенок букв.
Таким образом: в ходе опытов, мы получили термические – чернила из легкодоступных в домашнем обиходе веществ. При проявлении скрытого изображения чернила полученные нами, из лимона, репчатого лука, яблока, молока, сахара и соды окрашивают бумагу продуктами своего разложения от желтого до темно-коричневого цвета. Проявлять невидимые записи в домашних условиях можно с помощью, лампы, свечи, но наиболее безопасный и удобный способ - это с помощью утюга. Все чернила легко готовятся, долго хранятся и незаметны на бумаге.
Заключение
В ходе исследования мы изучили историю возникновения невидимых чернил, их виды. Выполняя данную работу, мы доказали, что в домашних условиях можно получить невидимые чернила из доступных продуктов, которые есть дома. Не все виды симпатических (невидимых) чернил можно получить в домашних условиях, в основном только теплочувствительные чернила. Так как проявлять невидимые записи в домашних условиях можно с помощью лампы, свечи, но самый безопасный и легкий способ – это с помощью утюга.
Выполняя опыты, я почувствовал себя не только настоящим исследователем, но и настоящим разведчиком на секретном задании, это очень увлекательное и интересное занятие.
Результатами своего исследования я поделился с одноклассниками и очень надеюсь, что это их вдохновит на собственные эксперименты.
Итак, я добился той цели, которую ставил перед собой в начале исследования – узнал, из чего изготавливают невидимые чернила, какие они бывают и как в домашних условиях создать «невидимые» симпатические чернила.
Таким образом, я полностью подтвердил выдвинутую в начале исследования гипотезу о том, что изготовить невидимые чернила можно в домашних условиях.
Литература
-
Алексинский В. Н. Занимательные опыты по химии. – М.: Просвещение, 1995.
-
Лаврова С.А. Загадки и тайны обычных вещей. – Изд. «Белый город», 2006.
-
Лаврова С.А. Моя первая книга. Занимательная химия для малышей. – Изд. «Белый город», 2009.
-
Люминесцентные чернила [Электронный ресурс] - https://www.marketresearchintellect.com/ru/blog/innovative-inks-the-rise-of-luminescent-ink-market-in-consumer-and-industrial-sectors/
-
Невидимые чернила для детей [Электронный ресурс] - https://sovross.ru/2021/03/19/nevidimye-chernila-dlya-detej-7-sposobov-prigotovleniya/
-
«Опыт с невидимыми чернилами» [Электронный ресурс] - https://opdo-fgosdo.ru/uploads/s/r/9/g/r9gnuvne2nej/file/W4u13zyL.pdf?preview=1&ysclid=m63qq1d50572656756
-
Проект «Создание невидимых чернил» [Электронный ресурс] - https://tvorcheskie-proekty.ru/node/3117
-
Секретная переписка [Электронный ресурс] - https://www.peremenka31.ru/4465.html#
-
Стёпин Б. Д., Аликберова Л. Ю. Книга по химии для домашнего чтения. – М.: Химия, 1994.
-
Тайная переписка [Электронный ресурс] - https://idea.vrnlib.ru/article/tajnaya-perepiska-izobretenie-nevidimyh-chernil/
-
Учебно–исследовательский проект: «Невидимые чернила» [Электронный ресурс] - https://www.1urok.ru/categories/10/articles/59569
-
Что? Зачем? Почему? Большая книга вопросов и ответов / Пер. К.Мишиной, А.Зыковой. – М.: Эксмо, 2007.
Приложение 1
Рисунок 1. Получение невидимых чернил из сока лимона
Рисунок 2. Приготовление невидимых чернил из молока
Рисунок 3. Получение невидимых чернил из сока лука
Рисунок 4. Приготовление невидимых чернил из сахара
Рисунок 5. Приготовление невидимых чернил из соды
Рисунок 6. Приготовление невидимых чернил из яблочного сока