Олег Ольгин - Опыты без взрывов
Советов художественного свойства давать не будем: эскиз придумайте сами. Не надо сложных значков: и делать труднее, и смотрятся они хуже. По эскизу вырежьте шаблон из тонкого картона — он должен повторять внешний контур значка. Положите шаблон на тонкую медную или латунную фольгу и аккуратно вырежьте по нему столько заготовок, сколько значков вы собираетесь сделать.
Ваша заготовка мягкая. Чтобы она стала жесткой, покройте ее слоем меди в гальванической ванне. В принципе вы уже умеете это делать; здесь вы найдете советы применительно к изготовлению значков.
Заготовки проткните у края иглой и пропустите в отверстие тонкую медную проволочку. Промойте заготовки, протрите бензином и зубным порошком, еще раз промойте и, держа за подвеску или с помощью пинцета, опустите на полминуты в разбавленный, примерно 5 %-ный раствор азотной кислоты. Напоследок промойте в проточной воде и подвесьте на металлический стержень. Всю подвеску опустите в стакан с двумя медными пластинками-анодами (значки будут катодами). Листочки фольги должны быть расположены на разных уровнях, чтобы они не закрывали друг друга. В стакан налейте электролит! 25 г медного купороса и 1,5 мл серной кислоты на 100 мл воды, желательно дистиллированной. Источник тока — аккумулятор; можно использовать и трансформатор с выпрямителем. Ток в цепи около 10 мА на 1 см2. Толщина медного слоя должна быть 0,5–0,8 мм.
Когда меднение закончено, промойте детали. Если вы решили сделать на значке рельефное изображение или надписи, наметьте их иглой. Ту часть поверхности, которую покрывать не надо, закройте тонким слоем клея БФ, лака или парафина, опустите заготовки в электролит и опять включите ток, чтобы открытые участки покрылись слоем меди — тогда они станут выпуклыми. После этого клей или парафин снимите.
Если сумеете, выгравируйте на значке надпись или изображение, и обязательно припаяйте с обратной стороны булавку.
Наконец, придадим значку нарядный вид. Химическая окраска и никелирование вполне пригодны. Но еще лучше выглядят значки под старое серебро.
Заготовьте 2–3 %-ный раствор нитрата серебра (можно растворить в воде аптечный ляписный карандаш). Небольшими порциями добавляйте соляную кислоту — три-четыре объема на один объем раствора. С выпавшего осадка хлорида серебра слейте раствор, осадок несколько раз промойте дистиллированной водой, сливая воду очень аккуратно, по стеклянной палочке, чтобы не терять хлорид серебра. К отмытому осадку добавьте небольшими порциями 30 %-ный раствор иодида калия до тех пор, пока осадок не растворится полностью. Долейте воду, чтобы довести объем раствора до первоначального. У вас должно быть столько же электролита для серебрения, сколько вы приготовили его для меднения.
В этот электролит погрузите значки (они вновь будут катодами). Анодами могут служить графитовые стержни, лучше из батареек, а не из карандашей, потому что их площадь должна быть немного больше площади значков. Плотность тока небольшая, около 1 мА/см2.
Так на значках образуется слой серебра и, конечно, оно выглядит как новое. Однако не такая уж хитрость почернить значки под старое серебро… Водный раствор сульфида калия примерно 0,5–1 %-ной концентрации нагрейте до 50 °C. Значки в этом растворе постепенно изменят цвет — они станут сначала серыми, потом синеватыми и, наконец, черными. Промойте значки и потрите их фетром или суконкой. Тогда выпуклые части посветлеют, остальная же поверхность останется черной, и значки будут выглядеть именно так, как изделия из старого серебра.
БЛАГОРОДНАЯ ПАТИНА
Благородную чернь на серебре вы уже научились делать экспресс-методом. Сейчас поучимся почти столь же быстро получать благородную патину.
Медные и бронзовые предметы во влажном воздухе постепенно покрываются зеленым налетом; зеленеют и темнеют старинные подсвечники и дверные ручки, каминные часы и бронзовые статуи на площадях. Образовавшийся на них налет — так называемая благородная, или античная, патина — весьма ценится любителями искусства.
Чтобы образовалась патина, необходимо длительное, в течение многих лет, воздействие воздуха, содержащего влагу и диоксид углерода (углекислый газ). В присутствии этих двух веществ образуется пленка основного карбоната меди, по составу близкая к широко известному минералу малахиту. Получить искусственно минерал нам не удастся — невозможно воспроизвести его плотную кристаллическую структуру. А вот на создание античной патины у нас уйдут не годы, а считанные минуты, ну, в крайнем случае, час-другой.
К небольшому медному предмету (а для прикидочного опыта еще лучше — к пластинке или куску медной фольги) присоедините проводок с зачищенными концами. Протрите поверхность, как вы поступали не раз, мелкой наждачной бумагой, положите предмет в горячий раствор стиральной соды, промойте водой и погрузите его в слабый раствор уксуса — это поможет избежать преждевременного окисления.
Тем временем займитесь приготовлением электролита: две чайные ложки хлорида аммония (нашатыря) на стакан воды. Не касаясь медного предмета руками, выньте его пинцетом (или за проводок) из уксусного раствора, промойте под краном и опустите в раствор нашатыря. Подключите проводок к положительному полюсу батарейки, а отрицательный ее полюс соедините с медным электродом — с любой медной пластинкой, которую можно не очищать столь тщательно. Вскоре катод, т. е. предмет, на который мы наносим патину, покроется красным матовым слоем. Но позвольте, мы рассчитывали на зеленый!
Не будем, однако, спешить. Минут через десять выньте предмет, не дотрагиваясь до него руками, и положите так, чтобы с него стекала вода, но поверхность при этом не поцарапалась; можно подвесить его за проводок. Пройдет какой-нибудь час, и красный слой станет зеленым. Это красная патина на меди превратилась в зеленую, схожую с малахитом.
Еще большего эффекта можно достичь, если взять в качестве электролита раствор аммиака концентрацией около 25 %, но в этом случае надо работать под тягой или на свежем воздухе, так как у концентрированного раствора аммиака очень резкий запах. Подвесьте предмет так, чтобы часть его оказалась над электролитом. Тогда та часть, которая находится в растворе, останется красной, а та, что на воздухе, покроется за час с небольшим зелено-синей пленкой, очень похожей на настоящую благородную патину.
Не нужно спешить, ставя этот опыт, и увеличивать ток: чем медленнее идет процесс, тем прочнее слой основного карбоната меди. Но все равно, часы — это не годы, и по прочности нашей пленке далеко до естественной патины (хотя она и не менее красива). Чтобы сохранить ее, покройте зеленое покрытие каким-нибудь бесцветным лаком.
СТЕКЛО И ЭМАЛЬ
Значки, броши, различные украшения и многие предметы обихода покрывают эмалью — стеклом, нанесенным на металл. Вот и мы попробуем приготовить стекло. Для этих опытов необходима специальная печь. Уже по этой причине изготовлением стекла нельзя заниматься дома. Но, кроме того, нужны и навыки в работе с горячими расплавами, так что опыты, безусловно, надо проводить в присутствии старших.
На заводах и в химических лабораториях стекла получают из шихты — тщательно перемешанной сухой смеси порошкообразных солей, оксидов и других соединений. При нагревании в печах до очень высокой температуры, нередко выше 1500 °C, соли разлагаются до оксидов, которые, взаимодействуя между собой, образуют силикаты, бораты, фосфаты и другие устойчивые при высоких температурах соединения. Вместе они и составляют стекло.
Мы будем готовить так называемые легкоплавкие стекла, для которых достаточно лабораторной электрической печи с температурой нагрева до 1000 °C. Еще понадобятся тигли, тигельные щипцы (чтобы не обжечься) и небольшая ровная плита, стальная или чугунная. Сначала мы сварим стекло, а потом найдем ему применение.
Перемешайте шпателем на листе бумаги 10 г тетрабората натрия (буры), 20 г оксида свинца и 1,5 г оксида кобальта, просеянных через сито. Это и есть наша шихта. Пересыпьте ее в небольшой тигель и уплотните шпателем так, чтобы получился конус с вершиной в центре тигля. Уплотненная шихта должна занять в тигле не более трех четвертей объема, тогда стекло не будет проливаться. Щипцами поставьте тигель в электропечь (тигельную или муфельную), нагретую до 800–900 °C, и подождите, пока шихта не сплавится. Об этом судят по выделению пузырьков: как только оно прекратилось, стекло готово. Достаньте тигель щипцами из печи и сразу же вылейте расплавленное стекло на стальную или чугунную плиту с чистой поверхностью. Остывая на плите, стекло образует слиток сине-фиолетового цвета.
Чтобы получить стекла других цветов, замените оксид кобальта другими окрашивающими оксидами. Оксид железа(ПI) (1–1,5 г) окрасит стекло в коричневый, оксид меди(П) (0,5–1 г) — в зеленый, смесь 0,3 г оксида меди с 1 г оксида кобальта и 1 г оксида железа (III) — в черный цвет. Если же взять только борную кислоту и оксид свинца, то стекло останется бесцветным и прозрачным. Поэкспериментируйте сами с другими оксидами, например, хрома, марганца, никеля, олова.
