Дело в химии. Как все устроено?

В первом случае в виду имеются молекулы, в которые входят такие металлы, как железо, медь, магний, никель, кобальт или хром, и они в зависимости от химического окружения способны заиграть всеми цветами радуги. Небольшие примеси хрома, например, создают восхитительные переливы цвета в рубинах и изумрудах, а медь придает чудесный лазурный оттенок бирюзе. Как рубины, так и изумруды – формы существования минерала корунда, содержащего окись алюминия и обычно бесцветного, однако достаточно небольшого количества хрома, чтобы он обрел рубиновые краски, или железа и титана, чтобы превратиться в чудный сапфир. Но оставим драгоценные камни – всем известна охра, название, обозначающее различные землистые минералы содержащие окиси железа, например желтая охра, получающаяся из лимонита, или красная охра на базе гематита. Эти минералы распространены повсюду, и употреблять их для рисования начали еще дальние наши предки: самые древние из известных наскальных рисунков имеют возраст около сорока тысяч лет, а пещеры Шове или Ласко – это настоящие музеи палеолитического искусства под открытым небом.

Но отложим минералы на секунду в сторонку. А что создает цвет в органическом мире?

Значительная часть органических веществ на самом деле совершенно бесцветна, поскольку они поглощают ультрафиолет, а чтобы сделать их цветными, им нужно особое свойство: наличие обширной системы двойных сопряженных связей.

В предыдущих главах мы уже сталкивались с органическими молекулами, состоящими из длинных углеродных цепочек, в которых атомы углерода связаны между собой не только одинарными химическими связями, но и двойными (и даже тройными). Когда несколько двойных связей перемежаются одинарной, это называется двойными сопряженными связями, и они придают молекуле своеобразные химические и фотохимические свойства. Чем больше двойных сопряженных связей в молекуле, тем сильнее максимум поглощения смещается от ультрафиолетового спектра к видимому. На рисунке изображена структура молекулы индиго, одного из самых известных в мире красителей, благодаря которому цвет джинсов таков, как есть; он известен людям уже 4000 лет, но был синтезирован впервые в лаборатории Страсбурга только в 1882 году Адольфом фон Байером (нет, у него не ничего общего с фармацевтическим гигантом Bayer; и да, он получил Нобелевскую премию по химии в 1911 году за свою работу с красителями). Обратите внимание на чередование двойных и одинарных связей в молекуле на рисунке внизу страницы.

Эта кольцевая структура, так называемый порфирин, весьма распространена в природе, и ею обладает как хлорофилл – у него в центре кольца находится атом магния, – так и гемоглобин, у которого в центре атом железа. Проблема органических красителей в том, что спустя определенное время под воздействием света они выцветают и не достигают глубины и яркости неорганических красок.

До сих пор мы использовали термины «краситель» и «пигмент» в практически взаимозаменяемых смыслах, однако на самом деле между ними есть существенная разница: красители растворимы в некоем растворителе, в воде или органической жидкости, а пигменты – нет. Масляные краски, например, представляют собой именно пигменты в твердом состоянии, смешанные с жидкостью – например, льняным маслом, – которое служит связующим веществом, но не растворителем. Просто пигменты можно довести до тонкодисперсного состояния, но не растворить.

Сегодня часто используются и акриловые краски, в которых пигменты в виде тонкой пыли смешаны с синтетической смолой вместо масла. С точки зрения химии темпера, масляные краски и акриловые краски сделаны из схожих пигментов и отличаются только связующим веществом – яичный белок или иные эмульсии в темпере, масло в масляных красках, смола в акриловых. А какие же пигменты используются художниками? Их бесконечное количество, и они делятся не только оттенками, но и блеском и долговечностью. К примеру, картины Ван Гога написаны желтой и красной охрой, желтым хромом (хромат свинца PbCrO₄), желтым кадмием (сульфид кадмия, CdS), берлинской лазурью (неорганические производные железа), синим ультрамарином (древний синий пигмент, использовавшийся еще египтянами: его производили из полудрагоценного камня, ляпис-лазури) и белилами (основной карбонат свинца 2PbCO₃·Pb (OH)₂).

Проблема в том, что некоторые из этих веществ вредны для здоровья: свинец и хром, будучи тяжелыми металлами, ядовиты и сегодня полностью заменены менее токсичными веществами, такими как окись титана, занявшей место свинцовых белил, или желтым арилидом (органический пигмент), применяемым вместо желтых кадмия и хрома.