Химия. Узнавай химию, читая классику. С комментарием химика

Гирландайо использовал в росписи собора Санта-Мария Новелла технику чистой фрески, или buon fresco, когда краски замешивают на воде, не используя других связующих типа казеина или яичного белка. Эта техника преобладает с начала XVI в., вытеснив технику а секко – роспись по сухой штукатурке красками, содержащими какое-либо связующее, например клей, яйцо. Роспись а секко менее долговечна, со временем осыпается. Часто фрескисты использовали смешанную технику: писали по сырой штукатурке, а после ее высыхания поверх образовавшейся фрески наносили а секко казеиновую краску или темперу, дополняя цветовую палитру или ретушируя неудачные рисунки.

Фреска сохраняется веками. В Спасо-Преображенском соборе Мирожского монастыря в Пскове сохранилась фресковая живопись XII в. Техника росписи по сырой штукатурке пришла на Русь из Византии, а создана была, как предполагают, критскими художниками более чем за 1500 лет до нашей эры.

Возникает вопрос: как красочный слой удерживался на поверхности стены без связующего и не осыпался? Ведь вода, в отличие от яичного белка, не может скреплять частицы пигмента между собой и со штукатуркой, она просто испаряется! Чтобы понять это, сначала нужно выяснить, какие процессы протекают при высыхании штукатурки.

Казалось бы, что тут не понятно? Из штукатурки испаряется вода, вот она и высыхает. Но если бы все сводилось к простому испарению, то после высыхания песок и известь просто осыпались бы со стены, ведь смесь была образована мелкими частицами веществ, ничем не скрепленными. Однако после высыхания штукатурка становится монолитной. Значит, мелкие частицы оказываются чем-то скрепленными. И это дело рук химии! Высыхание штукатурки – не просто испарение воды, а одновременно и протекание химической реакции между гашеной известью (гидроксидом кальция) и углекислым газом из воздуха:

Са(ОН)₂ + СО₂ = СаСО₃ + Н₂О

Не случайно строители, если хотят ускорить схватывание штукатурки в свежеоштукатуренном помещении, размещают в нем поддоны с горящим углем. Содержание углекислого газа в воздухе помещения увеличивается, и соответственно увеличивается скорость реакции. Образующиеся в результате этой реакции кристаллики карбоната кальция (углекислой соли, как сказано в книге И. Стоуна) скрепляют песчинки между собой и с поверхностью стены.

А вот теперь мы можем понять, отчего сырая штукатурка связывает красочный слой при высыхании. Частицы пигмента на поверхности штукатурки оказываются погруженными в раствор гидкросида кальция. Постепенно гидроксид кальция поглощает из воздуха углекислый газ, образует бесцветные кристаллики карбоната кальция, которые тонкой незаметной пленкой покрывают частицы пигмента и закрепляют их на поверхности штукатурки. Этот защитный слой работает до тех пор, пока его механически не повредят. После этого влага проникает под слой красок и начинается разрушение фрески.

Для фресковой росписи использовали минеральные пигменты, стойкие к действию щелочи (гашеной извести) и воды. Это, например, различные охры – желтые природные пигменты на основе гидроксида железа(III) в смеси с глиной. При обжиге такого пигмента гидроксид железа(III), разлагаясь, превращается в оксид железа(III), и пигмент меняет цвет на красно-коричневый. То же самое вещество придает светло-коричневую окраску природным пигментам сиене и умбре. В качестве зеленого пигмента могли использоваться глауконит и малахит, а синим пигментом служил драгоценный лазурит.

Ох уж эти школьные опыты! (из книги В. П. Катаева «Разбитая жизнь, или Волшебный рог Оберона»)

…Стало известно, что если кусочек самого обыкновенного цинка положить в стеклянный сосуд и залить его самой обыкновенной азотной или, кажется, серной кислотой, то произойдет химическая реакция и станут выделяться пузырьки водорода; если же этот газ собрать в сосуд и прикрыть горло сосуда стеклянной воронкой, то водород, будучи легче воздуха, начнет выходить через трубочку воронки, и тогда его можно поджечь спичкой, и он будет гореть язычком тихого, спокойного пламени, как было изображено на рисунке в толстом учебнике физики Краевича.

Мечта добыть собственными силами и в домашних условиях этот легкий безвредный горючий газ с такой силой и страстью овладела моим воображением, что я уже ни о чем другом не мог думать. В дальнейшем мне уже рисовалась картина небольшого дирижабля, который я сделаю собственными руками, наполню его водородом собственного изделия и запущу в небо на удивление всей улице, посадив в гондолу какое-нибудь животное – кошку или даже смирную собачку, – это придаст моему эксперименту строго научный характер и вызовет всеобщее восхищение, смешанное с удивлением: как это случилось, что в общем такой плохой ученик, как я – даже, можно сказать, двоечник, – провел столь блестящий научный эксперимент! Вот и судите после этого человека по отметкам!