Исследовательская работа "Секретные чернила"
содержимого документа
Отдел образования, спорта и туризма
администрации Московского района г. Бреста
Государственное учреждение образования
«Гимназия № 4 г. Бреста»
СЕКРЕТНЫЕ ЧЕРНИЛА
Мартынюк Виталий,
Мартынюк Владимир,
учащиеся 3 «Б» класса,
ГУО «Гимназия № 4 г. Бреста»
Руководитель Орлова С.В.,
учитель начальных классов,
ГУО «Гимназия № 4 г. Бреста»
г. Брест, 2015
Содержание
1. Что такое секретные чернила.................................3
2. Виды симпатических чернил и методы их выявления.................5
3. Рецепты невидимых чернил..................................6
4. Наши секретные послания ...................................8
Заключение................................................12
Перечень использованных источников.............................14
Приложение................................................15
У вас есть секрет? Нам кажется, что секреты есть у всех. И их очень трудно хранить. А ещё труднее передать адресату так, чтобы не узнал третий. Ведь это уже будет не секрет! Запись можно зашифровать. Это интересно, но сложно. Проще использовать секретные невидимые чернила! Так родилась тема нашего исследования. Мы выдвинули гипотезу: невидимые чернила можно изготовить в домашних условиях.
Объект исследования: секретные чернила.
Цель: изучение невидимых чернил.
Задачи:
- Узнать в литературе и интернет-источниках о видах невидимых чернил и способах их получения.
- Изготовить секретные чернила.
- Подготовить презентацию результатов исследования.
Методы исследования:
- анализ литературных источников и сведений, полученных в Интернете;
- наблюдение, практические опыты, сравнение, анализ результатов.
1. Что такое секретные чернила
В словаре мы прочитали, что чернила – это «красящая жидкость для писания». [1; стр. 765] Во многих славянских языках: русском, белорусском, украинском, а также в греческом ( Μελάνη), финском (musta), шведском (bläck), – слово чернила происходит от слова чёрный. Это интересно, ведь ещё в древности были известны чернила разных цветов.
Существуют несколько видов чернил:
- для письма перьями (прародители всех современных чернил);
- для авторучек;
- для гелевых ручек;
- для шариковых ручек;
- для капиллярных ручек;
- для ручек-кисточек;
- для роллеров;
- для струйных принтеров;
- для скрапбукинга (для штампов).
Отдельный вид чернил – секретные. Симпатические или же невидимые чернила – это такие чернила, которые создают надписи, невидимые человеческому глазу до тех пор, пока их не проявить в определенных условиях. Конкретные условия проявления зависят от состава чернил. Одни проявляются под воздействием нагрева, другие – при определенном освещении, для третьих потребуется химический проявитель и т. д.
История секретных чернил уходит корнями в глубокую древность. Знаменитый древнеримский поэт Овидий (43 г. до н.э. – 18 г. н.э.) рекомендовал влюбленным способ тайнописи молоком. Чтобы прочитать написанное, надо было посыпать бумагу сажей. После сдувания сажи на бумаге остаются ее мельчайшие частицы, прилипшие к тем местам, где были буквы, написанные молоком.
Древнегреческий философ Филон Александрийский еще в I в.н.э. приводил пример своего рецепта невидимых чернил. Он изготавливал их из сока чернильных орешков (цецидия). Чернильные орешки – это такие образования на листьях растений, вызванные насекомыми или грибком. Воздействие раствора железомедной соли проявляло секретную запись.
Тайные агенты русского царя Ивана Грозного писали свои донесения луковым соком. Буквы становились видимыми при нагревании бумаги.
Первый китайский император Цинь Шихуанди, во время правления которого появилась Великая Китайская стена, был очень подозрительным человеком. Он переезжал из одного дворца в другой, никогда не спал в одной комнате две ночи подряд, и, конечно же, использовал тайнопись. Для своих посланий он использовал густой рисовый отвар, который после высыхания написанных иероглифов не оставлял никаких видимых следов. Если такое письмо слегка смочить слабым спиртовым раствором йода, то появляются синие буквы. А император для проявления письма пользовался бурым отваром морских водорослей, содержавшим йод.
Есть сведения, что в 9 в.н.э. арабские священники писали симпатическими чернилами имя пророка Мухаммеда на камнях, и эти надписи становились видимыми от воздействия тепла прикоснувшейся к ним руки.
Сам термин «симпатические» впервые был введен французским химиком Лемери в 1675 году. [10]
Простые симпатические чернила, применявшиеся до Первой мировой войны, довольно легко выявлялись. Во время обеих мировых войн применение таких чернил широко распространилось, причем состав чернил стал более сложным, что затрудняло их выявление. Современные методы изучения документов достигли такого уровня, что сейчас вряд ли найдутся секретные чернила, которые не удалось бы обнаружить.
2. Виды симпатических чернил и методы их выявления
Прочитав статьи про симпатические чернила, мы пришли к выводу, что их можно разделить на два вида. Первыми можно сделать запись, которая после высыхания исчезнет и проявится только при определённом внешнем воздействии. Их мы назвали «проявляющиеся». При использовании вторых, написанное или нарисованное ими само исчезнет через некоторое время. Их мы назвали «исчезающие».
Проявляющиеся секретные чернила классифицируются различными способами. Такие учёные, как Э.Митчел и Т.Хепворт , различают их по цвету при проявлении. Еще один способ классификации определяется природой чернил (из чего они изготовлены). [6]
Мы разделили симпатические чернила по способам воздействия, чтобы записи проявились. Бывают секретные чернила, которые обнаруживаются:
оптически;
механически;
термически;
химически.
Оптические методы включают просмотр в видимом свете, под проникающим излучением, в ультрафиолетовом свете от кварцевой лампы и в инфракрасных лучах, а также использование фотографии. При таком просвечивании надпись, содержащая нитрат серебра, темнеет и становится видимой. Многие виды чернил светятся (флуоресцируют) в ультрафиолетовых лучах.
Механические методы включают:
1) посыпку бумаги тонким порошком графита, охры, сурьмы или оксида железа;
2) воздействие парами йода;
3) увлажнение водой, растворами йода (иногда с добавлением йодида калия, ультрамарина или других красителей).
Термическое исследование обычно проводится путем нагревания тайнописи. При этом надо позаботиться о том, чтобы не повредить документ. Надписи, содержащие нитрат калия, обнаруживаются касанием их открытым пламенем, в результате чего это соединение разлагается. Следует соблюдать особую осторожность!
Химические методы охватывают:
1) воздействие парами аммиака, перекиси водорода или сероводорода;
2) увлажнение специальными растворами;
3) погружение в химическую ванну;
4) выполнение контактных фотографий с применением специальных химреактивов.
Современные методы обнаружения тайнописи оставляют мало шансов на успешное использование симпатических чернил. [6]
3. Рецепты невидимых чернил
Существует много рецептов изготовления секретных чернил. Мы изучили их и выбрали те, которые сможем использовать. Безопасность – прежде всего! Мы отобрали рецепты проявляющихся симпатических чернил, которые обнаруживаются после термического воздействия.
«Лимонные»
Разрезать лимон и из нескольких долек выжать сок в маленькую ёмкость. Симпатические чернила готовы. Проявлять воздействием тепла.
«Луковые»
Натереть на мелкой терке луковицу и через марлю отжать сок в чашку. Чернила готовы. Проявлять воздействием тепла.
«Яблочные»
Натереть на мелкой терке яблоко и через марлю отжать сок в чашку. Чернила готовы. Проявлять воздействием тепла.
«Молочные»
Взять молоко и использовать его в качестве чернил, высушить, проявлять над свечой или лампой. Можно разбавить молоко водой.
«Содовые»
Приготовить концентрированный раствор соды. В 2 – 3 чайные ложки тёплой воды положить 1 чайную ложку соды. Все перемещать, чтобы сода растворилась. Использовать в качестве чернил, которые долго сохраняются. Проявлять воздействием тепла.
«Картофельные»
Очищаем картофелину и для удобства вырезаем из нее подобие чернильницы. Обрезки картофеля трем на мелкой терке, заворачиваем их в марлю, а затем выжимаем сок в «чернильницу». Обмакиваем зубочистку (или любой другой подходящий для письма предмет) в картофельный сок и пишем послание на бумаге. Проявлять воздействием тепла или слабым йодным раствором.
«Сахарные» / «Соляные»
Приготовить концентрированный раствор сахара / соли. В 2 – 3 чайные ложки тёплой воды положить 1 чайную ложку сахара или соли. Все перемещать. Чернила готовы. Проявлять воздействием тепла.
Воск проявляется зубным порошком.
Стиральный порошок (с отбеливателем) проявляется под ультрафиолетовым светом. Аспирин проявляется под воздействием солей железа.
4. Наши секретные послания
Узнав столько интересного про симпатические чернила, мы решили попробовать изготовить секретные послания самостоятельно. Основой изготовления наших чернил стали овощи, фрукты, продукты питания – всё то, что можно найти на каждой кухне.
Первую надпись мы выполнили молочными чернилами. Дали ей хорошо просохнуть и рассмотрели при комнатном освещении. К сожалению, буквы были немного видны. Наш первый опыт закончился неудачно: невидимости мы не достигли. Но это заставило нас задуматься. Жирность молока можно уменьшить, если разбавить его водой. Мы взяли чайную ложку молока (2,5 % жирности) и добавили 2 чайные ложки воды. Через минуту половина букв стала исчезать. Через 18 минут надпись полностью высохла, но её можно было прочитать при направленном свете.
Неудачный результат натолкнул нас на необходимость разработки системы оценки наших секретных чернил. Мы решили сравнить чернила по следующим критериям:
Запах.
Цвет.
Лёгкость приготовления.
Время высыхания.
Невидимость.
Проявление.
Хранение.
Мы изготовили 8 вариантов симпатических чернил по отобранным рецептам, выполнили ими надписи, прогладили листы утюгом (Приложение 1), проанализировали результаты, заполнили таблицу (Приложение 2), расставив чернила в алфавитном порядке. Для оценки невидимости надписей мы пригласили независимого эксперта – Мартынюка Валерия Витальевича (папу). (Кстати, наш папа во время срочной службы в армии был шифровальщиком и очень много знает про тайнопись).
- «Картофельные чернила»
Лёгкость приготовления мы оценили как средне тяжёлую. Вымытый, очищенный картофель мы натёрли на тёрке. Полученную массу отжали через марлю. Чернила получились коричневого цвета, а значит, они не пригодны к употреблению. Тогда мы разрезали картофелину пополам, чайной ложкой соскребли немного мякоти и отжали её. Полученной мутной жидкостью беловатого цвета сделали надпись. Запаха у чернил нет. Надпись высохла через 7 минут и стала невидимой. Хранению картофельные чернила не подлежат, потому что раствор темнеет. Мы не смогли обнаружить надпись при помощи слабого йодного раствора, потому что весь лист стал фиолетовым. При воздействии тепла утюга надпись проявилась после проглаживания в течение 2 минут.
2. «Лимонные чернила»
Запах приятный, прозрачные. Готовятся легко: выдавить дольку лимона. Надпись стала невидимой через 11 минут. Чернила хранятся долго. Надпись проявилась при нагревании утюгом оранжево-коричневым цветом.
- «Луковые чернила»
Мы натёрли на мелкой терке очищенную луковицу и через марлю отжали сок в чашку. Чернила готовы. Запах был неприятный (ужасный). Глаза начали слезиться. (Надо будет купить маме кухонный комбайн для измельчения лука). Надпись исчезла через 5 минут, но бумага стала пахнуть луком. Проявилась надпись при нагревании горячим утюгом, став коричневой. Хранятся долго.
- «Молочные чернила»
Запах приятный. Цвет белый. Готовятся очень легко. Время высыхания 18 минут. Надпись слабо видна. При нагревании утюгом проявилась коричневатым цветом. Буквы видны неодинаково. Молочные чернила хранятся недолго, молоко скисает.
5. 
«Сахарные чернила»
Нет запаха, прозрачные. Готовятся легко: растворили сахар в воде. Высохли полностью через 10 минут. На бумаге оставили след (блеск, который виден при направленном свете) и липкость. При нагревании утюгом надпись проявлялась плохо. Хранятся чернила долго.
-
«Содовые чернила»
Готовятся легко (лучше всего заливать горячей водой). Нет запаха. Мутноватая жидкость. Высохли через 6 минут. Надпись стала невидима. Проявились легко при воздействии горячего утюга. Яркая оранжево-коричневая надпись легко читалась. Хранятся приготовленные чернила долго.
-
«Соляные чернила»
Нет запаха, прозрачные. Готовятся легко: растворили соль в воде. Высохли полностью через 12 минут. На бумаге оставили след – блеск кристалликов соли, который виден при направленном свете. При нагревании утюгом надпись проявлялась плохо. Храниться соляные чернила могут долго.
8. «Яблочные чернила»
Запах приятный, даже ароматный, остаётся на бумаге. Цвет чернил желтовато-розоватый. Готовятся яблочные чернила так: натереть яблоко, отжать сок. Лёгкость средняя. Высохли через 14 минут. Не оставили следа на бумаге после высыхания. Хранению не подлежат, так как через 10 минут приготовленные чернила поменяли цвет и стали оранжевыми. При проглаживании бумаги утюгом проявились светло-коричневым цветом после длительного нагревания.
Мы проанализировали полученные результаты и составили свой рейтинг секретных чернил. Для этого мы перевели в баллы проявление каждого критерия.
Результаты представлены в таблице 2 (Приложение 3).
Вот что получилось (Диаграмма 1 Приложение 4):
|
Место |
Вид чернил |
Баллы |
|
1 |
Содовые |
58 |
|
2 |
Лимонные |
46 |
|
3 |
Луковые |
45 |
|
4 |
Сахарные |
44 |
|
4 |
Соляные |
44 |
|
5 |
Картофельные |
35 |
|
6 |
Яблочные |
30 |
|
7 |
Молочные |
26 |
Мы использовали разные принадлежности для письма: кисть, палочку с ватой, самодельный фломастер. Его мы изготовили из трубочки для коктейля и ваты. Мы обрезали трубочку, оставив 10 см. Набрали в неё чернила. Противоположный конец заткнули ватой. Перевернули «фломастер». Под давлением воздуха, который поступал в трубочку через открытый верх, чернила опустились вниз, смочив вату, и «фломастер» стал писать. Но его оказалось неудобно дозаправлять. Кистью писать было не очень удобно, потому что буквы получились толстые. Отличных результатов мы достигли ватной палочкой.
Мы обратили внимание, что все надписи после нагревания проявлялись оранжево-коричневым цветом. За консультацией мы обратились к учителю химии нашей гимназии С.Т. Замской. Светлана Тимофеевна объяснила нам, что в молоке, яблоке, картофеле, лимоне содержатся углеводы. Именно они при нагревании обугливаются раньше, чем бумага, приобретая коричневый цвет. Сода вступала в реакцию гидролиза. Это мы будем изучать в старших классах. Какая интересная наука химия!
5. Заключение
Таким образом, симпатические чернила имеют длинную историю. Они были известны ещё до нашей эры. Существует много видов секретных чернил.
В домашних условиях можно приготовить симпатические чернила, которые проявляются после термического воздействия. При этом безопаснее использовать не открытое пламя, а горячий утюг. Наша гипотеза подтвердилась.
Секретные чернила можно изготавливать из разных продуктов, овощей, фруктов, соды. Раствор должен быть белым или прозрачным, если предназначен для написания по белой бумаге. Не должен оставлять жирных, блестящих следов.
Мы приготовили и оценили 8 вариантов симпатических чернил. Победителем стали чернила, приготовленные из раствора соды. Они легко готовятся, долго хранятся, не имеют запаха, высыхают быстрее других чернил, которые мы изготавливали, и незаметны на бумаге при высыхании. Проявляются содовые чернила ярче и однороднее других секретных чернил, которые мы исследовали.
Мы достигли желаемой цели, выполнили поставленные задачи.
Также мы убедились, что нельзя верить всему, что можно прочитать в Интернете.
И ещё, если вы думаете, что симпатические чернила подойдут только для игры в шпионов, то заблуждаетесь. Мы считаем, что симпатические чернила могут спасти школьников, а вернее наши учебники. При выполнении домашних заданий иногда приходится делать пометки в книге. Потом нужно стереть записи, а это может повредить страницы. В этой ситуации пригодились бы исчезающие симпатические чернила: написал, а запись сама исчезла бы через некоторое время. Чтобы приготовить такие чернила наших знаний маловато, но мы не огорчаемся потому, что живём по принципу: «Не говори, что не умею, говори, что научусь!»
Перечень использованных источников
- Ожегов, С.И.Словарь русского языка/ Под ред. докт. филол. наук Н.Ю. Шведовой. – М.: Рус. яз., 1984. – 797с.
- О самых первых и самых-самых/ сост. А.Ф. Космач. – Минск: Полымя, 1999. – 271 с.
- Шалаева, Г.П. Кто есть кто в мире открытий и изобретений/ Г.П. Шалаева. – М.: ЭКСМО, 2007. – 352 с.
- Я познаю мир: Детская энциклопедия: История вещей/ авт.- сот. Н.Г. Орлова. – М: АСТ. – 1998. – 512 с.
- Я познаю мир: Детская энциклопедия: Химия/ авт.- сот. Л.А. Савинс. – М: АСТ. – 1994. – 448 с.
- http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/tehnologiya_i_promyshlennost/CHERNILA.html?page=0,2/ доступ 20.01.15
- http://i-wow.ru/populyarnoe/sekretnye-chernila/ доступ 20.01.15
- http://hobby-live.ru/Content/himiya/chernila/1228214360.html/ доступ 21.01.15
- http://www.kostyor.ru/kostyor11/history11.html/ доступ 21.01.15
- http://moskvaforum.moibb.ru/viewtopic.php?f=21&t=333/ доступ 21.01.15
Приложение 1
Надпись исчезла
Лимонные чернила
Содовые чернила
Яблочные чернила
Молочные чернила
Сахарные чернила
Приложение 2
Приложение 3
|
Вид чернил |
Запах |
Лёгкость приготовления |
Время высыхания |
Невидимость |
Проявление |
Хранение |
Итого |
|
Картофельные |
10 |
0 |
8 |
10 |
7 |
0 |
35 |
|
Лимонные |
5 |
10 |
5 |
9 |
8 |
9 |
46 |
|
Луковые |
4 |
5 |
10 |
9 |
9 |
8 |
45 |
|
Молочные |
5 |
10 |
1 |
3 |
7 |
0 |
26 |
|
Сахарные |
10 |
10 |
6 |
3 |
5 |
10 |
44 |
|
Содовые |
10 |
10 |
9 |
9 |
10 |
10 |
58 |
|
Соляные |
10 |
10 |
4 |
5 |
5 |
10 |
44 |
|
Яблочные |
5 |
5 |
4 |
9 |
7 |
0 |
30 |
|
Место |
Вид чернил |
Баллы |
|
1 |
Содовые |
58 |
|
2 |
Лимонные |
46 |
|
3 |
Луковые |
45 |
|
4 |
Сахарные |
44 |
|
4 |
Соляные |
44 |
|
5 |
Картофельные |
35 |
|
6 |
Яблочные |
30 |
|
7 |
Молочные |
26 |
Приложение 4
1
Проверьте знания своих учеников интересными заданиями
Красочные наградные дипломы и сертификаты для участников, свидетельства и благодарности каждому учителю, ежемесячный розыгрыш ценных призов!