ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА "СВЕТ МОЙ, ЗЕРКАЛЬЦЕ..."

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ «СРЕДНЯЯ ШКОЛА №15 Г.НОВОПОЛОЦКА»

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

«СВЕТ МОЙ, ЗЕРКАЛЬЦЕ, СКАЖИ…»

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 1.     Теоретическая часть	3
1.1.          История происхождения и производства зеркал	3
1.2.         Состав зеркала	5
1.3.         Процесс производства зеркал	6
1.4.         Использование зеркал в современных условиях	6
2.     Практическая часть	7
2.1.          Технология изготовления зеркала с помощью стекла	7
2.2.         Оборудование и материалы	8
2.3.         Реакция серебрянного заркала	8
2.4.         Полученные результаты	8
3.     Заключение	9
Использованные источники	9
Приложение 1	10
Приложение 2	12
Приложение 3	16

ВВЕДЕНИЕ

Зеркало – прекрасный подарок! Накануне восьмого  марта, обдумывая поздравление нашим девочкам, пришла идея сделать подарки своими руками, да такие, чтоб на долго и полезные. Тут вспомнились строчки Александра Сергеевича Пушкина: «Свет мой, Зеркальце, скажи, да всю правду доложи! Кто на свете всех милее…» Конечно, наши девчонки!

Но как сделать зеркало? Стали изучать литературу, обратились к интернет - источникам и выяснили много интересного про зеркала.^[1] (приложение 3). Пришли к общему решению – сделать в подарок зеркальца.

Цель работы: изготовить зеркало самостоятельно лабораторным способом.

Объект исследования: способы изготовления зеркала.

Предмет исследования: зеркальное покрытие.

 Гипотеза: в школьной лаборатории можно изготовить зеркало.

Мы определили следующие задачи:

- познакомиться со способами изготовления зеркала;

- приготовить необходимые принадлежности и реактивы для производства зеркала;

- с помощью стекла в лабораторных условиях изготовить зеркало;

Исследование велось поэтапно. Сначала мы изучили теоретический материал о зеркалах, о способах производства зеркал. Затем, в химической лаборатории попробовали нанести зеркальное покрытие на стекло.

1.                 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1             ИСТОРИЯ ПРОИСХОЖДЕНИЯ И ПРОИЗВОДСТВА ЗЕРКАЛ.

Зеркало -  гладкая поверхность, предназначенная для отражения света (или другого излучения). Наиболее известный пример — плоское зеркало. ^[7]

Археологи обнаружили первые небольшие зеркала из олова, золота и платины, относящиеся к эпохе Бронзы ( XXXV/XXXIII—XIII/XI вв. до н. э.)^[1]

Современную историю зеркал отсчитывают с XIII века, а точнее — с 1240 года, когда в Европе научились выдувать сосуды из стекла. Изобретение настоящего стеклянного зеркала следует отнести к 1279 году, когда итальянский монах-францисканец Джон Пекам описал способ покрывать стекло тонким слоем олова.

Производство зеркала выглядело так. В сосуд через трубку мастер вливал расплавленное олово, которое растекалось ровным слоем по поверхности стекла, а когда шар остывал, его разбивали на куски. Первое зеркало было несовершенным: вогнутые осколки слегка искажали изображение, но оно стало ярким и чистым.

В 1407 году венецианские братья Данзало дель Галло выкупили у фламандцев патент, и Венеция целых полтора века удерживала монополию на производство отличных венецианских зеркал, которые следовало бы именовать фламандскими. И хотя Венеция была не единственным местом производства зеркал в то время, но именно венецианские зеркала отличало высочайшее качество. Венецианские мастера добавляли в отражающие составы золото и бронзу. Стоимость одного венецианского зеркала равнялась стоимости небольшого морского судна, и для их покупки французские аристократы иногда были вынуждены продавать целые имения. Например, цифры, дошедшие до наших дней, говорят, что не такое уж большое зеркало размером 100х65 см стоило больше 8000 ливров. Зеркала были чрезвычайно дороги. ^[1]

В начале XVI века братья Андреа Доменико из Мурано разрезали вдоль ещё горячий цилиндр из стекла и половинки его раскатали на медной столешнице. Получилось листовое зеркальное полотно, отличавшееся блеском, хрустальной прозрачностью и чистотой. Такое зеркало, в отличие от осколков шара, ничего не искажало. Так произошло главное событие в истории производства зеркал ^[1]

  ( приложение 1)

 В XVII веке французский король Людовик XIV загорелся желанием построить в Версале великолепную Галерею зеркал. Министр короля Кольбер деньгами и обещаниями соблазнил трех венецианских мастеров и привез их во Францию. Здесь технология производства зеркал снова была изменена: французы научились не выдувать расплавленное стекло, а раскатывать. Благодаря этому способу можно было изготовить зеркала больших размеров. Построенная Галерея зеркал восхищала людей того времени: все предметы бесконечно отражались, все переливалось и сверкало. А к XVIII веку зеркала стали привычным предметом для многих парижан – цены на этот аксессуар сильно упали. ^[5]

Французский способ производства оставался неизменным до 1835 года, когда профессор Юстус фон Либих из Германии обнаружил, что покрытие из серебра позволяет получить более чистое изображение. ^[1]

1.2.          СОСТАВ

Первые зеркала относятся к бронзовому веку. Они изготавливались из серебра, меди или бронзы. Позднее стали делать зеркала из стекла, на заднюю поверхность которых наносили тонкий слой серебра, золота или олова. ^[7]

В начале XVI века зеркальщики научились делать плоские зеркала. Горячий цилиндр из стекла разрезался вдоль, и эти половинки раскатывали на медной столешнице, получая листы стекла. Тогда же стали применять амальгамы (жидкие сплавы ртути с другими металлами) для нанесения отражающего слоя на стекло.

Позднее французы стали получать зеркальные стекла не выдуванием, а литьем. Расплавленное стекло выливали на ровную поверхность и раскатывали вальцом.

В некоторых оптических приборах используются зеркала, работающие за счёт эффекта полного отражения на границе сред с различными показателями преломления. ^[4]

Основа всех зеркал – это стекло, которое полируют специальным веществом. За счет этого химического раствора световые кванты (фотоны) отбивается от зеркала, а после достигают глаз, и в результате мы видим свое изображение.

В давние времена на стекло наносили фольгу и прикрепляли её ртутью. Это не самый безопасный метод производства зеркал, ведь ртуть – сильное химическое вещество, которое может навредить человеку. Именно поэтому со временем от такой методики отошли. ^[1]

В современном производстве используют серебро, точнее серебрильную жидкость. Её изготавливают из таких компонентов, как сегнетовая соль, виноградный сахар, формальдегиды и т.д.

Чтобы добиться создания идеального зеркала, нужно постоянно контролировать процесс производства серебрильной жидкости, избегать загрязнений (в том числе самого стекла) перед нанесением жидкости на поверхность.

1.3.          ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА ЗЕРКАЛ

1.Приготовление химического раствора^[2]

2.Далее производится срез стекла специальным оборудованием под углом 10-15 или 40-50 градусов, нарезка его по заданным размерам, формам, шлифовка края стекла и полировка.

3.Материал погружается в серебро полностью или только с одной стороны. Этот процесс занимает не более 10 минут. Слой серебрильной жидкости должен быть очень тонким – 0,15-0,3 мкм. Чтобы на выходе получить качественное покрытие, нужно повторить процедуру несколько раз.

4.На серебристую поверхность наносим защитный слой (медная пленка или нитролак).

5.Кроме серебра, в производстве зеркал используют еще и алюминий. Конкретнее – на стекло, которое нужно тщательно очистить, наносят и закрепляют алюминий. После нужно загрузить материал в отдельное оборудование – вакуумную камеру, где под воздействием давления и паров часть алюминия испаряется, и остается только тонкий слой. ^[9]

1.4.          ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗЕРКАЛ В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ.

В современном мире зеркала находят себе массу применений. Их используют в телескопах, фотоаппаратах, перископах и других сложных оптических схемах. С помощью зеркал собирают солнечную энергию и таким образом готовят пищу, греют воду, варят металл, повышают урожайность сельскохозяйственных культур, устраивают сеансы «солнечного массажа»… Именно с помощью зеркал Альберт Майкельсон измерил скорость света.^[4]

 Трудно перечислить все области применения зеркал, а ведь поначалу они казались предметом весьма легкомысленным.

 Многие века люди испытывали страх перед зеркалами, считавшимися вратами в потусторонний мир. В средние века женщину могли обвинить в колдовстве, если среди ее вещей был этот предмет. Позднее зеркала стали активно использовать для гаданий, в том числе и на Руси.

С появлением возможности видеть свое отражение люди стали уделять больше внимания своей внешности, поведению. Благодаря зеркалу зародилось и одно из направлений в психологии, называемое рефлексия, т.е. – «отражение».

В современном интерьере зеркало несет не только отражающие функции, оно применяется для усиления ощущения пространства и света. Правильно установленные зеркала раздвигают границы помещения, делают его светлым и уютным. ^[6]

2.                 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1.          ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗЕРКАЛА С ПОМОЩЬЮ СТЕКЛА

1.                 Необходимо тщательным образом отмыть поверхность и края стекла, используя чистую дистиллированную воду, любое моющее средство и тряпку. После лист стекла необходимо хорошенько высушить и убрать остатки воды.

2.                 Перед этапом серебрения поверхность и края стекла необходимо обезжирить. Используйте пятнадцати процентный раствор гидроксид калия.

Затем необходимо положить стекло в емкость, заполненную до краев дистиллированной водой для предотвращения прилипания к нему частичек грязи и пыли.

3.                 Далее следует смешать все ингредиенты раствора, с помощью которых будет наноситься зеркальный слой. Необходимо взять тридцать миллилитров воды и насыпать в нее 2 грамма азотного серебра, тщательным образом перемешать. После необходимо вливать двадцатипятипроцентный аммиак по небольшим каплям до полного исчезновения осадка. Добавляем около ста миллилитров воды и оставляем раствор на десять-пятнадцать минут.

4.                 Приступаем к добавлению формалина в количестве пяти миллилитров в основной раствор. Раствор для зеркального покрытия готов.

5.                 В ванную либо другую емкость кладем лист стекла, покрываем его поверхность и края приготовленным раствором. Время процесса серебрения занимает от двух до пяти минут. После достаем его и промываем от остатков раствора с помощью очищенной воды.

6.                 Уже зеркальное стекло необходимо высушить. Можно использовать промышленный фен.

7.                 Следует покрыть зеркальную часть стекла слоем темной краски (черной или серой). Сушим, протираем мягкой тряпкой, и смело используем по назначению.

Красиво оформить зеркало можно двумя основными способами: сделать красивую и оригинальную раму либо создать стеклянное полотно. ^[2]

2.2.          ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ

Используя рекомендации в интернете, мы приготовили в лаборатории всё необходимое  для опыта ^[8]:

1.                 резиновые перчатки;

2.                 защитные очки;

3.                 моющие средства;

4.                 очищенная вода;

5.                 гидроксид калия (15%);

6.                 аммиак (25%);

7.                 формалин;

8.                 азотное серебро;

9.                 лабораторные весы

По предложенной технике мы провели опыт, уменьшив комплекс в десять раз. В результате серебро на стекле не закрепилось. Предполагаем, что неудача могла произойти по нескольким причинам: истек срок годности взятых реактивов; недостаточное количество нитрата серебра; ошибка в концентрации взятых реактивов.

2.3.          РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

       Для начала приготовим раствор нитрата серебра и по каплям добавим

аммиак. В полученный раствор добавили глюкозу и нагревали в пламени спиртовки. На стенках пробирки началось осаждение металлического серебра, тем самым создали зеркальную поверхность (приложение 2).    

2.4.           ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

В ходе первого опыта зеркало не получилось. В приготовленном растворе формалина зеркальное покрытие на стекле не закрепилось.

Тогда мы решили провести реакцию серебряного зеркала в химическом стакане со стеклом. В стакан налили раствор нитрата серебра, добавили несколько капель аммиака, влили раствор чистой глюкозы и поместили наше стекло заранее обезжиренное спиртом. После стакан с раствором нагревали в пламени спиртовки. Спустя небольшое время начало осаждаться  серебро. На стенках сосуда появилась зеркальность, но на самом стекле мы заметили лишь черные крупинки. Было решено охладить раствор, не доставая стекло, и выждать сутки. На следующий день на стекле было замечено  небольшое серебряное свечение (приложение 2).

3.                 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Попробовать получить зеркальное покрытие - процесс не только увлекательный, но и полезный – можно изготовить интересные вещи (зеркальца, рамки, бусины и пр.) Но в этот раз у нас покрыть стекло практически не получилось. Наша гипотеза поддвердилась частично. Методом, предложенным в интернете, не получилось изготовить зеркало. Мы предполагаем, что, во - первых, необходимо иметь достаточное количество нитрата серебра, и во - вторых, приобрести свежие не просроченные реактивы.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ

1.       «Большая Советская Энциклопедия». Главный редактор А.М. Прохоров. Том 9. Третье издание. Москва. Издательство «Советская энциклопедия». 1972г.

2.       Винокуров  В. М., Химические методы серебрения зеркал.- М. 1950г.

3.       Жиряева Е.В., Справочник товароведа. Непродовольственные товары./ Издание 3-е, переработанное. Том 2. Москва. «Экономика». 2003 г.

4.       Розенберг  Г.В., Оптика тонкослойных покрытий, М. 1958г.

5.       http://berkem.ru

6.       https://serviceyard.net

7.       https://ru.wikipedia.org

8.       https://www.youtube.com

9.       https://znaytovar.ru/s/Proizvodstvo-zerkal.html