SLSection53-lage_maling.tex

   1 \section{Vi lager maling på labben}
   2 \label{oljemaling} \index{Vi lager maling på labben|textbf}
   3
   4
   5
   6 \subsubsection{Innledning}
   7
   8
   9
  10 \subsubsection{Framgangsmåte}
  11
  12
  13
  14
  15
  16
  17
  18
  19
  20
  21
  22
  23
  24
  25
  26
  27
  28
  29
  30
  31
  32
  33
  34
  35
  36
  37
  38 \subsubsection{Teori}
  39 Når et foton blir absorbert av et atom, molekyl eller grupper av molekyler forsvinner fotonet, og stoffet har mottatt energien i fotonet. Energien til fotonet blir fanget opp av et elektron i stoffet som blir eksitert til et høyere energinivå. Elektronet kan falle tilbake til grunntilstanden og i noen tilfeller sende ut energien som lys.
  40 Optiske egenskaper til stoffer er koblet til de ytterste elektronskal. I molekyler er det vibrasjonsenergi og rotasjonsenergi. Bindingen mellom hydrogen (H) og oksygen (O) i vann er sterkere i is og vannløsning enn for H$_{2}$O i dampform. Det blir økt vibrasjon når molekylene er nær hverandre og denne vibrasjonen absorberer rødt lys. Dette bidrar til blåfarge på is og vann, i tillegg til lysbrytning av partikler. Vibrerende molekyler som absorberer rødt lys er også med å gi blågrønn farge på en propanbrenner.\\
  41 \newline
  42 Salter av mangan (Mn), kobolt (Co), nikkel (Ni), krom (Cr) og jern (Fe) er transisjonsstoffer med uparrete elektroner som lett kan eksiteres av fotoner. Dette er årsaken til at disse saltene har farger f.eks. kobolt gir blått, kobber gir blågrønt (malakitt, azuritt, smaragd), og jern rustrødt. Kromforbindelser er guloransje. Mange farger og pigmenter har en kromofor gruppe (fargebærer). Hvis et organisk molekyl har bare en karbon-karbon dobbeltbinding er det bare UV-lys som har nok energi til å eksitere pi-elektronene i dobbeltbindingen.\\ Har imidlertid molekylet en lang kjede med konjugerte dobbeltbindinger kan det absorbere synlig lys. Karotenoider med mange alternerende karbon-karbon dobbeltbindinger absorberer blåfiolett lys og får derved gul-oransj farge. Klorofyll absorberer rødt og blått og blir grønnfarget. Hem absorberer blått og grønt og blir rødfarget. Auxokromer er organiske molekyler med frie elektroner som påvirker nærliggende kromoforer og endrer fargen og intensiteten til disse. I metaller deles bindingselektronene av alle atomene i metallet, og alle termiske elektroner har mulighet til å komme opp i konduksjonsbåndet. Elektronene kan eksiteres, og når lys treffer metallene blir noe av lyset reflektert tilbake.\\
  43 \newline
  44 Kobber har f.eks. redusert refleksjon når energien til fotonene øker. Dette gir minsket refleksjon av blått lys, og kobber får derved en brunrød farge. Slike forhold forklarer også hvorfor gull og messing har gul farge, og sølv har sølvglinsende farge. Halvledere har 4 valenselektroner per atom, som enten kan befinne seg i valensbånd eller konduksjonsbånd. Halvledere kan dopes med andre grunnstoffer. Karbon i diamant med 4 valenselektroner er uten farge, men dopet med nitrogen får diamenten gul farge. Karbonatomene plassert lagdelt som i grafitt gir grå farge.\\ Elektroluminiscens har vi i lysemmiterende dioder (LED) hvor en elektronstrøm går mellom krystaller bundet sammen med forskjellige dopete halvledere. LED kan sende ut tilnærmet monokromatisk lys. Selvlysende materiale kan aktiveres av lys eller UV, og kan deretter sende ut lys i mørke som fosforescens. Farger kan oppstå ved at lys spres (scattering) av fine partikler på overflaten f.eks. blågrønne fjær. Spredning av lys av partikler i atmosfæren gjør at himmelen blir blå. Interferens kan gi farger på tynne overflater f.eks. såpebobler, olje på en vannhinne, naturperler, insektvinger, antirefleksjonsmateriale på kameralinser eller $"$Newtonringer$"$ på diasbilder montert i glassrammer.\\
  45 \newline
  46 Jordtyper kan brukes som fargestoff som kalles jordfarger. Jorden slemmes opp, males, sedimenteres, men kan også brennes og gir henholdsvis rå eller brente jordfarger. Gul oker (gr. okhra - gul) er et jernoksidhydrat. Brennes gul oker fjernes krystallvann og det dannes rød oker som inneholder jernoksid. Jernglans (hematitt, rødjernstein) er et Fe(III)oksid (Fe$_{2}$O$_{3}$) Terra de Sienna fra Toscana i Italia er et gulbrunt jernoksidhydrat. Umbra blir brun fordi den inneholder manganoksider. Bolus, engelsk rødt, pompeirødt og grønnjord er andre jordfarger.\\
  47 \newline
  48 Skifergrått og skifersvart kommer fra leirskifer. Kasslerbrunt og van Dyck-brunt inneholder i tillegg organisk stoff i form av brunkull. Jordfargene er stabile, luftekte, lysekte og kalkekte. Jordfargene ble etterhvert erstattet av andre pigmenter. Berlinerblått (Pariserblått) ble oppdaget i 1704 av Diesbach i Berlin, derav navnet, men franskmannen de Pierre var elev av Diesbach og startet produksjon i Paris. Hvis organiske stoffer som inneholdt nitrogen som blod, horn eller lær ble glødet sammen med pottaske og jern fikk man dannet gult blodlutsalt (K$_{4}$Fe(CN)$_{6}$.\\ Hvis gult blodlutsalt ble tilsatt jernklorid fikk man dannet Berlinerblått. 3K$_{4}$Fe(CN)$_{6}$ + 4FeCl$_{3}$ ga Fe$_{4}$(III)(Fe(II)(CN)$_{6}$)$_{3}$ (Berlinerblått) + 12KCl. Fargen i Berlinerblått skyldes at det er både toverdig og treverdig jern tilstede. Rota til krapp (Rubia tinctorium) ble brukt i India, Persia og det gamle Egypt for å gi røde farger. Rota inneholder et antrakinon kalt alizarin og purpurin. I 1856 klarte W.H. Perkin å lage syntetisk alizarin. Indigo fra plantene Indigofera og vaid (Isatis tinctoria) ga blå farge. Plantene inneholder et fargeløst og vannløselig indican som kan hydrolyseres til sukker og inoksyl. Under oksidasjon omdannes indoksyl til indigo. I 1883 klarte Adolf von Baeyer å lage syntetisk indigo. Indigo brukes idag til farging av Denim jeans.\\
  49 \newline
  50 Farging av ull, silke og lær, som er proteiner, krevde en helt annen fargeteknikk enn farging av bomull bestående av cellulose.
  51 For å få fargene til å bite seg fast i bomull blir det tilsatt mordanter (l. mordere - bite) som alun (KAl(SO$_{4}$)$_{2}$H$_{2}$O) og salter av jern, kobber, tinn eller krom. F.eks. fargen av alizarin ble forskjellig om det ble tilsatt salter f.eks. aluminiun (rød), jern (fiolett), krom (brunrød), magnesium, kalsium og barium. I Tyskland utviklet det seg en fargeindustri basert på stoffer med benzenringer koblet sammen med umettede karbonatomer, f.eks. Badische Anilin $\&$ Soda-Fabrik (BASF). Anilin (fenylamin) kom fra steinkulltjære. Trifenylmetan ga opphav til fargestoffer som fuksin, malakittgrønt og rodamin. I 1866 klarte Peter Griess å lage azo- og diazofargestoffer. Synetiske stoffibre som polyester, acryl og modacryl hadde sidegrupper som ga nye myligheter for stoffarging. Fargestoffer til maling- og lakkindustri ble løst i terpentinolje (terpentin, terpentimbalsam), en destillert som flytende harpiks fra nåletrær som inneholder mye pinen. Kan også lages ved tørrdestillasjon av treet. \\
  52 \newline
  53 Andre oljer er linolje fra frøene til lin (Linum usitatissimum). Frøene knuses og males og linolje kan bli ekstrahert med organiske løsemidler. Kaldpressing med mekanisk hydralisk trykk gir en lys lettflytende olje, og restene kan brukes til dyrefor. Varmpresset olje gir en mørkere olje med mer lukt.\\ Linolje tørker ved å ta opp oksygen. Et trestykke malt med linolje vil øke i vekt fordi det tas opp oksygen. Tørkingen kan pågå i årevis. Det kan tilsettes sikkativer (l. siccus - tørr) som er metaller som øker oksidasjonen.\\ Kokt linolje tørker mye raskere enn rå linolje. Kinesisk treolje er en gulbrun olje presset ut av frøene til Aleuritis cordata. I gamle dager ble kinesisk treolje som ble skipet ut fra Hankow i Kina kalt Hankowolje. Lakk kunne lages fra harpiks (kolofonium) fra nåletrær (Pinus). Nå brukes kunstig harpiks. Kolofonium er sprø, hard og gjennomsiktig og kan løses i terpentin. Kopal er en harpiks fra tropiske trær. arter av Agathis (Araucariaceae) gir forskjellige typer harpiks (resin): Manillakopal, dammar og kaurikopal). Alianthus altissima (Simaroubaceae) kalles kopaltre. Mastiks og rav er andre produkter fra harpiks. Stokklakk ble laget av kvister, harpiks og terpentin.
  54
  55
  56 \subsubsection{Forsiktig}
  57
  58
  59
  60
  61
  62
  63
  64
  65
  66
  67
  68
  69
  70
  71
  72
  73
  74
  75
  76
  77
  78
  79
  80 \subsubsection{Utstyr og kjemikalier}
  81 \begin{table}[h]\begin{tabular}{lll}
  82      &       &            \\
  83      &       &            \\
  84      &       &            \\
  85      &       &            \\
  86      &       &            \\
  87      &       &            \\
  88      &       &            \\
  89      &       &            \\
  90      &       &            \\
  91      &       &            \\
  92 \end{tabular}
  93 \caption{Kjemikalier til forsøket - Vi lager maling på labben}
  94 \end{table}
  95
  96 \nocite{Volkovich}
  97 \nocite{Gilbert}
  98 \nocite{bassam1}
  99 \nocite{fowles}
 100
 101 \printbibliography