Аркадий Курамшин - Жизнь замечательных веществ

И хотя получение водорода из воды на титаноксидных катализаторах – это ещё перспективы, пусть, может быть, и не очень далекие, фотокатализ диоксидом титана применяется уже здесь и сейчас, правда, не в энергетике. Покрытие из диоксида титана используется в так называемых «самоочищающихся поверхностях»: радикалы, которые генерируются диоксидом титана, могут разрушать органические загрязнения, попавшие на такую поверхность, а продукты их распада могут быть просто легко смыты без применения чистящих и моющих средств обычной водой, скажем, дождевой, если такая самоочищающаяся поверхность нанесена на фасад здания. Уже известны самоочищающиеся стекла для окон и самоочищающиеся кухонные поверхности – мечта любой хозяйки и хозяина. Активно разрабатываются и самоочищающиеся ткани – в 2011 году группа исследователей из Поднебесной представила хлопчатобумажную ткань, содержащую диоксид титана. На испытаниях ткань старательно мазали шоколадом и фруктовыми соками, после чего подержали на солнечном свету пару часов, промыли водой, и ткань вернулась к исходной белизне. Это уже, как вы понимаете, мечта всех мам и пап, а также тех, кто имеет привычку кормить едой свою одежду, но также и кошмар для производителей стиральных машин и порошков.

Диоксид титана может разрушать не только загрязнения на ткани – он способен бороться с микробами. В 2008 году исследователи из Университета Манчестера разработали краску, содержащую диоксид титана. Эта краска при облучении ультрафиолетом может убивать ряд бактерий, представляющих собой больничные инфекции, и, что особенно радостно, резистетнтые к антибиотикам штаммы кишечной палочки и золотистого стафилококка.

Диоксид титана – это не только чистые дома, чистые зубы, белое мороженое и чистые палаты в больницах – он ещё дает нам и чистую энергию: диоксид титана является важным компонентом солнечных батарей определенного типа (солнечных батарей, сенсибилизированных красителем). В таких солнечных батареях органические красители поглощают солнечный свет (как хлорофилл поглощает его в листьях зеленых растений), и в результате возбуждения светом электроны с этих красителей переходят в слой из диоксида титана, по которому идёт к электроду, и создается электрический ток.

Уже сейчас разнообразное применение диоксида титана приводит к повышению на него спроса и увеличению стоимости на 50 %, а если диоксид титана станет системой для эффективного получения водорода из воды, повысятся ещё больше.

Что общего у картин «Вокзал Сен-Лазар» Клода Моне и «Зонтики» Пьера-Огюста Ренуара? Оказывается, у них есть один общий химический компонент – синтетический ультрамарин.

Этот знаменитый синий пигмент был разработан в начале XIX века, однако долгое время метод его получения оставался тайной. Исследователям из Великобритании удалось раскрыть тайну древнего рецепта. Результаты этого исследования могут помочь реставраторам, а также экспертам по установлению подлинности живописи.

Ультрамарин всегда был окутан мистической аурой. До получения берлинской лазури он был единственным синим пигментом в Европе, получали его из лазурита, попадавшего в Европу с территории современного Афганистана или Индостанского полуострова (отсюда и название, означающее на латинском языке «заморский»). Малая доступность ультрамарина приводила к тому, что художники использовали ультрамарин только для отображения наиболее важных элементов, связанных с религиозной тематикой, например – одеяний Девы Марии или святого Петра.

Даже несмотря на появление синего синтетического пигмента, попытки воспроизвести синеву ультрамарина предпринимались неоднократно, и в 1824 году французское Общество воодушевления национальной промышленности пообещало приз тому, кто создаст технологию получения ультрамаринового пигмента стоимостью менее 300 франков за килограмм. Спустя 4 года приз получил французский химик Жан Баптист Жиме, при этом ряд других химиков также предложили свои рецептуры, видимо, менее эффективные.

Синтетический ультрамарин стал доступен для художников, однако рецепт его получения долгое время оставался тайной: даже в письменной заявке Жиме, выигравшей конкурс, отсутствовали важные детали протокола синтеза – температура и время.

Ян Хамертон из Университета Суррея (Великобритания) совместно с искусствоведами из группы Николаса Исто отыскали в архивах все исходные рецепты синтетического ультрамарина, чтобы понять, возможно ли восстановить исторически точную рецептуру. Как заявляет исследователь, воспроизведение старых рецептов шло методом проб и ошибок в интерпретации синтетических протоколов того времени, так, например, им приходилось подбирать температуру по фразе «нагревали на пламени вишневого цвета».

После окончательной расшифровки и практической отшлифовки старого рецепта исследователи продемонстрировали, что полученный ими ультрамарин полностью аутентичен историческим образцам (естественно, чтобы исключить субъективность, присущую человеческому восприятию, применялся спектральный анализ). Метод получения искусственного ультрамарина во всех деталях описан в статье, при этом исследователи отмечают, что метод нельзя назвать простым, в частности, одним из этапов является высвобождение серной кислоты при 500 °C.

Специалист по истории искусства Катлин Хонигер из Королевского университета Онтарио считает, что результаты исследования могут помочь реставраторам, которым зачастую необходимо воспроизвести условия создания полотна, добавляя, что из-за большого количества неточностей в рецептах XIX века их очень сложно воспроизводить, но это необходимо для сохранения культурного наследия.

Ну а для тех, кто хочет попробовать себя в реставрации Моне, встать на скользкий путь подделки картин или просто нарисовать что-то, используя синий пигмент, аутентичный пигментам Моне и Ренуара, вот вам рецепт, опубликованный в статье:

Каолин (5,00 г) в течение ночи прогревать в муфельной печи при 600 °C. Активированный таким образом мета-каолин охладить до комнатной температуры и немедленно смешать с безводным карбонатом натрия (1,00 г), серой (0,60 г) и битумной эмульсией (0,12 г). Образующуюся в результате серую пасту растирать с помощью агатовой ступки и пестика в течение 20 минут до образования бледного серо-жёлтого однородного порошка. Из полученного порошка сделать таблетки массой по 0,30 г, которые поместить в алундовый тигель, прикрытый для ограничения доступа воздуха. Тигель поместить в предварительно нагретую до 750 °C муфельную печь и не тревожить 4 часа. Затем извлечь тигель и дать ему остыть до комнатной температуры. Образующиеся тёмно-синие таблетки размолоть – вот вам и синтетический ультрамарин.