Ako chémia zmenila náš život II: všetky odtiene dúhy (farbivá)

Autor: Michal Májek | 15.4.2014 o 21:27 | Karma článku: 14,69 | Prečítané:  12761x

Ako ľudstvo takmer vyhubilo jeden živočíšny druh a prečo mal cisár Aurelián potom tichú domácnosť? Čo spája Keltov, obrus od starej mamy a texasky? Prečo zbierali v 17. storočí deti v Londýne ľudský moč – a ako to súvisí s úspechom kráľa Henricha VIII u žien? A ako sa dostala nemecká ponorka počas prvej svetovej až do Ameriky? Dozviete sa vo vnútri – v blogu venovanému všetkým farbám dúhy.

Vziať do ruky kus zuhoľnateného drúka a nakresliť na stenu jaskyne srnca, či zubra – to napadlo prvého umelca (či umelkyňu?!) už pred desiatkami tisíc rokov. Vďaka výskytu kameňov bohatých na železo môžeme dodnes obdivovať rôznofarebné výjavy z lovu v jaskyni v Lascaux. Ak by sme sa však pozreli na oblečenie našich pra-umelcov, vyzeralo by dosť fádne – látka, alebo vlna, z ktorého bolo vyrobené bola v stereotypne bezfarebnej (šedivej) úprave. Čím to je, keď farbivá rôznych odtieňov evidentne existovali už od praveku? Problémom je, že pri maľovaní na stenu (plátno) sa používajú vo vode nerozpustné pigmenty – umelec ich tam raz nanesie a zostanú tam. Ak by sme ale skúsili potrieť také tričko tehlou, tak nám dlho farebné nezostane (okrem toho, že bezpečne zasviní všetko ostatné – vrátane nás). Chcelo by to nejaké farbivo, ktoré by sme mohli rozpustiť vo vode v ktorej by sme látku zafarbili – a voilá – po zaschnutí máme napríklad takú farebnú ponožku. Experimentálne si môžete overiť doma, že tento prístup skýta zasa iný zádrheľ – vyvarenie cibuľových šúp vo vode v bielou vlnenou ponožkou síce vedie k vzniku krásneho žltého odtieňa – ale len skúste takúto ponožku po použití vyprať. Všetka farba zlezie dole a zostane len depresívna šedivá. A už aj naši dávni predkovia chceli prať aspoň tak raz do roka...

 

Cisár Justinián vo svojom obľúbenom ohoze purpurovej farby

Obr. 1: Cisár Justinián vo svojom obľúbenom ohoze purpurovej farby

Zdĺhavými experimetami sa podarilo prvým farbiarom nájsť niektoré prírodné farbivá, ktoré sa aspoň trocha rozpúšťali vo vode (takže sa dali naniesť na látku) a zároveň k nej viac- alebo menej-pevne priľnuli. Ak sa však pozrieme na to, čo nám matka príroda nadelila, narazíme na dosť výrazný problém – nedostatok modrých a fialových odtieňov. V starom Ríme objavili, že extrakt z istého druhu morského slimáka (Murex) sfarbí šaty purpurovo. Takzvaný Týrsky purpur sa stal hneď hitom, avšak nebol práve cenovo dostupný. Len cisár mal nárok na tógu zafarbenú komplet purpurovo (odtiaľ pochádza slovné spojenie – narodiť sa do purpuru), nižší páni (senátori) sa museli uspokojiť s tógou, ktorá mala zafarbený len okraj. Taký cisár Aureliánus mal doma tichú domácnosť po tom, čo žene odmietol kúpiť purpurové šaty – ktoré už vtedy stáli ich váhu v zlate, čo bolo mimo aj Aureliánovych finančných možností. Farbiari naopak bohatli. Jediný kto škodoval – bol chudák slimák Murex, ktorého už okolo roku 400 prakticky vyhubili. Tak sme sa pomaly presunuli do stredoveku

Týrsky purpur je derivát indiga – farbiva, ktoré obsahujú džínsy, ktoré máte práve oblečené. Indigo tiež pochádza z Indie – jedná sa o výťažok z rastliny. V stredoveku sa síce indigo v Indii vyrábalo, ale pre nás – neotesaných (ale hlavne chudobných) Slovanov bolo nedostupne drahé. Našinec sa ale nestratil – podučili sme sa totiž od našich priateľov Keltov, čo tu žili pred nami. Ešte starí Rimania pri svojich výbojoch narazili na modro pomaľovaných (a inak nahatých) Keltských bojovníkov (v Asterixovi o tomto v rámci zachovania dekóra mlčia). Farba pochádzala z rastliny – farbovníka obyčajného – ktorá rastie aj u nás. Chemici zistili (o hodne) neskôr šokujúci fakt, že štruktúra farbiva z nášho farbovníka a Indického indiga je tá istá... Farbenie farbovníkom si vyžadovalo skúseného Slovana–chemika: Kvasením usušeného farbovníka vo vode s trochou moču bez prístupu vzduchu (redukčné podmienky) sa získala bezfarebná, vo vode rozpustná, forma indiga, do ktorej sa potom namočila látka. Namočená látka sa potom premiestnila do druhej kade, v ktorej sa cez ňu preháňal vzduch – pri oxidácii kyslíkom sa vyzrážalo modré indigo, ktoré už nebolo vo vode rozpustné – a zostalo tak prilepené na tkanine. Vďaka kyslíku, ktorý je všade okolo nás sa indigo neredukuje späť na svoju bezfarebnú formu, ale zostáva zoxidované. Tento princíp (takejto triede farbív sa hovorí kypové) bol revolučný – farbivá vydržali na látke bez vyblednutia takmer neobmedzene dlho. S prichádzajúcou renesanciou sa zachcelo parádnych šiat kde-komu a tak sa farbiarsky „biznis“ rozbehol naplno a začalo sa u nás s cieleným pestovaním farbovníka. Nakoniec došlo k vzniku dielní ktoré sa špecializovali len na farbenie touto látkou – v 19. storočí mal nejakú tú modrotlač doma snáď každý.

 

 

Modrotlač z domácej dielne - štýlový kúsok z čias našich starých mám

Obr. 2: Modrotlač z domácej dielne - štýlový kúsok z čias našich starých mám

Ľuďom vŕtalo v hlave, či by nešlo využiť aj tie farbivá, ktoré zas až tak pevne nedržia (viď prípad cibuľa - ponožky). Naši starí známi – Rimania – už dávno zistili, že niektoré farby lepšie „chytili“, keď sa látka najprv namočila do roztoku kamenca. Celý „grif“ spočíva v nasledovnom – látka aj farbivo sú nabité väčšinou záporne (je to zjednodušenie, ale obsahujú oba alkoholové -OH skupiny – s negatívnym nábojom), takže sa navzájom odpudzujú. Ak ale namočíme látku do kamenca (tomuto sa hovorí morenie), pokryje sa hlinitými (kladne nabitými) iónami – na ktoré sa farbivo potom chytí – vznikne taký „sendvič“ látka(‑)/hliník(+)/farbivo(-). Kamenec (síran hlinito-draselný) je tá látka, ktorou si váš starý otec maže tvár po holení (alebo ste sa s ním možno stretli ako s „prírodným antiperspirantom“ z hipsterského bioobchodu) – spôsobuje totiž zmršťovanie pórov v koži. Rimania mali šťastie – v Taliansku sa totiž kamenec vyskytuje. Presuňme sa ale o pár storočí ďalej. Vtedy šťastie naopak vôbec nemal Henrich VIII – po debakli s prvou manželkou a rozchodom s cirkvou katolíckou mu to prihorievalo už aj s druhou manželkou (keby tak vedel, že ešte prídu ďalšie štyri...) K jeho rodinnej pohode neprispieval ani pápež – po exkomunikácii totiž prišli aj ekonomické sankcie – a to konkrétne zastavenie vývozu kamenca z Talianska do Anglicka. (a zatiaľ čo diabol počká, nespokojní obchodníci nepočkajú a mohli by aj urýchliť kráľovo stretnutie s rohatým...) Bez kamenca nebolo možné farbiť vlnu – a šedivá anglická vlna tak bola dobrá akurát tak na výrobu predložiek pred krb – a celý vlnársky priemysel išiel, ako Angličania hovoria – „down the toilet“...

Na scénu v tomto okamžiku nastupujú chemici – a zachránia anglické vlnárstvo – aj Henricha! Po rokoch neúspešných pokusov zistili, že ako zdroj kamenca môžu použiť bridlicu, ktorá sa vyskytovala na severe Anglicka (je to tá istá bridlica, z ktorej sa dnes kontroverzným spôsobom – frakovaním - získava zemný plyn). Bridlica obsahovala hlavne hliník (vo forme rôznych nerozpustných solí) a pyrit (sulfid železnatý). Nalámanú bridlicu nahádzali na haldy, kde pod ňou pomaly pálili drevo. Daždivé počasie severného Anglicka napomáhalo rozpadu bridlice. Bridlica takto tlela takmer rok, pričom dochádzalo pomaly k oxidácii sulfidu na kyselinu sírovú, ktorá rozpúšťala hlinité soli. Keď bridlica sčervenala (od vylúčených oxidov železa, na ktoré sa premenil pyrit), naši proto-chemici vedeli, že je hotovo – a celú tú zmesku vylúhovali vodou – čím získali síran hlinitý. Ten potom zmiešali s potašou – tak sa zo zmesi vyzrážali kryštáliky kamenca, vhodný ako moridlo pre farby. V prípade nedostatku potaše použili amoniak (a získali tak iný druh kamenca – síran amónno-hlinitý). Lenže... Jediný dostupný amoniaku bol jemne povedané „kontroverzný“ – jednalo sa o ľudský moč.

 

 

Fabrika na kamenec v Ravenscari. Ako to tam tak asi muselo voňať...

Obr. 3: Fabrika na kamenec v Ravenscari. Ako to tam tak asi muselo voňať...

Za výdatnej podpory Anglických kráľov boli založené závody na kamenec Ravenscar (názov sedí – sever Anglicka je pomerne nehostinná krajina...) Bola to najväčšia chemická „fabrika“ 17. storočia – pracovalo v nej vyše tisíc ľudí („gastarbeiterov“ – na severe Anglicka totiž veľa kvalifikovaných „chemikov“ nebolo). Vďaka nedostatku potaše fabrika zabezpečovala aj prácu pre tisíce chudobných detí v Londýne. Tie žobrali dom od domu vzácnu komoditu – ľudskú moč, ktorá sa potom na špeciálnych lodiach prepravovala do Ravenscaru. Kamenec bol strategickou komoditou – a závod v Ravenscari sa stal obľúbeným cieľom útokov pirátov – nie ani kvôli koristi, ale kvôli objednávke nepriateľov Anglicka – bola to vlastne taká predzvesť bombardovania strategického priemyslu o mnoho storočí neskôr. Veľké závody na výrobu kamenca vznikli aj v Čechách a menšie aj u nás – ako „pridružená výroba“ pri baniach, kde bola dostupná bridlica. Názvy dedín ako Kamenec u Poličky, alebo Kamenec pod Vtáčnikom hovoria za všetko. Vďaka kamencu tak u nás vznikla kopa farbiarskych cechov a farebnú „fertušku“ si mohla dovoliť hádam každá gazdiná.

Začiatok 19. storočia priateľom pestrosti príliš neprial – ľudia sa sťahovali za prácou do miest, ktoré boli permanentne pod rúškom sivého nánosu – z uhoľného prachu. V mestách sa okrem kúrenia uhlím zakladali plynárne – kde sa uhlie rozkladalo na svietiplyn, pričom vznikalo aj dosť dechtu. Decht sa síce používal ako izolačný materiál na natieranie trupov lodí, ale inak bol vcelku bezcenný. V roku 1856  sa v šedivom a depresívnom Londýne snažil mladý (18-ročný) William Perkin o nemožné – v rámci projektu na ktorom pracoval, sa snažil premeniť jednu zo lacných zložiek uhoľného dechtu (anilín) na drahý chinín – liek proti malárii. (Dnes vieme, že toto je absolútne nemožné, jedná sa totiž o dve radikálne odlišné štruktúry – v roku 1856 ale vedeli iba zistiť, že obe tieto látky obsahujú dusík...) Aké ale bolo Williamovo prekvapenie, keď pri jednom z experimentov vzniklo prenikavé purpurové farbivo – ktoré krásne farbilo bavlnu! Za pár rokov došlo k absolútnej explózii chemického priemyslu, cena dechtu letela rapídne nahor, vznikali stovky podobných (azo-, alebo anilínových-) farbív. Purpurová prestala byť farbou kráľov, prvý raz v histórii ľudstva si purpurové šaty mohla dovoliť aj slúžka – k všeobecnej radosti parádivého obyvateľstva – ako aj slimáka Murexa.

 

 

Organický chemik William Perkin pózuje so svojim objavom

Obr. 4: Organický chemik William Perkin pózuje so svojim objavom

Spracovanie uhoľného dechtu bežalo na plné obrátky hlavne v Nemecku – ale aj v Čechách (Spolek pro chemickou výrobu v Ústí nad Labem), zatiaľ čo v USA boli, čo sa chémie týka, „sto rokov za opicami“ – viac menej sa nachádzali v tej istej situácii ako nedávno Čína – zvládali nenáročnú prácu pre nekvalifikovaných pracovníkov (bavlna), ale „moderné“, na technológie a vzdelaných robotníkov náročné, výrobky, dovážali z Európy – hlavne z Nemecka a Rakúsko-Uhorska. Pohroma začala po známych „siedmych guliach“ zo Sarajeva – Anglické loďstvo zablokovalo lodnú premávku z Európy a milí Američania sa dostali do podobnej situácie ako voľakedy Henrich... Textilný priemysel odrazu zastavil a ceny farbív vyleteli nahor o viac ako stonásobok... Až odrazu – rok 1916 a v prístave Baltimore vznikol rozruch -  spod hladiny sa vynorilo čudné plavidlo a vytasilo Nemeckú vlajku! Zmätená pobrežná stráž sa na ani na nič nezmohla a Kapitán König už vykladal z ponorky „Deutschland“ krabice plné indiga. Ponorka bola totiž na prasknutie plná – farbív! Ich cena bola taká vysoká, že jediný výlet do USA bohato zaplatil cenu ponorky. Na ďalšie výlety už nedošlo – USA vstúpili do vojny proti Nemecku a museli sa tak spoľahnúť na svoj pomaly štartujúci chemický priemysel...

 

 

Ponorka Deutschland v Amerike doviezla náklad Bismarckovej hnedej

Obr. 5: Ponorka Deutschland v Amerike doviezla náklad Bismarckovej hnedej

Farbivá dodnes nepovedali svoje posledné slovo – v 50. rokoch vzniká nový druh – reaktívne farbivá. Zatiaľčo trvácnosť indiga bola zabezpečená jeho nízkou rozpustnosťou a kamenec dovoľoval „moriť“ látky – zakotviť farbivo na látku na základe rozdielneho náboja, reaktívne farbivá idú ešte ďalej. Reagujú priamo s látkou s ktorou vytvoria chemickú väzbu – takže sa na ňu pripútajú navždy. Ich použitie je také jednoduché, že to zvládne každý priemerný hipík, či mánička – za „boom“ batikovaných tričiek v 60-tych rokoch môžeme vďačiť práve reaktívnym farbivám...

 

 

Peace, love and music - sponzorujú reaktívne farbivá značky Dúha

Obr. 6: Peace, love and music - sponzorujú reaktívne farbivá značky Dúha

Slovami klasika – make love, not bombs – ale ako sme sa mohli presvedčiť v tomto blogu, chémia sa často posunula vpred práve vďaka vojnám. Preto neprekvapí, keď pokračovanie bude práve o tom, kde sa vlastne berie to „plnivo“ ktoré poháňa rakety a patróny...

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Hlavné správy

DOMOV

Slovenskí žiaci sa prepadli ešte hlbšie

Výsledky slovenských školákov v testovaní PISA dlhodobo klesajú.

KOMENTÁRE

Hlúpneme. Kto a kedy to zastaví?

Výprask by si zaslúžili tí, ktorí zodpovedajú za nízku úroveň školstva.


Už ste čítali?