Cyanotypi - den gammeldags blåkopian

Av: Svante Åberg

Irriterande Använd skyddsglasögon
Tid för förberedelser:30 minuter Tid för genomförandet: 40 minuter
Antal tillfällen: 2 Svårighetsgrad: Avancerat
Säkerhetsfaktor:Utföres med normal varsamhet

Introduktion

Förr var det vanligt att kopiera ritningar med en metod som kallas cyanotypi. Namnet "cyano" kommer av den blå färgen hos kopian och på svenska kallas det "blåkopia" (engelska "blueprint").

Du kan själv ställa i ordning ljuskänsligt papper. Eller varför inte på tyg? Gör din egen bild på din T-shirt!

Riktlinjer

Experimentet kan utföras som som ett grupp- eller temaarbete. Det kan också göras som demonstration, t ex på overhead-projektor.

Säkerhet

Kemikalierna är relativt ofarliga. Tänk bara på att inte få fläckar på kläderna!

Överblivna kemikalier kan spolas ned i avloppet tillsammans med rikligt med vatten.

Materiel

För beredning av lösningar

För att göra negativ

För exponering och framkallning


Förarbete

Bered lösningarna A och B som hälls upp på flaskor (förvaras gärna mörkt). Skala upp mängden efter storleken på det som ska färgas och antalet labgrupper. Recepten är följande:

Lösning A

  1. 1,2 g järn(III)nitrat (Fe(NO3)3.9 H2O)
  2. Vatten till 100 ml

Lösning B

  1. 0,8 g oxalsyra (HOOC-COOH)
  2. 10 ml 3 % kaliumferricyanid (kaliumhexacyanoferrat(III), K3Fe(CN)6); (lösning med 0,3 g i 10 ml vatten)
  3. Vatten till 100 ml

Förbered ljuskänsliga papper/textilier för demonstration

Om du tänker visa experimentet som en demonstration kan det vara lämpligt att preparera de ljuskänsliga papperen eller textilierna i förväg så de hinner torka. Annars kan man låta momentet vara en del av själva experimentet. Se hur det ska ske under "utförande" nedan.

Utförande

Preparera ljuskänligt papper eller tyg

  1. Se till att ljuset i rummet är dämpat. Det behöver inte vara helt mörkt eftersom ljuskänligheten är ganska låg.
  2. Blanda lika delar av lösning A och lösning B i en lagom stor skål. Rör om så att lösningarna är väl blandade.
  3. Doppa papperet eller tyget i lösningen.
  4. Häng papperet/tyget på tork i ett mörkt rum.

Tillverka ett negativ på OH-blad

  1. Rita en negativ bild på papper, dvs det mörka ska vara ljust och tvärtom. Eventuellt kan du använda dator och skriva ut på skrivaren. Se till att bilden är i svart-vitt. Gråskalor blir inte så bra med cyanotypi. (För den som kan mera och tryckteknik: Man kan dock använda rastrering av bilden, dvs omvandla gråtoner till små svart-vita punkter.)
  2. Kopiera bilden på ett OH-blad. (Eventuellt kan du rita bilden direkt på OH-bladet)

Exponera bilden

  1. Se till att ljuset i rummet är dämpat. Det behöver inte vara helt mörkt eftersom ljuskänligheten är ganska låg.
  2. Tag fram det nu torra, ljuskänsliga papperet/tyget.
  3. Lägg negativet (OH-bladet) på OH-projektorn, som ska vara släckt.
  4. Lägg det ljuskänsliga papperet/tyget ovanpå negativet.
  5. Lägg något tungt på papperet/tyget så att det ligger väl an mot negativet.
  6. Exponera genom att ha OH-projektorn tänd i c:a 10 sekunder.
  7. Skölj papperet/tyget i rinnande vatten till dess alla lösning som inte regerat tvättats bort.
  8. Bilden är nu klar och nästan tvättäkta.

Tänk på följande:

Variation

Om du inte har en overhead-projektor kan du utnyttja solljuset. Prova dig fram till an lämplig exponering!

Variation

Här är ett annat recept som har något lägre ljuskänlighet, men som ger bättre kontrast.

Lösning A

  1. 2 g järn(III)ammoniumcitrat (brun eller grön, båda fungerar)
  2. Vatten till 100 ml

Lösning B

  1. 1,4 g kaliumferricyanid (kaliumhexacyanoferrat(III), K3Fe(CN)6)
  2. Vatten till 100 ml

Förklaring

Järn(II)joner bildar ett starkt blåfärgat komplex tillsammans med ferricyanid. Järn(II)jonerna (Fe2+) bildas vid ljusreaktionen när järn(III)jonerna (Fe3+) i nitratet reduceras av oxalsyran. Det bildade blå färgämnet kallas Berlinerblått och är svårlösligt. På grund av svårlösligheten sitter den blå färgen kvar i papperet. Den lösning som inte reagerat är dock lättlöslig och tvättas bort i den efterföljande sköljningen.

Det krävs ljus (ljuspaket = fotoner) för att oxalsyran ska kunna reducera järn(III) till järn(II). Det finns nämligen en energitröskel, aktiveringsenergi, som man nåste komma över för att en reaktion ska kunna ske.


Bakgrundsfakta

Reaktionsformler

Oxalsyran bildar oxalatkomplex med järn(III)

3 H2C2O4 + Fe3+ ® 3 H+ + Fe(C2O4)33-
oxalsyra   järn(III)joner   vätejoner   järn(III)oxalat-
komplex

Järn(III) reduceras till järn(II) av oxalatet

2 Fe(C2O4)33- + hn ® 2 Fe2+ + 2 CO2 + 5 C2O42-
järn(III)oxalat-
komplex		   ljuskvantum   järn(II)joner   koldioxid   oxalat

Komplexet Berlinerblått bildas

K+ + Fe2+ + FeIII(CN)63- + 16 H2O ® KFeIIFeIII(CN)6.16 H2O
    järn(II)   ferricyanid       Berlinerblått

Sammansättningen hos Berlinerblått är något variabel [1]. Halterna av kalium och vatten beror på förhållandena när komplexet bildas. Det vanligaste sättet att skriva formeln är Fe4III[FeII(CN)6]3 med det vetenskapliga namnet järn(III)hexacyanoferrat(II) eller ferri-ferrocyanid. Om man är uppmärksam ser man att FeII och FeIII verkar ha bytt plats i produkten jämfört med utgångsämnena. Det är helt riktigt. Järnjonerna i Berlinerblått kan omlagras [2]. Man får Berlinerblått vare sig man blandar järn(II) och ferricyanid (Fe2+ + FeIII(CN)63-) eller järn(III) och ferrocyanid (Fe3+ + FeII(CN)64-). Namnet "ferro" i en formel anger järn med oxidationstalet II och "ferri" oxidationstalet III.

Varför är det blått?

Den starka blå färgen beror på att Berlinerblått innehåller både Fe2+ och Fe3+. Vid reaktionen hoppar en elektron över från Fe2+ till Fe3+:

Fe2+S1 + Fe3+S2 ® Fe3+S1 + Fe2+S2

Man skulle kunna tro att ingen nettoreaktion skett. Det är ju fortfarande en Fe2+ och en Fe3+ kvar efter reaktionen. Men de två järnjonerna har något olika kemisk omgivning, S1 och S2 [2]. Det gör att energinivåerna skiljer sig en liten aning. Skillnaden i energi mostvarar energin hos rött ljus, som därför absorberas. Det resterande ljuset, som vi ser, är blått.

Berlinerblått i konsten

Preussisk blå När ett järn(II)salt (t ex FeCl2) blandades med ferricyanid (FeII) fick man en intensivt blå förening som man kallade Preussiskt blå. Om man i stället blandade ett järn(III)salt (t ex FeCl3) med ferrocyanid (FeII) fick man också en intensivvt blå förening som man kallade Turnbull's blå. Båda dessa användes som pigment i målarkonsten.

Längre fram insåg man att båda dessa blå pigment i själva verket var identiska [2]. Omlagring av järnatomerna gjorde att man i båda fallen fick ämnet järn(III)hexacyanoferrat(II) (kallas även ferri-ferrocyanid). Namnen "Berlinerblå", "Preussiskt blå" och "Turnbull's blå" på detta pigment är alltså synonymer, men "Preussisk blå" är det mest använda namnet.

Berlinerblått används både i akvareller (vattenfärger) och som pigment i olje- och akrylfärger.

Referenser

  1. Gunnar Hägg, Allmän och oorganisk kemi, 6:e upplagan, 1973, Almqvist & Wiksell, Uppsala.
  2. Kurt Nassau, The Physics and Chemistry of Color, 1983, John Wiley & Sons, USA.
  3. Aktivitetsboken, Förbundet unga forskare
    http://www2.fuf.org/content/download/859/6231/file/Aktivitetsboken%20v2.pdf (2007-09-25)
  4. Chemistry and Art: Cyanotypes and Van Dyke Prints, Sewanee: The University of the South
    http://www.sewanee.edu/chem/Chem&Art/Detail_Pages/Laboratory/
    Photography/Cyano_VanDyke/cyano_vandyke_lab.htm (2007-09-25)
  5. Blueprints (Cyanotypes), Wendy Mukluk
    http://www.astro.wisc.edu/~mukluk/blprint.html (2002-11-29)
  6. Alternative Processes - technical info, Alternative Photography
    http://www.alternativephotography.com/process.html (2005-11-30)
  7. Prussian blue, Pigments in Paintings, WebExhibits
    http://webexhibits.org/pigments/indiv/overview/prussblue.html (2002-11-29)
  8. Artists' Oil Colour Color Chart, Winsor & Newton
    http://www.reuels.com/reuels/media/wn12chart.pdf (2002-11-29)