مقدمه:

آیا به استفاده از وسایل نقاشی مانند ماژیک و رنگ‌‌های روشن و خاص علاقه دارید؟ آیا تا به حال برایتان سوال شده است که این رنگ‌‌ها چگونه ساخته می‌‌شوند؟  تنوع رنگ ریشه در مولکول‌‌های رنگی دارد. این مولکول‌‌های رنگی در ماده (چه جوهر و چه رنگ) مخلوط می‌‌شوند و محصول رنگی ایجاد می‌‌شود. برخی از مولکول‌‌های رنگی مصنوعی (یا دست‌‌ساز) هستند، مانند برخی رنگ‌‌های خوراکی. سایر رنگ‌‌ها از منابع طبیعی استخراج می‌‌شوند، مانند مولکول‌‌های carotenoid. این مولکول‌‌ها سبب ایجاد رنگ نارنجی هویج می‌‌شوند و از محصولات طبیعی مانند زعفران قابل استخراج هستند.

اما ساخت یک رنگ به شکلی که شما می‌‌بینید و از آن برای نقاشی یا کارهای هنری دیگر استفاده می‌‌کنید به این سادگی‌‌ها نیست. احتمالاً می‌‌دانید که بسیاری از رنگ‌‌ها از جمله نارنجی و سبز از ترکیب رنگ‌‌های اصلی ایجاد می‌‌شوند. بنابراین حتی اگر چشم ما یک رنگ را می‌‌بیند، مثلاً رنگ یک ماژیک، این رنگ ممکن است حاصل از یک نوع مولکول رنگی باشد یا نتیجه‌‌ی ترکیب مولکول‌‌های رنگی مختلف باشد. این فعالیت علمی به شما کمک می‌‌کند رنگ‌‌های نهفته در ماژیک‌‌های حلال در آب را کشف کنید.

پیش‌‌زمینه:

ما اشیا را به این دلیل می‌‌بینیم که آنها نور را به چشم ما منعکس می‌‌کنند. برخی مولکول‌‌ها تنها رنگ‌‌های خاصی را منعکس می‌کنند و این نور رنگی منعکس شده به چشم ما می‌‌رسد و مغز با استفاده از آن رنگ جسمی که می‌‌بینیم را تشخیص می‌‌دهد. 

رنگ‌‌هایی که اغلب مشاهده می‌‌کنیم ترکیبی از نور منعکس شده از مولکول‌‌های رنگی مختلف است. اگر چه مغز ما از این نورهای دریافتی یک رنگ را تشخیص می‌‌دهد، هر نوع از این مولکول‌‌های رنگی رنگ خود را در این ترکیب حفظ می‌‌کنند. یک روش برای دیدن این رنگ‌‌ها جداسازی انواع مولکول‌‌های رنگی از مخلوط برای مشاهده‌‌ی رنگ مخصوص به هر نوع مولکول است.

کروماتوگرافی کاغذی روشی مورد استفاده‌‌ی شیمی‌‌دان‌‌هاست که با آن اجزا یا قطعات یک مولکول را جدا می‌‌کنند. اجزای محلول در مکانی خاص روی کاغذ مخصوص کروماتوگرافی قرار داده می‌‌شوند. در این روش یک حلال (مانند آب، روغن یا ایزوپروپیل-الکل) جذب نوار کاغذی می‌‌شود. در حین این اتفاق حلال بخشی از محتویات مخلوط را نیز با خود روی کاغذ به بالا می‌‌برد. مولکول‌‌های مختلف با سرعت‌‌های مختلف روی کاغذ بالا می‌‌روند و در نتیجه اجزای محلول جدا می‌‌شوند و در این حالت بر روی کاغذ کروماتوگرافی قابل مشاهده هستند. فکر می‌‌کنید ماژیک‌‌هایی که در منزل دارید برای انجام این کار مناسب هستند؟

مواد و وسایل مورد نیاز:

 دو فیلتر قهوه‌‌ی سفید

 قیچی

 خط‌‌کش

 ماژیک نقاشی (غیر دائمی) در رنگ‌‌های قهوه‌‌ای، زرد و سایر رنگ‌‌هایی که مد نظر دارید. 

 حداقل دو مداد (برای هر رنگی که آزمایش می‌‌کنید یک مداد نیاز دارید.)

 حداقل دو لیوان شیشه‌‌ای بلند با ارتفاع چهار اینچ یا بیشتر (برای هر رنگی که آزمایش می‌‌کنید یک لیوان نیاز دارید.)

 آب

 دو گیره‌‌ی لباس یا گیره‌‌ی کاغذ

 بند رخت یا حداقل دو لیوان شیشه‌‌ای بلند دیگر (برای هر رنگی که آزمایش می‌‌کنید یک لیوان نیاز دارید.)

مداد یا خودکار و کاغذ برای یادداشت برداری

آماده‌‌سازی:

 با دقت فیلترهای قهوه را به صورت نوارهایی با عرض یک اینچ و طول حداقل چهار اینچ ببرید. حداقل به دو نوار فیلتر یکی برای ماژیک رنگ قهوه‌‌ای و دیگری برای ماژیک رنگ زرد نیاز دارید. اگر مایل به آزمایش رنگ‌‌های بیشتری هستید، به ازای هر رنگ یک نوار فیلتر آماده کنید. فکر می‌‌کنید هر رنگ با آزمایش توسط فیلتر قهوه چه رفتاری از خود نشان می‌‌دهد؟

 با مداد یک خط در عرض هر نوار کاغذی حدود یک سانتی‌‌متر بالای انتهای پایینی آن رسم کنید.

 ماژیک قهوه‌‌ای و فیلتر قهوه را بردارید و خطی کوتاه (حدود یک سانتی‌‌متر) در بخش میانی خطی که با مداد روی کاغذ کشیدید رسم کنید. خطی که با ماژیک می‌‌کشید نباید به دو لبه‌‌ی نوار فیلتر برخورد کند.

 با مداد، رنگ ماژیکی که استفاده کردید را در بالای نوار فیلتر بنویسید.

توجه: برای نوشتن نام ماژیک از ماژیک رنگی یا خودکار استفاده نکنید، زیرا جوهر آنها در حین آزمایش پخش خواهد شد.

 همین مراحل را با ماژیک زرد و سپس هر ماژیک دیگری که مد نظر دارید انجام دهید.

یک نوار کاغذی را درست در کنار یک لیوان شیشه‌‌ای بلند (بیرون از آن) طوری قرار دهید که سر نوار در لبه‌‌ی بالایی لیوان باشد. حال به آرامی مقداری آب به لیوان اضافه کنید تا ارتفاع آب به زیر انتهای پایینی نوار کاغذی برسد. این کار را در مورد لیوان‌‌های دیگر نیز انجام دهید و همچنان نوارها را خارج از لیوان و دور از آب نگه دارید. به نظرتان آب داخل لیوان‌‌ها چه نقشی در آزمایش دارد؟

روش کار:

 قسمت بالایی نوار کاغذی را با گیره‌‌ی کاغذ یا لباس به یک مداد متصل کنید. لحظه‌‌ای مکث کنید. به نظرتان این رنگ که با ماژیک روی کاغذ کشیده‌‌اید نتیجه‌‌ی مخلوط شدن چند رنگ است یا حاصل از یک نوع مولکول رنگی؟ اگر دوست دارید پیش-بینی خود را اکنون روی یک کاغذ بنویسید.

 نوار متصل به مداد را در یکی از لیوان‌‌ها که داخل آن کمی آب است آویزان کنید. (برای این کار دو سر مداد باید روی لبه‌‌ی لیوان قرار بگیرند.) در این حالت قسمت پایینی نوار باید دقیقاً با سطح آب مماس باشد. در صورت لزوم مقداری آب به لیوان اضافه کنید تا تماس بین آب و انتهای نوار برقرار شود. نکته: اینکه سطح آب پایین‌‌تر از خط رسم شده با ماژیک روی نوار باشد بسیار مهم است.

 اجازه دهید نوار در همین حالت داخل لیوان اول قرار بگیرد. به سراغ نوار دوم بروید و آن را نیز به همین ترتیب در لیوان دوم قرار دهید. اگر رنگ‌‌های بیشتری مد نظر دارید، برای آنها نیز این مراحل را انجام دهید.

 بالا رفتن آب در نوارها را با دقت مشاهده کنید. چه اتفاقی برای خطوط رنگی روی نوارها می‌‌افتد؟ آیا این رنگ‌‌ها نیز همراه با آب بالا می‌‌روند؟ آیا جدا شدن رنگ‌‌ها را مشاهده می‌‌کنید؟

 هنگامی که ارتفاع آب به حدود یک سانتی‌‌متر از بالای نوار می‌‌رسد (ممکن است ده دقیقه طول بکشد) مدادهای همراه با نوارها را بردارید. اگر به موقع این کار را انجام ندهید و آب بیش از اندازه بالا بیاید ممکن است به سر نوار برسد و نتایج شما را دچار مشکل کند.

 مشاهدات خود را یادداشت کنید. آیا رنگ‌‌ها روی نوار حرکت کرده‌‌اند و به رنگ‌‌های دیگری تجزیه شده‌‌اند؟ چه رنگ‌‌هایی را در این نوارها تشخیص می‌‌دهید؟ چه رنگ‌‌هایی در قسمت بالاتر نوار قرار دارند (به این معنا که سریع‌‌تر حرکت کردند) و چه رنگ‌هایی در قسمت پایین‌‌تر نوار هستند؟ (به این معنا که آهسته‌‌تر حرکت کردند.)

نوارها را در یک لیوان خالی یا روی بند رخت قرار دهید تا خشک شوند. توجه داشته باشید که ممکن است برخی رنگ‌‌ها پس از جدا شدن نوار از آب همچنان حرکت کنند. در این حالت ممکن است برای دیدن طیف کامل رنگ‌‌ها به نوار بلندتر نیاز داشته باشید. در صورتی که رنگ روی نوارها دیگر قابل تشخیص نباشد، یادداشت‌‌هایی که قبل از شروع کار برداشتید در این زمینه به شما کمک خواهند کرد. به نوارها خوب نگاه کنید. جوهر هر ماژیک چند جزء رنگی دارد؟ آیا می‌‌توانید تشخیص دهید که چه رنگ‌‌هایی حاصل از ترکیب جزء رنگی و چه رنگ‌‌هایی نتیجه‌‌ی یک نوع مولکول رنگی هستند؟ اجزای تشکیل‌‌دهنده‌‌ی رنگ‌‌ها براق هستند یا کدر؟ در کل قادر به تشخیص چند جزء رنگی هستید؟

آزمایش‌‌های تکمیلی:

 بیشتر جوهر ماژیک‌‌ها با مولکول‌‌های رنگ مصنوعی ساخته شده‌‌اند. هنرمندان اغلب علاقه به کار با رنگ طبیعی دارند. گرفتن رنگ از گیاهان رنگی مانند زردچوبه و چغندر قرمز کاری به نسبت آسان است. برای انجام این کار با کمک یک بزرگتر ماده‌‌ی گیاهی مد نظر خود را خرد کنید و آن را در یک ماهی‌‌تابه بریزید. سپس مقداری آب به آن اضافه کنید تا تنها محتویات داخل تابه را بپوشاند. این مخلوط را به مدت ده تا پانزده دقیقه روی حرارت گاز بجوشانید. اگر در این مرحله رنگی که به دست آورده‌‌اید کم‌‌رنگ است، بهتر است در تابه را بردارید و اجازه دهید کمی مایع از آن در حین جوشیدن تبخیر شود و رنگی غلیظ‌‌تر به دست بیاید. به این ترتیب شما رنگ طبیعی دارید. (آن را با دقت جابه‌‌جا کنید زیرا می‌‌تواند سطوح و مواد مختلف را رنگی کند.) به منظور بررسی اجزای تشکیل‌‌دهنده‌‌ی این رنگ طبیعی مراحل قبل را تکرار کنید اما این بار به جای خطی که قبلاً با ماژیک روی نوار می‌‌کشیدید، قطره‌‌ای از رنگ طبیعی را روی آن بچکانید. استفاده از قطره‌‌چکان برای این کار دقت را بالا می‌‌برد. اجازه دهید قطره روی کاغذ خشک شود و سپس آزمایش را انجام دهید. رنگ طبیعی مد نظرتان حاصل از ترکیب چند نوع مولکول رنگی است یا یک نوع؟ آیا ماژیکی با همین رنگ همین اجزا را دارد؟

 در این فعالیت علمی شما از ماژیک‌‌هایی با جوهر محلول در آب و از آب به عنوان حلال استفاده کردید. می‌‌توانید ماژیک‌‌های دائمی را با حلال ایزوپروپیل‌‌الکل بررسی کنید. فکر می‌‌کنید اجزای تشکیل‌‌دهنده‌‌ی یک رنگ خاص در ماژیک دائمی و ماژیک با جوهر محلول در آب یکسان هستند؟

 می‌‌توانید وسایل هنری دیگر مانند رنگ، پاستل و جوهرها را به همین شکل بررسی کنید. در تمام این موارد دقت داشته باشید که مخلوط باید در حلالی که انتخاب می‌‌کنید قابل حل شدن باشد. مثال‌‌هایی از حلال‌‌های مناسب برای انجام کروماتوگرافی کاغذی مواد مختلف شامل ایزوپروپیل‌‌الکل، روغن گیاهی و آب نمک هستند. 

مشاهده و نتیجه‌‌گیری:

آیا مشاهده کردید که رنگ قهوه‌‌ای متشکل از چند نوع مولکول رنگی و رنگ زرد متشکل از تنها یک جزء است؟

تولیدکنندگان ماژیک زیرمجموعه‌‌ی کوچکی از مولکول‌‌های رنگی را با هم ترکیب می‌‌کنند و طیف گسترده‌‌ای از رنگ‌‌ها را با آنها ایجاد می‌‌کنند. اما طبیعت طیفی گسترده‌‌تر از مولکول‌‌های رنگی ایجاد می‌‌کند و آنها را به روش‌‌های گوناگون و بسیار جالب با هم ترکیب می‌‌کند. به عنوان مثال رنگ زرد طبیعی زردچوبه حاصل از چندین نوع مولکول curcuminoid است. رنگ قهوه‌‌ای به دست آمده از حاک رس قهوه‌‌ای تیره نتیجه‌‌ی ترکیب دو مولکول رنگی به نام‌‌های اکسید آهن و اکسید منگنز است. 

در این فعالیت علمی شما اجزای رنگ‌‌های مختلف را با استفاده از کروماتوگرافی کاغذی (فیلتر قهوه) بررسی کردید. نتایجی که به دست می‌‌آورید طیف‌‌هایی پهن و رنگارنگ هستند در حالی که در کروماتوگرافی علمی این طیف‌‌ها بسیار نازک و دقیق‌‌تر هستند. 

تمیز کردن:

نوارهای فیلتر قهوه را در سطل زباله بیندازید و لیوان‌‌ها را خوب بشویید.

منبع:

Be a color detective

منابع مفید:

پیدا کردن رنگ‌های پنهان پاییزی 

منشا رنگ‌ها در جهان زنده

رنگ‌های مختلف در آتشبازی 

طراحی روی تی شرت

تشخیص رنگ‌ها و اثر استروپ

روشنایی و رنگ آسمان

نمایش رنگارنگ خورشید

رنگ غیب شونده

اکسایش مس

شعله‌ی رنگی

حرکت رنگ درسطح شیر

تغییر رنگ

شیمی رنگ-1

شیمی رنگ-2

شیمی رنگ-3

چرا رنگ برف سفید است؟

کروماتوگرافی

رنگ چشم در عکس

غذاها و رنگ‌ها

چرا رنگ چشم‌ها متفاوت است؟

پوستین‌هایی با رنگ‌های متغیر

Paper Chromatography

Paper Chromatography-WIKI

ایزوپروپیل الکل-ویکیپدیا

Color-WIKI