Pozrieme sa na to, prečo je to tričko vyblednuté. Keby ste dávali tie krásne zelené tričká, ktoré máte na sebe, tri týždne na horúce slnko, tak by ste tiež zistili, že farby nie sú také isté ako na začiatku. V Bratislave je veľa kostolov, ktoré majú veľké okná s farebnými doštičkami. Stále na ne svieti slnko, a predsa nevyblednú. Dozvieme sa, prečo.
Odkiaľ sú a ako vznikajú farby?
Ukážeme si niekoľko príkladov, ako vzniká červená alebo zelená farba. Farba je vlastnosť svetla a dá sa vytvoriť rôznymi spôsobmi. Každá vec, ktorú vidíte a ktorá vás obklopuje, sa skladá z malých atómov a molekúl. Každá látka a vec pozostáva z úplne iných molekúl. Určite viete, že biela farba obsahuje všetky farby. Krásnym príkladom, ktorý všetci poznáte, je dúha. Vo vzduchu sú malé čiastočky vody a tie kvapôčky lámu svetlo a vytvárajú krásnu paletu farieb. Na prvom príklade si uvedieme, ako vytvoriť biele svetlo. Tak, že zmiešame aditívne farby, ktorými sú zelená, červená a modrá. Ďalším príkladom sú subtraktívne farby, teda žltá, magentová a modrá. Ak skombinujeme všetky tieto tri farby, vznikne nám čierna.
Keď vidíte rastliny a stromy, tak sa pýtate, prečo ich vidíte zelené. Keď slnečné biele svetlo svieti na listy stromov a rastlín, tak pohlcujú modrú a červenú, a jediná farba, ktorú odrážajú, je zelená, preto ich také vidíte. Červený vtáčik má molekuly, ktoré odrážajú červenú farbu a pohlcujú zelenú a modrú. Čo sa týka snehu, keď pošle slnko alebo mesiac biele svetlo, sneh nepohlcuje nič a odráža všetky tri farby, ktoré keď sa zmiešajú, vytvoria bielu. A niektoré veci zase vyzerajú čierno, pretože majú také molekuly, ktoré si všetko nechávajú pre seba, nedelia sa a nič neodrazia, a preto je to celé čierne. Teraz sme si vysvetlili reakciu látky na svetlo.
Sú aj látky, ktoré aj napriek tomu, že tam nie je červená farba, vedia si ju vyprodukovať. Alebo si vytvoria žltú, ak potrebujú. Príkladom je svätojánska muška. Aj keď je všade tma, tak svätojánska muška svieti, lieta si a produkuje svetlo. Ukážeme si príklad. Vidíte, že na stole sú nejaké poháre s vodou, tonikom, vodou so zvýrazňovačkou a pero. Keď zhasneme a zapneme UV svetlo, tak uvidíte, že zmenia farbu. Predtým ste videli, že tonik bol bez farby, pri UV svetle je jemne modrý, voda so zvýrazňovačkou je žltá a pero svieti na oranžovo. Pri UV svetle svietia aj vaše tričká alebo zuby.
Prírodné zdroje farby
V prírode je veľa farieb, ako trebárs na papagájovi, v mori, zelenine alebo ovocí. Odkiaľ sú všetky tieto farby? Ako sme už spomínali, veci, ktoré sú okolo nás, pozostávajú z atómov a molekúl, ktoré rozdielnym spôsobom dávajú alebo odrážajú farbu. Otázka je, čo sú to atómy a molekuly. Vezmime si príklad dvoch atómov vodíka. V strede majú jadro a okolo nich beží elektrón. Teraz sa spojili a vytvorila sa molekula. Keď sa pridá atóm kyslíka, vytvárajú spolu molekulu vody. Atómy sú veľmi maličké časti a keď sa spoja, vytvoria molekuly. V periodickej tabuľke prvkov je viac ako sto atómov, ktoré na svete máme. A zo všetkých týchto atómov vieme vytvoriť rôzne molekuly.
Vezmime si napríklad molekulu chlorofylu, ktorá sa nachádza v rastlinách a stromoch. Keďže má veľa atómov, tak nepohlcuje a odráža zelenú farbu. Ďalšou molekulou je carotenoid, ktorá sa stará o to, aby mrkva bola oranžová. Tak, ako je v mrkve karotenoid a je oranžová, tak aj oranžovo-červeno-ružové vtáky jedia malé zvieratká, ktoré obsahujú veľa tejto látky, a preto aj tieto vtáky reflektujú oranžovú farbu. To isté je aj v prípade lososa. Farba, ktorú má losos, je veľmi príbuzná farbe mrkvy. Možno ste si všimli, že malé bábätká okolo jedného roku jedia veľa vecí, v ktorých je mrkva. A preto sú niekedy trochu oranžové, lebo zjedli veľa mrkvy. Nabudúce, keď vás rodičia poprosia, aby ste zjedli mrkvu, tak povedzte, že nie, lebo nechcete byť oranžoví.
Ak sa pozeráte na staré obrazy, tak sa určite pýtate, odkiaľ zobrali tí maliari farby. Farby nie sú len na obrazoch, ale používajú sa aj na budovách. S farbami pracovali ľudia už veľmi dávno. Pred dávnymi časmi vyrábali farbu z prírodných materiálov. Vtedy to nebolo také ľahké a dobre zmiešať farby sa považovalo za umenie. Nedošli do obchodu, aby si kúpili nejakú farbu, pretože to nebolo možné. V posledných 100 až 150 rokoch už farby pochádzajú z fabrík. V súčasnosti sa tam dá vyrobiť akákoľvek farba, nie ako kedysi, keď sa používali kamene, zvieratá alebo rastliny, z ktorých sa farba ťažila. Teraz si vezmete dve látky, ktoré zmiešate a dostanete tú farbu, ktorú chcete.
Ukázali sme si, ako farby vznikajú, ale chceme sa dozvedieť, prečo tričko vybledne. Farby sa stratia, keď sa molekuly zlomia. Keď rozštiepime atómy, ktoré sa spojili do molekuly. Na vybielenie veci sú určené rôzne chemické prostriedky, bielidlá, ktoré molekuly rozštiepia. Určite poznáte niekoho, kto si farbil vlasy. Tá istá reakcia s atómami sa stane aj pri farbení vlasov. Kaderníčka robí to, že natiera na vlasy chemikáliu, ktorá láme molekuly, a preto vidíme inú farbu. A to je presne to isté, čo sa stalo s tričkom. Keď bolo viac ráz vyprané, tak stratilo farbu, lebo sa molekuly rozlámali. To je aj príklad niekoho, kto si dá bieliť zuby. Zubárka má laser, ktorý svieti na zuby, molekuly na žltých zuboch sa rozlomia a zuby sú biele a žiaria. Ale vždy je lepšie zuby si umývať, ako ich bieliť laserom.
Ako to, že okná v kostoloch nevyblednú?
Vezmime si príklady rôznych kostolov a katedrál. Prečo majú ich okná také krásne farby? V oknách nie je chlorofyl ani karotenoid, ale kovy ako zlato, striebro a meď. Ako vytvoríme pomocou týchto troch také krásne farby, aké vidíte v kostoloch? Trik je v tom, že tieto kovy nakrájame na veľmi maličké kúsky, ktoré nazývame nanočiastočky. Nano po grécky znamená trpaslík. Ak teda dáme tieto nanočiastočky zlata do vody, vznikne nám červená farba.
Rozdiel je aj v tom, ako ich nakrájame. Môžu byť kockové, trojuholníkové alebo guľaté. Podľa toho, aký tvar majú, takú farbu dostaneme. Ak striebro nakrájané na trojuholníčky, vytvorí oranžovú farbu, a keď ho nakrájame na väčšie čiastočky, dostaneme žltú farbu. To vedeli už Rimania pred 2 000 rokmi. Rimania síce nevedeli toľko vecí, koľko vieme my dnes, ale vedeli, že ak to zmiešajú s určitými soľami, tak im vzniknú farby. Ten recept, podľa ktorého robili farby pred tými 2 000 rokmi, sa stratil. Našťastie sa potom objavil a ľudia začali používať kovy opäť.
Nie vždy sa však Rimanom podarilo namiešať tú istú farbu. Záviselo to od toho, kto farbu mieša. Fungovalo to tak, že bol majster, ktorý školil svojich študentov a ukazoval im, ako sa správne mieša. Samozrejme, že ak bol nejaký umelec v jednom meste a druhý v druhom, nedostali tú istú farbu, lebo mali na ňu iný recept. Ďalšie farby sa dajú vytvoriť, keď sa zmieša striebro a zlato. Aj keď máte tieto čiastočky napríklad v porceláne, tak ukazujú krásne farby. Takže prečo okná v kostoloch či porcelán zostanú vždy pekné? Pretože obsahujú kovy, a tie sú natoľko silné, že normálne svetlo ich nemôže rozbiť a poškodiť.
Prof. Dr. Vahid Sandoghdar
Narodil sa v roku 1966 v Teheráne v Iráne. V roku 1987 získal titul bakalár v odbore fyzika na Kalifornskej univerzite. V štúdiu pokračoval na univerzite Yale, kde získal titul PhD. v odbore fyzika. Po štúdiu sa pridal do pracovnej skupiny profesora S. Harochea na Ecole Normale Supérieure v Paríži. Neskôr sa presunul do Nemecka, kde sa venoval výskumu zameranému na kombináciu snímacích techník a laserovej spektroskopie.
Od augusta 2001 pracuje ako profesor v laboratóriu fyzikálnej chémie na univerzite Eidgenössische Technische Hochschule v Zürichu. Hlavným odborom, ktorému sa v Zürichu venuje, je nanooptika. Pôsobí ako zástupca hovorcu platformy Micro and Nanoscience v Zürichu. Svoju prednášku v rámci Detskej univerzity predniesol v nemčine, študentom ju prekladal tlmočník.
