Химия и живопись

Когда мы рассматриваем художественное полотно в картинной галерее, то обращаем внимание на сюжет, композицию, технику живописи, с любопытством вглядываемся в детали, оцениваем общее впечатление, которое производит картина. Но очень редко нам в голову приходит мысль о тех материалах, которые были использованы при её написании. И практически никогда мы не пытаемся посмотреть на художественное произведение с точки зрения химии, а ведь краски, которые кладутся на холст – это продукт химической технологии, и возможность самовыражения художника очень сильно зависит от того, какими цветами в палитре он располагает. Тогда уже не кажется удивительным то, что появлению новых течений в изобразительном искусстве очень часто предшествует синтез новых пигментов и появление новых связующих для красок.

Первые пигменты, которые появились в арсенале художников, имели природное происхождение. Прежде всего, это – различные соединения железа (охра, мумия, сиена, сурик, умбра), которые позволяли художнику получать стойкие жёлтые, красные, коричневые, чёрные цвета. С химической точки зрения эти пигменты – это оксид железа (III) (Fe₂O₃) различной степени гидратации, содержащий также оксиды алюминия, кремния, магния, марганца. Ярко-красный цвет получали с помощью киновари (HgS), чёрный цвет – с помощью сажи (C). Белый цвет можно было получить, используя мел (CaCO₃) или бланфикс (BaSO₄). Однако чаще всего художники предпочитали свинцовые белила (PbCO₃×Pb(OH)₂), которые человечество научилось синтезировать ещё в античные времена, растворяя свинец в винном уксусе. Аналогично со времён Древнего Рима получали медную зелень или медянку (Cu(CH₃COO)₂×2Cu(OH)₂), которая даёт зелёный цвет с бирюзовым оттенком [1, с. 11-12, 469, 479; 2].

В книге испанского писателя Артуро Переса-Реверте «Фламандская доска» можно прочитать о работе реставратора, который занимается восстановлением картины, написанной в XV веке: «Мало-помалу, по мере исчезновения состарившегося лака, фламандская доска начала вновь обретать магию своих изначальных красок, теперь представших взору такими, какими их задумал и смешал на своей палитре старый фламандец: сиена, медная зелень, свинцовые белила, ультрамарин» [3, с.94]. Последний из перечисленных пигментов – ультрамарин, известный также как ляпис-лазурь, был большой редкостью и встречался далеко не на каждой картине. Синие пигменты на основе гидроксокарбоната меди (азуриты) (CuCO₃×Cu(OH)₂) были известны очень давно, однако их цветовой тон не давал возможности получать насыщенный синий цвет. Кроме того, цвет такого пигмента со временем изменялся на самой картине. Поэтому самым популярным синим пигментом был ультрамарин. Самым популярным, но далеко не самым доступным. Практически до XIX века художникам приходилось исключительно экономно относиться к использованию синего цвета на своих полотнах. Почему же так произошло? Попробуем ответить на это вопрос.

Ультрамарин представляет собой алюмосиликат, кристаллическая решётка которого состоит из тетраэдров [AlO₄]^5– и [SiO₄]^4–, соединённых через общие кислородные атомы в сложные пространственные структуры. В пустотах кристаллической решётки находятся анионы серы S^2–. Заряд анионов компенсируется катионами натрия Na⁺. Состав ультрамарина можно выразить формулой n(Na₂O×Al₂O₃×mSiO₂)×Na₂S_X, где n и m = 2–3, x = 1–5, причём сера играет роль хромофорной, т.е. отвечающей за цвет группы. От количества серы зависит цветовой тон пигмента и его глубина [4, с. 182]. Основой для получения природного ультрамарина является полудрагоценный камень лазурит. Для получения пигмента камень тщательно растирают в ступке и многократно промывают для удаления примесей. При этом получается очень тёмный, насыщенного синего цвета порошок с полупрозрачными частицами пригодный для использования в краске. Единственным источником поступления лазурита в средневековую Европу было месторождение, расположенное в горах Бадахшана на территории современного Афганистана, где камень добывается уже более 6000 лет. Понятно, что редкость и дороговизна лазурита, трудоёмкая технология получения пигмента и низкая укрывистость определили очень высокую стоимость ультрамарина [5; 6, c. 231-249].

В своей книге «Трактат о живописи» («Il libro dell'arte»), написанной в первой половине XV века и являющейся важным источником сведений о технике живописи эпохи Возрождения, флорентийский художник Ченнино Ченнини посвящает целую главу ультрамарину: «Синий ультрамарин – краска благородная, прекрасная и совершеннее всех остальных, ничего нельзя сказать против нее, она вызывает одну похвалу» [7, с. 36]. Сегодня мы можем увидеть ультрамарин на многих произведениях художников Возрождения – Рафаэля, Леонардо да Винчи, Микеланджело, которые использовали его в своих работах.

Ян Вермеер «Молочница»

В XVII веке начинается расцвет голландской жанровой живописи. Приобретение картин становится престижным у горожан, что привело к возникновению рынка предметов искусства. Как пишет культуролог Пётр Вайль: «Рыночная стоимость произведения живописи определялась не тематикой, не жанром и стилем, а техникой исполнения. То есть затраченным на работу временем. Плата скорее почасовая, чем аккордная» [8, с. 270]. Ян Вермеер, один из ведущих художников «золотого века» голландской живописи, при заказе картины специально оговаривал с покупателями повышенную стоимость участков, окрашенных ультрамарином в синий цвет! В отличие от своих современников Вермеер очень широко применял ультрамарин в своих картинах, многие из которых дошли до наших дней. В самом начале своей деятельности этот художник обнаружил, что смесь ультрамарина с серым цветом дает эффект яркого дневного света, который невозможно изобразить другими средствами. На рисунке 1 представлена одна из самых значимых работ мастера – полотно «Молочница» (1658-1660), хранящееся в Рийксмузеуме в Амстердаме. Глубина цвета фартука «Молочницы» – пример, когда очень хорошая сохранность картины может показать всю насыщенность и чистоту тона природного ультрамарина [9].

В 1704 г. берлинский красильщик Йохан Дисбах, осаждая карминовый лак сульфатом железа (II) и гидроксидом калия, над которым перегонялось масло, полученное из костей животных, получил новый синий пигмент – берлинскую лазурь или милори, представляющую собой гексацианоферрат (II) железа (III)-калия (K(Fe³⁺)[Fe(CN)₆]) [1, с. 13; 10, с. 424]. Однако берлинская лазурь так и не стала адекватной заменой для ультрамарина из-за своего зелёноватого тона и относительно невысокой химической стабильности.

 Марка «Голубой Маврикий» (1847)

Тем не менее, берлинской лазури удалось сыграть очень важную роль ... в истории почты! Невероятный филателистический раритет, знаменитый «Голубой Маврикий», был напечатан синей краской на основе именно этого пигмента (рисунок 2). Невзрачная двухпенсовая марка, выпущенная в свет в 1847 г. на острове Маврикий возле берегов Африки в настоящее время является самой дорогой маркой мира, её стартовая цена на аукционах превышает миллион долларов [11, 12].

Однако подлинная революция в мире синего цвета произошла в 1802 году, когда 25-летнему преподавателю химии в знаменитой парижской Политехнической школе (Эколь Политехник) Луи Жаку Тенару при спекании солей кобальта удалось получить новый синий пигмент – кобальтовую синь, позднее названную тенаровой синью в честь своего первооткрывателя. С химической точки зрения пигмент представляет собой алюминат кобальта (CoO×Al₂O₃). Открытие пигмента сослужило добрую службу для своего автора. В 1804 году Тенар становится профессором в Коллеж де Франс [13]. Портрет химика [14] приведён на рисунке 3, а разворот его первой публикации, посвящённой синтезу пигмента, во французском журнале по горному делу Journal des Mines [15] – на рисунке 4. И если Тенар после своего открытия завоевал всеобщее признание и получил возможность для карьерного роста, то европейские художники получили относительно доступный, надёжный, красивый, химически стабильный тёмно-синий пигмент.

Тенарова синь быстро завоевала признание в мире живописи. Настоящим певцом кобальтового пигмента стал Винсент Ван Гог. 19 декабря 1885 г. в письме своему брату Тео он пишет: «Настоящее наслаждение работать кистями высшего сорта, иметь в достатке кобальт, кармин, ярко-желтый и киноварь хорошего качества. Самые дорогие краски иногда бывают самыми выгодными, особенно кобальт: восхитительные тона, которые можно получить с его помощью, не сравнимы ни с одной другой синей краской» [16, c. 441]. Благодаря тенаровой сини Ван Гог создаёт в 1889 г. за год до смерти одну из самых известных и загадочных своих картин – «Звёздную ночь» (рисунок 5), хранящуюся ныне в Музее современного искусства в Нью-Йорке.

Луи Жак Тенар (1777-1857)

 Первая статья Л.Ж. Тенара с сообщением о синтезе синего пигмента

Винсент Ван Гог «Звёздная ночь»

Однако у кобальтовой сини было два существенных недостатка. Несмотря на то, что этот пигмент был значительно дешевле, чем природный ультрамарин, всё равно его стоимость оставалась высокой. Кроме того, цвет ультрамарина имеет лёгкий фиолетовый оттенок, поэтому полностью заменить его кобальтовая синь не могла. Поэтому поиски путей синтеза искусственного ультрамарина были продолжены. В 1806 г. французскими химиками Шарлем Бернаром Дезормом и Никола Клеманом был установлен точный поэлементный состав ультрамарина. Спустя 8 лет их соотечественники Б.М. Тассер и Никола Луи Вокелен обнаружили, что синий налёт, образующийся в содовых печах, близок по составу с ультрамарином. Французское общество поощрения национальной промышленности в 1824 г. учредило премию в 6 000 франков учёному, который найдёт способ получения дешёвого синтетического ультрамарина (ценой не более 300 франков за килограмм). Большой размер премии привлёк большое количество мошенников и шарлатанов. Тем не менее, в 1828 г. промышленник из Тулузы Жан Батист Гиме представил авторитетной комиссии технологию получения дешёвого пигмента. Гиме получил премию и основал мануфактуру по выпуску синтетического пигмента, стоимостью в 10 раз меньше природного. Через месяц в комиссию по присуждению приза пришло письмо с претензиями от Христиана Гмелина, немецкого химика из Тюбингенского университета, который утверждал, что открыл способ получения пигмента годом ранее, однако содержал его в тайне. Метод Гмелина в общих чертах повторял технологию Гиме (обжиг каолина, соды, угля и сульфата натрия) и отличался лишь в деталях. Поэтому премию было решено полностью оставить Гиме. Ещё большее удивление вызывает тот факт, что немецкий промышленник из Мейсена Ф.А. Кётиг независимо от Гиме и Гмелина разработал и внедрил похожую технологию на своём предприятии. В начале 1830-х гг. стоимость синтетического ультрамарина резко снизилась и была в 100–2500 раз меньше, чем природного [6, c. 231-249].

Полным окончанием эпопеи синего цвета в живописи стал синтез и промышленное производство британской компанией ICI в 1920-е гг. очень дешёвых органических фталоцианиновых пигментов, обеспечивающих получение широкого спектра оттенков синего цвета [17]. Такие пигменты выдерживают нагревание, устойчивы к воздействию кислот и щелочей (рисунок 6). Однако, несмотря на относительно высокую светостойкость с течением времени интенсивность их окраски немного уменьшается.

Структурная формула синего фталоцианинового пигмента

Именно появление доступных по стоимости синих пигментов, а также синтез в начале и середине XIX века большого количества искусственных пигментов других цветов сделало возможным появление импрессионизма, направления в живописи, где цвет играет очень важную роль в процессе самовыражения художника. Французская художница Соня Делоне писала: «Настоящее новое искусство начнётся тогда, когда люди поймут, что цвет имеет собственную жизнь, что бесконечная комбинация цветов имеет поэзию и язык намного более выразительный, чем всё, что было ранее. Это волшебный язык, настроенный на вибрации, на саму жизнь» [18]. Импрессионисты очень широко использовали в своих картинах синий цвет. Так одна из знаковых картин Пьера Огюста Ренуара «Зонтики» (1881-1885), хранящаяся в Национальной галерее в Лондоне, целиком выстроена в синей гамме красок на основе кобальта и ультрамарина (рисунок 7). Творчество Моне, Гогена, Сезанна, Писсаро невозможно представить без использования синтетических синих пигментов [19].

Пьер Огюст Ренуар «Зонтики»

Нужно сказать, что возникновение импрессионизма в живописи помимо синтеза новых пигментов также тесно связано с техническими возможностями, которое давало одно важное изобретение, совершённое как раз в середине XIX века. Чтобы зафиксировать на полотнах свои впечатления и игру света, художники должны были рисовать вне стен мастерской, на пленэре. Но выйти с масляными красками на улицу было очень сложно, так как краски хранились в мешочках, сделанных из свиных мочевых пузырей. Этот тонкий материал нарезали на квадраты, в центр которых помещали влажную краску, делая небольшие свертки. Чтобы выдавить краску на палитру, нужно было проколоть сверток, а потом снова заделать место прокола, так как краска быстро высыхала [20].

В 1841 году Джон Гофф Рэнд американский портретист, работающий в Англии, изобрел и получил патент на изобретение прочных цинковых и оловянных тюбиков для масляных красок [21]. Иллюстрация из патента с изображением первых в мире тюбиков приведена на рисунке 8. Изобретением Рэнда заинтересовалась лондонская фирма Виндзор и Ньютон (Windsor & Newton of London), которая оперативно, в том же году, наладила выпуск масляных красок в тюбиках. Продукт оказался необычайно востребован художниками. Пьер Огюст Ренуар заметил: «Без тюбиков с красками не было бы импрессионизма» [19]. А Виндзор и Ньютон процветают и по сей день, являясь производителем высококлассных красок для живописи. Мы же, каждый день используя тюбики с зубной пастой, и не подозреваем, что изобретением этого удобного контейнера мы обязаны художнику. Изображение одного из первых, промышленно выпускаемых тюбиков с кобальтовой синью можно найти на рисунке ниже.

Изображение металлических тюбиков из патента Дж.Г. Рэнда

 Один из первых промышленных металлических тюбиков с краской

Не нужно думать, что синие пигменты актуальны только для живописи. Сегодня мы сталкиваемся с ними каждый день. Невысокая стоимость синтетических пигментов позволила им выйти за узкие рамки художественных красок и войти в мир строительства и архитектуры. Когда мы видим на улице синий фасад здания, вероятнее всего за цвет отвечает фталоцианиновый пигмент, но если повезёт, то можно встретить и небесный лёгкий ультрамарин или благородную пронзительную кобальтовую синь.

Авторы : Халецкий В.А. ¹, Халецкая К.В. ², Василевская Е.И. ²

                ¹ – УО «Брестский государственный технический университет;

               ² – Белорусский государственный университет

Литература.

1. Беленький, Е.Ф. Химия и технология пигментов / Е.Ф. Беленький, И.В. Рискин; 3-е изд. испр. и доп. – Лениниград: Госхимиздат, 1960. – 757 с.

2. Friedstein, H.G. A short history of the Chemistry of Painting / H.G. Friedstein // J. Chem. Educ. – 1981. – Vol. 58, № 4. – P. 290-294.

3. Перес-Реверте, А. Фламандская доска / А. Перес-Реверте; пер. с исп. – СПб.: Азбука: 2001. – 448 с.

4. Брок, Т. Европейское руководство по лакокрасочным материалам и покрытиям. / Т. Брок, М. Гротеклаус, П. Мишке; пер. с англ. под ред. Л.Н. Машляковского. – М.: Пэйнт-Медиа, 2004. – 548 с.

5. Brown, P. The Color Blue / P. Brown. – Scientific American. – 2009. – No. 9. – P. 93

6. Ball, P. Bright Earth: The Invention of Colour / P. Ball. – Chicago: University of Chicago Press, 2001. – 384 p.

7. Cennini, C. The Craftsman Handbook / C. Cennini; transl. by D.V. Thompson. – New York: Dover Publications, 1954. –142 p.

8. Вайль, П. Гений места / П. Вайль. – М.: КоЛибри, 2006. – 488 с.

9. Natural Ultramarine [Electronic resource] / Essential Vermeer resources. – 2012. – Mode of access: http://www.essentialvermeer.com/palette/palette_ultramarine.html. – Date of access: 03.01.2012.

10. Лидин, Р.А. Химические свойства неорганических веществ: учеб. пособие для вузов / Р.А. Лидин, В.А. Молочко, Л.Л. Андреева; под ред. Р.А. Лидина. – 2-е изд. испр. – М.: Химия, 1997. – 480 с.

11. Надрова, Е. Курс марки / Е. Надрова // Новые известия. – 2006. – 25 авг. – С. 7

12. Prussian Blue [Electronic resource] / Pigments though the Ages. – 2012. – Mode of access: http://www.webexhibits.org/pigments/indiv/overview/prussblue.html. – Date of access: 03.01.2012

13. Louis Jacques Thénard [Electronic resource] / Wikipedia. The Free Encyclopedia. – 2012. – Mode of access: http://en.wikipedia.org/wiki/Louis_Jacques_Thénard. – Date of access: 03.01.2012

14. Thénard, J. Considérations générales sur les couleurs, suivies d'un procédé pour préparer une couleur bleue aussi belle que l'outremer / J. Thénard. – Journal des Mines. – 1803-1804 (an XII, 1er semestre). – N. 86. – P. 128–136.

15. Scientific Identity [Electronic resource] / Portraits from the Dibner Library of History of Science and Technology. – 2012. – Mode of access: http://www.sil.si.edu/digitalcollections/hst/scientific-identity/fullsize/SIL14-T001-08a.jpg. – Date of access: 03.01.2012.

16. Ван Гог, В. Письма / В. Ван Гог; пер. с голл.; под ред. Н.В. Семенниковой – Л.-М.: Искусство, 1966. – 604 с.

17. British Dyestuffs Corporation and ICI [Electronic resource] / ColorantsHistory.Org. – 2012. – Mode of access: http://www.colorantshistory.org/BritishDyestuffs.html. – Date of access: 03.01.2012.

18. Sonia and Robert Delaunay [Electronic resource] / The Art of Fred Martin. Art Histories for Painters. – 2012. – Mode of access: http://www.fredmartin.net/Art-Histories/Delaunay-Sonia-and-Robert.pdf. – Date of access: 03.01.2011.

19. Impressionism [Electronic resource] / Museum Boijmans Van Beuningen. – 2012. – Mode of access: http://collectie.boijmans.nl/en/theme/impressionism/. – Date of access: 03.01.2012.

20. Финли, В. Земля. Тайная история красок / В. Финли; пер. с англ. – М.: Амфора, 2010. – 416 с.

21. Improvement in the Construction of Vessels or Apparatus for Preserving Paint, & c.: Pat. 8394 United Kingdom / J. G. Rand; publ. 11.09.1841. – [Electronic resource] / Archives of American Art. Research Collections. – 2012. – Mode of access: http://www.aaa.si.edu/collections/images/detail/john-goffe-rand-patent-improvement-construction-vessels-or-apparatus-preserving-paint--c-460. – Date of access: 03.01.2012.