Falu rödfärgspigment ur järnvitriol

Tillhör kategori: energi, spektrum, ljus och färg, urval gammal version av experiment, vardagens kemi

Författare: Åke Wännman, Svante Åberg

Introduktion Riktlinjer Säkerhet Materiel Förarbete Utförande Förklaring Kemisk bakgrund Fördjupning Litteratur Fler experiment

Falu rödfärgspigment ur järnvitriol

Irriterande Använd skyddsglasögon 

Tid för förberedelse: 20 minuter

Tid för genomförande: 40 minuter

Antal tillfällen: 1

Säkerhetsfaktor: Utföres med normal varsamhet

Svårighetsgrad: Kräver viss labvana

Introduktion


Foto: ©Svante Åberg
Faluröd målarfärg har använts i flera hundra år för målning av byggnader.

Färgpigmenten består av järnoxid och framställs genom upphettning av järnsulfat.

Riktlinjer

Laborationen utföres som elevförsök i A-kursen i kemi gymnasiet under kapitlet salter.

Kommentarer för läraren:

Denna lab kan användas i kapitlet salter där jag tycker det saknas bra labbar med praktisk anknytning. Den är dessutom enkel, snabb och går att utföra i microscale. Reaktionsformeln kan man på detta tidiga stadium ge utan ytterligare kommentarer. Den kan sparas till längre fram i kursen då man kan ta upp den mera i detalj i samband med införandet av begreppen redox. oxidationstal och redoxformler.

Det järnsulfat som skall användas kan med fördel eleverna ha framställt själva vid en tidigare lab. (Saltbildning: järn + svavelsyra).

Säkerhet

I experimentet upphettas saltet kraftigt och det finns risk för brännskador. Använd degeltång vid hantering av den varma degeln eller provrörshållare om reaktionen utförs i provrör.

Det avges också små mängder svaveloxider. Personer med astma bör undvika att andas in gaserna. Experimentet utförs med fördel i dragskåp.

De små mängderna kemikalierester kan spolas i vasken.

Materiel

Förarbete

Det krävs inget särskilt förarbete.

Utförande

  1. Tag järn(II)sulfat (FeSO4) och finfördela med en mortel.
  2. Häll över i en degel så att botten täcks med ett tunt lager. Alternativt kan du använda ett hårdsmält provrör.
  3. Ställ degeln på en triangel och trefot (gärna i dragskåp) och upphetta med bunsenlåga i 5 minuter (eller värm provröret enligt figuren). Iakttag färgförändringen.
  4. Håll ett fuktat blått lackmuspapper ovanför degeln. Notera eventuell färgförändring.
  5. Låt svalna.
  6. Häll ut pulvret i en liten bägare och tillsätt litet olja och rör om.
  7. Stryk ut "målarfärgen" på en träbit och låt torka till nästa lektion.
  8. Beskriv utseendet.

Förklaring

Värmetillskottet ger tillräckligt med energi för att järnsulfatet ska sönderdelas. Det sker under avgivande av svaveloxider som har en stark lukt.

2 FeSO4(s) + värme Fe2O3 + SO2(g) + SO3(g)
järn(II)sulfat järn(III)oxid svaveldioxid svaveltrioxid

När svaveloxiderna löser sig i vattnet, i det fuktade lackmuspapperet, bildas syra. Svaveldioxid bildar svavelsyrlighet och svaveltrioxid bildar svavelsyra. Svavelsyran är den starkare syran av de två.

SO2(g) + H2O(l) → H2SO3(aq)

SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(aq)

Kemisk bakgrund

Vy för utskrift av kemisk bakgrund och fördjupning

Falu rödfärg


Foto: ©Svante Åberg

Faluröd målarfärg har använts i flera hundra år för målning av byggnader. Färgpigmenten består av järn(III)oxid och framställs genom upphettning av järn(II)sulfat, även kallad järnvitriol. Då avges svaveldioxid och svaveltrioxid och järn(III)oxid bildas.

Reaktionen då järnsulfat bildar den röda hämatiten (järn(III)oxid, Fe2O3) sker vid cirka 700 °C: 2 FeSO4(s) + värme → Fe2O3 + SO2(g) + SO3(g). Genom att upphetta den bildade hämatiten ytterligare, till cirka 950 °C, så sker omvandling av hämatiten till svart magnetit: 6 Fe2O3(s) + värme → 4 Fe3O4(s) + O2(g). Rostningen kan kontrolleras så att sammansättningen röd hematit + svar magnetit får en lagom mörk nyans.

Rödfärg framställs i Falun på just detta sätt, d.v.s man upphettar järn(II)sulfat. Ett miljöproblem vid denna framställning utsläppen av försurande svaveloxider. Förr blandade man färgpigmenten med vetemjöl eller rågmjöl som kokats i vatten, s.k. slamfärg. Man tillsatte ofta även sillake, fiskolja eller tranolja. Numera tillsätts alltid linolja (innehåller 52-55 % a-linolensyra, 18-23 % oleinsyra, 14-17 % linolsyra, 7 % palmitinsyra och 4 % stearinsyra). Den är därmed även träbevarande samt fuktgenomsläpplig så att den målade ytan andas.

Järn(III)oxid förekommer även naturligt, bl.a. som hämatit eller blodstensmalm. Den ingår även i färgämnet rödockra som använts som färgningsmedel under mycket långa tider. Flera andra färgpigment med olika namn, t ex venetianskt rött och engelskt rött, består av järn(III)oxid.

Bakgrundsfakta om färg

När ljus går genom en kropp absorberas vissa våglängder av ljuset av elektronmolnet som omger molekylerna. Beroende på hur lättrörligt elektronmolnet är absorberas olika våglängder av ljuset. Om de absorberade strålarna är synligt ljus får kroppen en genomlysningsfärg som är komplementfärg till färgen hos det absorberade ljuset.

En kropp återkastar påfallande ljus på två sätt:

  1. Reflexion från det yttersta skiktet
  2. Totalreflexion

Då ljus totalreflekteras passerar ljuset genom kroppen och totalreflekteras mot gränsen till ett medium med lägre optisk täthet, ofta luft. Sedan går ljuset tillbaka genom kroppen. Under denna passage absorberas vissa våglängder, karaktäristiska för varje ämne. Det återkastade ljuset visar komplementfärgen till det absorberade ljuset, den så kallade genomlysningsfärgen.

Om en färglös kropp krossas återkastas ljuset från pulvret i en viss riktning från allt tätare belägna punkter ju finare uppdelningen är. Vid tillräcklig finfördelning ser man i vitt påfallande ljus en vit aggregatyta. Jämför fin sand som ser vit ut. Färglösa ämnen beskrivs som vita.

Om kroppen är färgad, blir ljusabsorbtionen starkare ju längre väg ljuset går genom kroppen före och efter totalreflexionen. Pulvriseras ämnet förkortas ljusvägarna och färgen ljusnar. Jämför färgen hos en koppparsulfatkristall och en krossad dito, eller gör en repa i densamma så ser repan ljus ut.

Ljusets väg genom ett material
Bild: ©Svante Åberg

Färgen hos ett fast ämne kan variera med oordningen. Fe2O3 som fås vid upphettning av FeSO4 ser svartbränd ut vid upphettning, men blir röd vid avsvalning. Detta beror på ökad ordning vid högre temperatur.
Jämför städning: Tillförsel av energi → ökad ordning
Så kallad värmefärg är reversibel och återgår till ursprunget vid avsvalning. Fördjupning av färgen kan även bero på kristalltillväxt och är bestående vid avsvalning.

Fördjupning av färgen kan även bero på förändring av kristallstrukturen och är då bestående vid avsvalning. Om absorbtionsförmågan är väldigt stor sker endast reflexion från ytskiktet. Sådana ämnen har mer eller mindre metallglans. Om de våglängder som absorberas mest reflekteras, uppstår ytfärg.

Fördjupning

Litteratur

  1. Gunnar Hägg, Allmän och oorganisk kemi, 3 uppl., 1964, sid. 229-230 och 684, Almqvist & Wiksell, Uppsala.
  2. Gunnar Hägg, Allmän och oorganisk kemi, 7 uppl., 1978, Almqvist & Wiksell, Stockholm.
  3. Nationalencyklopedin, band 6, sid 125.
  4. Kurt Nassau, The Physics and Chemistry of Color, 1983, John Wiley & Sons, USA.
  5. Falu rödfärg, Stora
    http://www.falurodfarg.com/ (2002-12-01)
  6. Rödfärgens historia, Vadstena färg
    http://www.vadstenafarg.se/historia.htm (2002-12-01)
  7. Slamfärg, Visby Färg & Måleri
    http://home.swipnet.se/visbyfarg/slamfrg.html (2002-12-01)
  8. Materialguiden: Färger, allmänt, Riksantikvarieämbetet
    http://www.raa.se/materialguiden/index.asp?page=mat_show&matid=15 (2003-01-02)
  9. Materialguiden: Slamfärg, Riksantikvarieämbetet
    http://www.raa.se/materialguiden/index.asp?page=mat_show&matid=47 (2003-01-02)
  10. Målningsguide, Kalix Färg
    http://www.algonet.se/~klxfarg/guide.htm (2002-12-01)
  11. Svensk linolja, TäbyPressen
    http://www.oilpress.com/linolja.htm (2002-12-01)
  12. Tillerka egen målarfärg i slöjden, Magnus Säfström
    http://home.bip.net/skagen/fargtillverkning.html (2002-12-01)
  13. Måleri och färg, Qvarnarps byggnadsvårdsbruk
    http://www.qvarnarp.com/fargl.html (2002-12-03)

Fler experiment


energi
Badbomber
Citronbatteri
Den brinnande sedeln
Ett lysande experiment - Kemiluminiscens
Gummibandets elasticitet
Självantändning med glycerol och permanganat
Tillverka fotopapper
Visa ytspänning med kanel
Värma med ljus - bra eller dåligt?

spektrum, ljus och färg
Blå himmel och röd solnedgång
Cyanotypi - den gammeldags blåkopian
Dokumentäkta bläck ur te
Ett lysande experiment - Kemiluminiscens
Framkalla fotopapper
Färga ullgarn med svampar
Färgämnen i M&M
Gör din egen limfärg
Klorofyllets röda fluorescens
Osynligt bläck
Pelargonens färg
Regnbågens färger med Rödkåls-indikator
Se genom papper
Tillverka Falu rödfärg enligt gammalt recept
Tillverka fotopapper
Varför färgas textiler olika?
Växtfärga med rödbetor enligt receptet från Västerbotten

urval gammal version av experiment
Att göra bly
Framkalla fingeravtryck med jodånga
Fruktmörade proteiner
Försvinnande bläck
Hur moget är äpplet?
Höna med gummiben?
Kemi med zinkjodid, del 1: Framställning
Platta yoghurtburkar
Växtfärga med rödbetor enligt receptet från Västerbotten

vardagens kemi
Att döda bakterier - kan Klorin & Javex va´ nå´t?
Bestäm CMC för diskmedel
Blev disken ren?
Coca-Cola vs Coca-Cola light
Den bästa bulldegen
Den omöjliga tvålen - den är preparerad!
Diska med äggula
Eld - varför brinner det?
Eldprovet
Enzymaktivitet i ananas
Enzymer i Tvättmedel
Ett gammalt tvättmedel, del 1: Salt ur björkaska
Ett gammalt tvättmedel, del 2: Tvål ur saltet
Ett målande experiment - att rengöra en målarpensel
Framställ en detergent
Framställ låglaktosmjölk
Fruktköttet får solbränna
Färga ullgarn med svampar
Färgämnen i M&M
Gore-Tex, materialet som andas
Gör din egen limfärg
Gör din egen tandkräm
Gör ditt eget läppcerat
Gör hårt vatten mjukt
Göra lim av kasein
Hockey-visir
Hur fungerar en torrboll?
Hur gör man kakan porös?
Hur moget är äpplet?
Hur smakar salmiak?
Håller bubblan?
Karbidlampan
Kemi i en brustablett
Kemisk vattenrening
Majonnäs - en emulsion
Maskrosen som krullar sig
Modellmassa av mjölk
Myggmedel - hur funkar det?
Målarfärgens vattengenomsläpplighet
När flyter potatisen?
Olja som lösningsmedel
Optiska Vitmedel
Osmos i ett ägg
Osynlig gas
Pektin och marmeladkokning
Pelargonens färg
Permanenta håret
Pulversläckare
Rengöra silver
Rostbildning och rostskydd
Skär sig majonnäsen?
Smältpunkten för legeringen lödtenn
Snöflingeskådning
Superabsorbenter i blöjor
Surt regn
Syror och baser i konsumentprodukter
Såpbubblor
Tillverka din egen deodorant
Tillverka din egen glidvalla
Tillverka din egen tvål, del 1: Själva tvålen
Tillverka din egen tvål, del 2: Parfymera och färga tvålen
Tillverka ditt eget läppstift
Tillverka Falu rödfärg enligt gammalt recept
Tillverka papperslim
Tillverka rengöringskräm
Tvätta i hårt vatten
Utfällning av aluminium
Utvinna järn ur järnberikade flingor
Vad händer då något brinner?
Vad händer när degen jäser?
Vad innehåller mjölk?
Vad är det i saltet som smakar salt?
Vad är skillnaden mellan maskin- och handdiskmedel?
Varför färgas textiler olika?
Varför kan man steka i smör och olja men inte i lättprodukter?
Varför mörknar en banans skal?
Varför rostar järn och hur kan man förhindra det?
Varför slipper bilen varma yllekläder på vintern?
Varför svider det i ögonen när man skalar lök?
Varför äter vi Samarin?
Vattenrening
Visa ytspänning med kanel
Vispa grädde
Växtfärga med rödbetor enligt receptet från Västerbotten
Ägget i flaskan
Ärg på en kopparslant
Äta frusen potatis