Насытившись переработкой макулатуры, ум, рано или поздно, начинает озадачиваться вопросом - так как же на самом деле делают бумагу? Как ее сделать из растительного сырья?

 

Моя дистанция от макулатуры до растительного сырья составила около 7 лет. При этом первый раз, когда я делал бумагу сам, я ведь делал ее и из растительного сырья. Тогда это были листья нарциссов. И было сказано, что их варили в щелоке.

Но где я, и где щелок? Типичная проблема с названиями химических реактивов у меня, например, заключается в том, что я понимаю название, способен что-то умозаключить при необходимости, но понять, где это можно достать (купить, взять, найти), постоянно является какой-то загадкой. Иногда, правда, выручают рецептурные отделы в аптеках, но в случае со щелоком есть внутренняя неуверенность - то ли попросишь, а если зададут уточняющий вопрос - не будешь же, действительно, говорить, что щелок нужен для варки бумаги. Могут ведь дать и какое-нибудь лекарство от головы.

 

Подсказка, как я уже сказал, появилась спустя 7 лет. В материале из Интернета (Douglas W. Jones's Prairie Paper Project Andropogon gerardii.htm) было просто и ясно написано: разведите в воде золу, она дает сильную щелочную реакцию. Ах, точно, ну вот оно - действительно ведь, слышал о том, что золу использовали для мытья волос (интересно, посыпание головы пеплом - оттуда же?), сам ведь мыл жирную посуду в походе, используя золу. Вспомнилась и рекомендация одного приятеля, страдавшего повышенной кислотностью - при изжоге проглотить немного пепла, например сигаретного.

Зола превзошла все ожидания - раствор получается резко щелочной (не удивительно, что автор интернетовского пособия рекомендует пользоваться перчатками).

Работая с щелочью, вы, может быть, все-таки захотите иметь более наглядное представление о том, как выявляется наличие щелочи или кислоты в растворе. Это легко можно сделать, проведя опыт с соком красной капусты. ~2.19

 

Следующая возникающая проблема - из чего варить. В интернетовском пособии рассказывалось о технологии по изготовлению бумаги из травы. Название самой травы, хоть и приведено на латыни, ничего не говорило моему уху - автор делал свой проект в Америке. Подсказку дала рекомендация вырезать междоузлия, оставляя лишь соломину. Самой близкой «соломой» оказался тростник.

Перед варкой имеет смысл соломины размять или раздробить.

 

Намек на то, что происходящее соответствует инструкциям, дает возникающий минут через двадцать сладковатый запах. В растворе появляются сахара. Чем-то запах напоминает запах подгнивших яблок. Вода приобретает желтовато-коричневую окраску. Поварив еще минут десять, раствор можно сливать и ставить отваренные стебли на промывание.

Раствор можно вылить прямо в канализацию, он не сильно отличается от веществ, используемых для ее прочистки, но можно слить в отдельную емкость и использовать для определения содержания сахара. Его в растворе будет довольно много. ~2.15

 

После варки тростник становится гибким и эластичным. Не забудьте его как следует промыть. Все-таки щелок не очень полезен для кожи рук. Тростник легко разделяется на отдельные волокна. Однако разбить его в однородную массу в широком стакане кухонного комбайна не удается.

Видимо, недостаточна скорость вращения ножей. Более качественный результат получается в высоком стакане, используемом для взбивания коктейлей.

При отсутствии комбайна можно пойти по пути древних египтян: стебли выкладываются параллельно на твердой поверхности и выколачиваются (например, скалкой). Потом перпендикулярно выкладывается второй слой и снова выколачивается. Я таким образом изготовил бумагоподобный материал из листьев гладиолуса.

 

Технология папирусного производства описывается в литературе так: «На специальном ровном столе полоски укладывали в ряд, слегка внахлест, на кусок плотной ткани, тщательно подгоняя друг к другу. Поверх первого ряда, поперек него, клали второй, точно такой же ряд полосок. Все это покрывалось тонкой материей, хорошо впитывающей влагу, и в течение часа или двух работники непрерывно колотили по ней деревянными молотками, стараясь ничего не сдвинуть с места. Затем они осторожно клали на ткань легкий пресс и оставляли на несколько часов. Папирус разглаживали круглыми гладкими камнями или лопаточками из слоновой кости (в другом месте - свиным зубом???), чтобы тростниковое перо могло легко двигаться по нему, сворачивали в трубочки и перевязывали шнурами».

 

Разглядывая бумагу под микроскопом, видишь, что она составлена из множества перепутанных между собой волокон, напоминающих волоски. А можно ли сделать бумагу действительно из волос?

Ответ появился как обычно неожиданно. Валенки! Валенки (а точнее, войлок) - это «бумага», сделанная из шерсти. Мысль, надо сказать, вполне очевидная, но только тогда, когда и ответ, и вопрос известны.

Писать, впрочем, на валенках неудобно. Но не обязательно же везде писать. Можно просто попытаться сделать свой войлок, свалять свои валенки. Все лучше, чем свалять дурака.

 

Вата похожа на шерсть. Из нее можно и нитку прясть. Но вата - это, как правило, хлопок, а хлопок это растение, а, значит, должно быть можно сделать настоящую бумагу. Целлюлоза, составляющая основную массу хлопкового волокна, находится в клеточных стенках. А у животных клеток таких стенок нет. Так что валенки из волос сделать можно, а вот целлюлозу не получится.

Надо признаться, что классификации, существующие в нашей голове, подчас довольно сильно сбивают с толку. Хоть и говорим мы «хлопчатобумажная ткань», но в голове нашей она-таки «ткань» и ее бумажное родство проскальзывает незаметно. А лен? Тоже растение. Учитывая все вышесказанное, информация о том, что хлопок и лен используют при изготовлении особо качественных сортов бумаги, воспринимается легче.

 

Все понял, решил: сделаю бумагу из льна. Но где взять лен? Полей с голубыми цветами поблизости нет.

Бытовая классификация говорит нам, что лен - это ткань, там мы и начинаем его искать. И, конечно же, его там можно найти при некотором старании. Нарезать ножницами, оставить набухать в воде, каким-то образом добиваться того, чтобы волокна, скрученные в нити, разошлись - Но все гораздо проще.

Лен продается в отделе сантехники.

Именно, именно. Лен - это то, что используется в качестве уплотнителя в резьбовых металлических соединениях (почему именно лен, почему не хлопок? Можно ли, если под рукой не окажется льна, уплотнить стык ниткой, скрученной из хлопчатобумажной ваты? - эти вопросы, появляющиеся по ходу, можно бросить в сантехническое отделение «бумажного» ящика).

В магазине семян тоже продают лен - семена. Можно их посеять, собрать, а потом сделать бумагу. Или веревку. Или ткань.

 

Другое растение, на которое рано или поздно натыкаешься, растет само, легко доступно, вам даже могут сказать спасибо за прополку. Крапива.

Всего-то надо поднапрячься и вспомнить сказку о бедной Эльзе, которая должна была соткать рубашки для своих братьев из крапивы. Правда, упоминаний о бумаге из крапивы я не встречал. Но сам делал.

 

На одном из занятий дети начали меня пытать, а что и из ... банана ~4.1 можно делать бумагу, и из ... листьев, и из ...

- И из навоза, - надо было сказать мне, чтобы переключить дискуссию. При этом, как известно, я не покривил бы душой, поскольку изготовление бумаги из слоновьего навоза - это реально существующее производство. Оказывается, целлюлоза не переваривается слоновьим желудком.

Я предвижу следующий вопрос: из любого навоза?

Здесь начинается дорога в область анатомии.

 

Но, все-таки, можно ли делать бумагу из любой части растения? (Чем не исследовательский проект?)

Берем, например, яблоко, натираем его на терке (или в кухонном комбайне), выкладываем тонким слоем, сушим ... получаем яблочную жевачко-тянучку.

Она используется, например, при приготовлении чурчхелы - колбасок, оболочка которых сделана из подобного рода «бумаги», а начинка из орехов.

Но тогда и блин, получается, - «бумага».

Мысль о том, что на блине можно написать замечательное письмо, например, сгущенкой, наполняет рот слюной. «Блин - бумага»!

Здравый смысл, однако, начинает замечать, что, наверное, граница уже перейдена. Все-таки блин - это как-то не бумага. Но почему?

 

Что же все-таки происходит при варке растительного сырья? Цепочка моих размышлений такая: щелок, одно из употреблений - использование для удаления жира (едкий натр входит в состав жидкостей для очистки канализации от жировых отложений). Где есть жиры в клетке? Жиров нет, но есть липиды - жироподобные вещества, формирующие клеточную мембрану. Видимо, их-то и омыливает щелок, переводя в водорастворимые соединения. А внутреннее содержимое клетки покидает ее пределы, отсюда и берутся сахара, дающие сладковатый запах при варке.

Должен сказать, что я пытался проверить по литературе, но литература такова, что все пишут одинаково - один о бумаге и растения его не интересуют, другой пишет о растительных клетках, но ни сном ни духом о бумаге и т.д. Консультации со знакомыми биологами пока не привели к опровержению.

 

На уровне здравого смысла мы представляем, что белки, жиры и углеводы - это то, что есть в растениях. Растительное масло - жир, сахар - углевод, крахмал - тоже углевод, но с более длинной цепочкой, целлюлоза - цепочка еще длиннее, белка много в муке - и все это есть в растениях. Чем не повод для того, чтобы провести с детьми сравнительное исследование? Тем более, что это так просто.

Жиры. На качественном уровне для того, чтобы выявить наличие жира достаточно растолочь массу в ступке и небольшое количество образовавшейся жидкости капнуть на фильтровальную бумагу (за неимением фильтровальной бумаги можно использовать обычную газету). Когда вода испарится, посмотрите на просвет. Наличие просвечивающего пятна говорит о присутствии жиров.

Крахмал определяется с помощью йода. В присутствии крахмала йод приобретает характерную фиолетовую окраску.

Сахар можно не только выявить, но и произвести измерение его концентрации. ~2.15

Чуть сложнее выявляется наличие белка. Необходимые реактивы - сульфат меди (CuSO4) и гидроксид натрия (NaOH). В вытяжку, приготовленную так же, как и для теста на жир, добавляется сульфат меди и несколько капель гидроксида натрия. Появление яркой фиолетовой окраски свидетельствует о наличии белка.

Предложите простую исследовательскую работу: разные растения исследуются на наличие жиров, белков и углеводов в листьях, стебле, корне, семенах.

 

Определение концентрации сахара в растворе - простой и изящный опыт, который легко можно сделать вместе с учащимися.

При проведении опыта используется свойство раствора сахара вращать плоскость поляризации света. Звучит устрашающе, но на практике для того, чтобы сделать опыт, требуется всего две вещи, одну из которых можно сделать, а одну - купить.

Купить надо лазерную указку - то, с чем дети иногда балуются на переменках (игрушка не вполне безопасная). Сделать - призму из оргстекла.

Для изготовления призмы потребуется три кусочка оргстекла 2 - 10х10 и один 20х10 сантиметров. Точность размеров не важна, я привожу те, которыми мы пользуемся. Вытянутый кусочек оргстекла надо согнуть по средней линии под углом около 45 градусов (точность снова не важна). Оргстекло легко изгибается в нагретом состоянии. Два квадратных кусочка выполняют роль сторон, на которые ставится призма, а согнутый длинный кусочек должен образовать угол, образующий саму призму. Соединить кусочки можно с помощью термоклея (клеевой пистолет) или силикона. Термоклей несколько удобнее, если вы хотите, чтобы дети сделали всю работу от начала до конца, поскольку быстро застывает. Наверное, можно воспользоваться и другими видами клея. Важно, чтобы клей образовывал герметичный шов, поскольку в призму мы будем наливать воду, точнее, растворы.

Теперь все готово к эксперименту. В призму наливается раствор сахара, а лазерная указка устанавливается так, чтобы луч света проходил через толщу раствора. Проследив за движением светового луча, вы увидите, что через 2-3 метра луч весьма заметно отклоняется от горизонтали. Найдите способ закрепить лазерную указку во включенном состоянии и поменяйте раствор. Призму надо будет поставить в точности на то же место, где и в предыдущий раз, поэтому ее положение лучше зафиксировать, например, проведя ограничивающие линии. В зависимости от того, более или менее концентрированный раствор вы нальете, луч лазера отклонится либо дальше вверх (при повышении концентрации сахара), либо вниз (при понижении). Такова идея эксперимента.

Теперь можно сделать исследовательскую установку. Для этого не хватает стандартной шкалы, на которой были бы нанесены значения отклонений луча при некоторых концентрациях сахара. Это могут сделать сами учащиеся. Готовится несколько растворов стандартной концентрации (например, 5, 10, 15 и 20 процентов), на стену вешается листок бумаги в то место, куда попадает луч лазера. Наливаете раствор с нулевой концентрацией, ставите отметку, 5% - отметка ... шкала готова (помните, что всякое перемещение призмы или лазерной указки приводит к сбою показаний и необходимости начинать заново).

 

Все готово для исследования. Попробуйте прохладительные напитки, которые продаются в магазинах, проведите исследование домашнего компота, определите содержание сахара в растворе, получившемся при варке древесины, отдельно можно провести серию опытов по извлечению сахаров из растений (свекла, картофель, капуста, корневища других растений, в том числе диких). Что бы вы ни исследовали, у вас есть инструмент. Можно попробовать разные способы извлечения сахара, разные растения, можно, наконец, провести эксперимент с вкусовыми ощущениями. Пусть каждый сделает несколько растворов - такой, когда сахар только начинает чувствоваться, оптимальной сладости и тот, который будет восприниматься как приторный. Полученные данные можно сравнить и обсудить индивидуальные особенности вкусовой чувствительности.

 

Сходный эксперимент полезно провести при изучении географии материков и океанов. При характеристике морей и океанов речь идет о солености воды. Но о чем нам говорят цифры в промилле (количество граммов соли на килограмм воды)? Скорее всего, это абстрактная информация.

Предложите учащимся в группах сделать образцы воды с соленостью, эквивалентной Красному морю, Черному морю, Тихому океану. Пусть они попробуют на вкус, чем отличается Атлантический океан от Тихого.

В морской воде, конечно же, содержится не только поваренная соль, и реальный вкус может отличаться от полученного в эксперименте. Но все-таки, почему бы не переложить язык цифр к себе на язык?

 

Другой эксперимент с вкусовыми ощущениями ближе к анатомии. Для эксперимента потребуется горькое, соленое, сладкое и кислое (не важно что, важно, чтобы это был пищевой продукт, который можно непосредственно направлять в рот) и палочки. Удобнее работать в парах. Один член пары широко открывает рот, а другой берет на палочку немного какого-нибудь продукта (горького или кислого и т.п.) наносит немного на участок языка (у корня, справа или слева и на кончик). Разные зоны языка чувствительны к разным вкусам и описанные эксперименты - это способ дать возможность детям сделать это открытие самим.

 

С кислотами и щелочами связан один простой эксперимент, который можно легко и интересно организовать с большой группой детей.

Берете красную капусту, шинкуете ее в комбайне или на обычной терке и смешиваете получившийся таким образом сок с разными бытовыми химикатами. В качестве тестовых веществ самое простое и доступное - уксус, зола, сок лимона или лимонная кислота, лекарство от повышенной кислотности, чистящие средства и т.п.

Смешиваясь с этими веществами, сок красной капусты меняет свою окраску от темно-синей до красной, зеленой, доходя до ярко-желтого в концентрированном растворе щелочи. Дело в том, что он, как и многие другие растительные соки, является индикатором - веществом, изменяющим цвет в зависимости от величины рН. Если есть возможность сравнить с стандартным индикатором или показаниями электронного рН-метра, можно построить цветовую шкалу, по которой можно будет определять величину рН растворов.

Эту методику можно использовать для изготовления еще одного вида бумаги - бумаги индикаторной, которая при погружении в раствор будет изменять цвет в зависимости от кислотности - щелочности среды. Для этого надо бумагу опустить в сок красной капусты, как следует вымочить, просушить, снова вымочить и так несколько раз для того, чтобы концентрация действующих веществ была достаточно высокой.