Page 18FCEBD2B-4FEB-41E0-A69A-B0D02E5410AERectangle 52 Przejdź do treści

Czytanie owocuje!

W letnim „Przekroju” nadzieja i ciekawość, szczęśliwe trafy i wielkie odkrycia. Ukraińska literatura i sztuka, a także antywojenny Bertrand Russell pod rękę z Josephem Hellerem. Uważne słuchanie i świadome śnienie. Dzikie pływanie i zbieranie jagód. Dbanie o rozwój, zdrowie i dobrostan. Prasłowianie, Aborygeni i uciekające ze Słońca fotony.

Kup letni „Przekrój”

Aż 220 stron do czytania przez trzy miesiące. „Przekrój” w nowym formacie jest wygodniejszy do przeglądania i idealnie mieści się w skrzynce pocztowej. Zamów i ciesz się lekturą – tylko tutaj z bezpłatną przesyłką. Sprawdź!

Przekrój
Niebieski – kolor oczu, nieba i oceanów. W sztuce pełni funkcję jednej z barw podstawowych, ale ...
2022-06-17 09:00:00

Chemia niebieska

„Łubin niebieskolistny w Teksasie”, Robert Julian Onderdonk, 1915 r./WikiArt (domena publiczna)
Chemia niebieska
Chemia niebieska

Niebieski – kolor oczu, nieba i oceanów. Trudno zignorować jego obecność w świecie, choć nie od zawsze był uwzględniany w języku. W sztuce pełni funkcję jednej z barw podstawowych, ale droga do odkrycia idealnego i w miarę przystępnego cenowo błękitnego barwnika wcale nie była prosta. I wszystko wskazuje na to, że jeszcze wiele przed nami.

Czyta się 10 minut
Czyta Beata Kaczmarek

W 1969 r. Brent Berlin i Paul Kay sformułowali zasady tzw. uniwersalności nazewnictwa kolorów. Ich prace rozpoczęły pasjonującą dyskusję o relatywizmie w kulturowym odbiorze kolorów. Dzięki niej mamy dziś wiele opisanych przykładów względności tego, jak nazywamy kolory i je kategoryzujemy (np. dzieląc odcienie na ciepłe i zimne). Co więcej, okazuje się, że ów relatywizm wpływa również na – zdawać by się mogło dość obiektywne – ludzkie możliwości odróżniania poszczególnych barw od siebie. To, że w języku danej kultury jest możliwe nazywanie kolorów nieznanych innym społecznościom, kolosalnie zwiększa zdolność członków tejże kultury do odróżniania tych barw (postrzeganych gdzie indziej jako niemal identyczne).

Jednym z ciekawszych pomysłów Berlina i Kaya było uporządkowanie kolorów w kolejności, w jakiej ich reprezentacje słowne miałyby pojawiać się w języku. Badacze doszli do wniosku, że słowa opisujące kolory powinny pojawiać się zawsze w określonym porządku. Najuboższe języki wyróżniają leksykalnie jedynie czerń i biel. To w sumie logiczne – przecież kontrast między świat­łem i ciemnością jest jednym z najsilniejszych bodźców zmysłowych, jakie potrafimy zarejestrować. Dodanie trzeciej kategorii kolorystycznej prawie zawsze skutkuje pojawieniem się sło­wa określającego czerwień – barwę postrzeganą przez nasze oczy jako najjaskrawszą. Dalszy rozwój języka to uwzględnienie zieleni i żółci, potem niebieskiego, następnie brązu oraz – już na samym końcu – purpury, różu i pomarańczowego.

Dokładnie tak: niebieski – kolor, wydawałoby się, wszechobecny, którego materializacją na skalę iście planetarną jest kopuła nieboskłonu i lazurowa głębia oceanów – to barwa drugiej potrzeby. W językach świata rodzi się ona w dalszej kolejności. Ba! Istnieją języki, w których koloru niebieskiego zwyczajnie nie ma! Nie lada zdziwieniem było dla mnie odkrycie, że niebieskiej barwy w zasadzie nie znano w wielu starożytnych językach. To m.in. dlatego Homer w Odysei pisał o „morzu mrocznym jak wino”, za każdym razem konsekwentnie unikając przywołania koloru niebieskiego (nie znajdziemy go również w Iliadzie).

Zamów prenumeratę cyfrową

Z ostatniej chwili!

U nas masz trzy bezpłatne artykuły do przeczytania w tym miesiącu. To pierwszy z nich. Może jednak już teraz warto zastanowić się nad naszą niedrogą prenumeratą cyfrową, by mieć pewność, że żaden limit Cię nie zaskoczy?

Kolor egzotyczny

Trudno mi uwierzyć, że ta szczególna powściągliwość języków świata w akceptowaniu istnienia niebieskiego wynika z niechęci do niego. Jest to przypad­łość zbyt rozpowszechniona, zupełnie jakby nienazywalność niebieskiego albo jego nieodróżnialność od zieleni – z czym spotykamy się w wielu językach – były w jakiś sposób uniwersalnymi cechami tego koloru.

Do pewnego stopnia wyjątkowość i egzotyczność niebieskiego mają uzasadnienie w obserwowaniu otaczającego nas świata. Niebieski to rzadki kolor. Istnieje stosunkowo niewiele minerałów o prawdziwie jaskrawym niebieskim odcieniu. Jeśli już mają takie zabarwienie, to często okazuje się ono nietrwałe, podatne na żarłoczność atmosferycznego tlenu i erodujące działanie wody. W żywej części naszego świata jest o niebieski jeszcze trudniej. Nikły procent wszystkich znanych roślin i zwierząt może pochwalić się wyrazistym niebieskim ubarwieniem. Dysproporcja okazuje się szokująca: w pokładach biologicznej różnorodności odnajdziemy pełno czerwieni i oranży, a także żółci, brązów i czerni. Nie zapominajmy też o zieleni, tej wizualnie najpospolitszej barwie, rozlewającej się wszędzie, gdzie jest choćby ślad samożywnego roślinnego życia, przesiąkniętego tym najniezwyklejszym ze wszystkich pigmentów, czyli chlorofilem. W powodzi kolorów niebieski oraz jego bliscy krewniacy – fiolet i purpura – znajdują się w mniejszościowej awangardzie, a każde spotkanie z żywym niebieskim jest wzrokowym szokiem, jakby ten kolor nie miał prawa pojawiać się w przewidywalnych wzornikach kolorystycznych miękkiego, organicznego świata.

Fascynującej niecodzienności niebieskiego w wydaniu biologicznym winne są rzadkość oraz biochemiczne skomplikowanie barwników, które potrafią ten kolor wyprodukować. W zasadzie najczęściej z niebieskim spotkamy się w świecie roś­lin. Weźmy choćby przepięknie błękitne niezapominajki, hortensje i chabry czy też głęboko lazurowe goryczki, dzwonki i powojniki. Kolor tych kwiatów w ogromnej większości wynika z obecności antocyjanów – pigmentów o mocnym zabarwieniu od głębokiej czerwieni przez intensywny niebieski aż po fiolet. Z antocyjanami spotykamy się bardzo często: nadają one barwę nie tylko płatkom kwiatów, lecz także owocom – np. czarnym jagodom – oraz warzywom, m.in. czerwonej kapuście.

Ta ostatnia jest zresztą doskonałą ilustracją tego, jak antocyjany zachowują się w tkankach roślinnych. Mimo nazwy czerwona kapusta ma kolor bardziej fioletowopurpurowy, a po ugotowaniu w niczym niezaprawionej wodzie – sinoniebieski (stąd jej inna tradycyjna nazwa: modra kapusta). Wystarczy jednak do takiej błękitnej kapusty dodać kilka kropli octu, by jej liście ponownie przyjęły ognistopurpurowy kolor. Tak właśnie działają antocyjany: ich molekuły są naturalnymi papierkami lakmusowymi i w zależności od tego, jaki jest odczyn roztworu, w którym zostały rozpuszczone, zmieniają kolor na czerwony (w środowisku kwaśnym) lub błękitny (w środowisku zasadowym).

Antocyjany mają jeszcze jedną właściwość: są stosunkowo wrażliwymi cząsteczkami, łatwo ulegają zniszczeniu przez utleniające działanie najrozmaitszych substancji czy w kontakcie z wieloma enzymami. I tutaj właśnie jest pies – czy raczej kolor – pogrzebany.

Kolor nieosiągalny

W porównaniu z roślinami zwierzęta to znacznie mniej uzdolnieni farbiarze. Ich palety barwne zdominowane są przez rudości, brązy i czernie – kolory powstające dzięki wykorzystaniu na wskroś zwierzęcych pigmentów, czyli melanin. Niektóre faktycznie potrafią wyjść poza brązowo-czarną melaninową nudę, np. zabarwiając swoje pióra czy skórę żółtością i pomarańczem pigmentów karotenoidowych, blisko spokrewnionych z pomarańczowym karotenem, którym przesiąknięte są korzenie marchwi czy bulwy słodkich ziemniaków. Za każdym jednak razem zwierzęta muszą te dodatkowe barwniki wchłonąć ze środowiska wraz z pożywieniem – samodzielnie nie potrafią one z reguły rozgryźć ich biochemii i wyprodukować potrzebnych barwnych cząsteczek w swoich komórkach. Zastosowanie tego triku z kolorem niebieskim – np. przez pożarcie odpowiednich ilości szafirowych antocyjanów – jest jednak niewykonalne właśnie przez wspomnianą wrażliwość antocyjanowych cząsteczek. To m.in. dlatego zwierzęta mają taki problem z kolorem niebieskim – jest on dla nich po prostu niedostępnym luksusem; barwą, której nie potrafią ani syntetyzować, ani podkraść innym, prawdziwie niebieskim organizmom.

Zaraz, zaraz! Co w takim razie z tymi wszystkimi neonowo niebieskimi motylami z rodzaju Morpho, których metaliczne, surrealistycznie turkusowe skrzydła dostrzec można w tropikalnych dżung­lach? A sikory modre, kraski i zimorodki – wszystkie wystrojone w takie odcienie niebieskości, których prawdopodobnie nawet nie potrafiłbym nazwać i sklasyfikować? W zasadzie wszystko się zgadza – tak, to rzeczywiście organizmy niebies­kie. W istocie jedne z najbardziej olśniewających tą barwą, jakie znaleźć można na drzewie życia.

Jednocześnie to najperfidniejsze, najsprawniejsze mistyfikacje, jakie kiedykolwiek wymyśliła natura. Bo choć zimorodki, chwostki czy mieniaki zachwycają kolorem, są to raptem sprytne sztuczki, zgrabne zagrania biologii po mistrzowsku bawiącej się fizyką koloru. Są to lazury, turkusy i błękity niemożliwe, nieistniejące, iluzoryczne. Upragnione, wyśnione przez każdy z tych organizmów odcienie niebieskiego musiały znaleźć swoją drogę do zaistnienia – mimo wszelkich biochemicznych trudności i mimo najwyraźniej fundamentalnej niezdolności zwierząt do wyprodukowania choćby okruchów niebieskości.

Rozwiązaniem okazały się najrozmaitsze sposoby droczenia się ze światłem. Zamiast wykorzystywać pigment wykrawający z wielobarwnego widma jeden kolor, wszystkie te zwierzęta skrupulatnie kształtują swoje szarobure tkanki na najbardziej podstawowym, mikroskopowym poziomie. Dziergają więc maleńkie nanokoronki z keratyny swoich piór i maleńkimi reliefami ozdabiają chitynowe łuseczki, którymi oprószone są skrzydła motyli. Światło, napotykając takie struktury, ulega rozproszeniu w bardzo konkretny, z góry zaplanowany sposób. Choć na jego drodze nie stają żadne barwne cząsteczki, ukierunkowane tymi nanoskopowymi mikrorzeźbami światło gubi gdzieś czerwienie, żółcie i zielenie. To, co zostaje, odbija się od powierzchni ptaka czy motyla. Iluzja doskonała, fałszerstwo w majestacie praw fizyki.

YInMn Blue, zdjęcie: Oregon State University/Flickr (CC BY-SA 2.0)
YInMn Blue, zdjęcie: Oregon State University/Flickr (CC BY-SA 2.0)

Kolor przypadkowy

Efemeryczność spotykanych w przyrodzie odcieni niebieskiego sprawiała, że artyści od wieków mieli wielki problem z zastosowaniem tego koloru w swoich dziełach. Proste wyciśnięcie czy roztarcie niebiesko zabarwionych roślin w zasadzie nie wchodziło w grę. Uzyskiwane w ten sposób pigmenty były stosunkowo słabo kryjące i – co najważniejsze – nadzwyczaj nietrwałe. Użyte jako farba w ciągu dni, a nawet godzin zamieniały się w plamy burego czy brudnożółtego osadu niemającego nic wspólnego z kolorem niebieskim.

Jeśli już znajdowano dobry kryjący pigment w tym odcieniu, to jego stosowanie często okazywało się problematyczne. Jednym z najstarszych niebieskich barwników jest tzw. błękit egipski, z chemicznego punktu widzenia będący krzemianem miedzi i wapnia. Ma on piękny błękitny kolor, ale w zależności od dokładnego składu oraz warunków, jakim jest poddawany, może on zmieniać swoje zabarwienie, np. zielenieć. Poza tym błękitowi egipskiemu daleko do głębokiego, lazurowego koloru, którego pożądali artyści malarze.

Pragnienie to częściowo zaspokajał inny barwnik, a mianowicie nieziemsko drogi składnik naturalnej wersji ultramaryny, minerał zwany lapis-lazuli [więcej o nim w tekście na s. 70 – przyp. red.]. Barokowe i renesansowe nieba oraz szaty wielu świętych na obrazach z tamtych epok, szczególnie płaszcze i chusty Maryi, bardzo często swój głęboko granatowy kolor zawdzięczają właśnie jemu.

Lapis-lazuli w dużych ilościach oraz w czystości wystarczającej do produkcji wysokiej jakości ultramaryny występuje tylko w kilku miejscach na świecie. Poza Afganistanem złoża znajdują się w rejonie jeziora Bajkał w Rosji oraz w chilijskich Andach. Monopol, jaki na jego wydobycie istniał aż do XIX w., kiedy wynaleziono metodę produkcji syntetycznej ultramaryny, sprawiał, że był to jeden z najdroższych pigmentów w historii malarstwa. I choć artyści z reguły godzili się na horrendalne koszty, to intensywnie poszukiwano zamienników lapis-lazuli i nowych chemicznych metod uzyskiwania trwałych niebieskich pigmentów z możliwie jak najtańszych surowców. Większość prób kończyła się fiaskiem i pewnie do dziś opieralibyśmy się na niebieskim „afgańskim złocie”, gdyby nie zbieg niezwykłych okoliczności.

W 1706 r. niemiecki farbiarz Johann Jacob Diesbach eksperymentował, próbując udoskonalić metodę produkcji czerwonego barwnika koszenilowego. Zmieszał on potaż (węglan potasu) z siarczanem żelaza i koszenilą, oczekując w rezultacie wytrącenia się znajomego, karminowego osadu czerwieni koszenilowej. Zamiast tego z roztworu zaczął wypadać intensywnie niebieski barwnik. Wszystkiemu winny był użyty przez Diesbacha potaż. Ponieważ farbiarz wyczerpał własne zapasy węglanu potasu, pożyczył trochę tego odczynnika od Johanna Dippela – teologa, okultysty i alchemika. Diesbach nie wiedział jednak, że potaż Dippela zanieczyszczony był zwierzęcą krwią – najpewniej jako efekt alchemicznych eksperymentów teologa. Obecny we krwi hem (zawierający żelazo czerwony barwnik przenoszący tlen w zwierzęcych krwinkach) przereagował z węglanem potasu pod wpływem podwyższonej temperatury, tworząc niewielkie ilości związku o dość karkołomnej nazwie: heksacyjanożelazian potasu.

To właśnie ta substancja – w połączeniu z użytym przez Diesbacha siarczanem żelaza – dała w rezultacie intensywnie niebieski barwnik. Johann Leonhard Frisch, dla którego pracował Diesbach, nazwał go „błękitem pruskim”. Odkrycie nowego pigmentu szybko zdominowało rynek farbiarski. Na długi czas zagościł on więc na paletach malarskich jako doskonale niebieski i cudownie tani zamiennik egzotycznej ultramaryny.

Na tym moglibyśmy w zasadzie zakończyć historię przypadkowego błękitu, stworzonego dzięki odrobinie niechlujności i spostrzegawczości XVIII-wiecznych chemików. Historia ma jednak to do siebie, że lubi się powtarzać. Kiedy więc w 2009 r. Andrew W. Smith, magistrant pracujący w laboratorium amerykańskiego chemika Masa Subramaniana, wyjmował z pieca tygiel po kolejnej rundzie eksperymentów, nie spodziewał się, że przyczyni się w ten sposób do wynalezienia pierwszego od 200 lat syntetycznego pigmentu niebieskiego. I to jak niebieskiego!

Subramanian i Smith badali własności elektryczne substancji powstających przez spiekanie tlenków różnych metali. Jeden z eksperymentów polegał na prażeniu tlenków zawierających atomy manganu (Mn), indu (In) oraz itru (Y). We wcześniejszych próbach powstające spieki miały kolor szary lub czarny. Tym razem jednak to, co z pieca wyciągnął Smith, miało kolor jaskrawego lazuru. Przez przypadek Subramanian odkrył wraz ze swoim studentem nowy niebieski pigment, nazwany (od zawartych w nim metali) YInMn. Barwnik ten szybko stał się obiektem pożądania artystów malarzy – głównie ze względu na nieprzeciętną czystość koloru, ale też fenomenalne zdolności kryjące. Ponieważ nazwa „YInMn” nieszczególnie pasuje do działań marketingowych, w 2017 r. w międzynarodowym konkursie wyłoniono bardziej adekwatną – bluetiful.

W jakiś dziwny sposób historia nieosiągalnego, nienazywalnego, przypadkowego niebieskiego wróciła do punktu wyjścia, z którego startowały dzieje pigmentów, gdy chemicy rozpoczynali poszukiwania zastępnika dla niebotycznie drogiego lapis-lazuli. Bo choć YInMn jest niebieskim na dzień dzisiejszy najdoskonalszym, to 40 ml jego skoncentrowanej postaci kosztuje ponad 170 dolarów. Skoro – co już ustaliliśmy – historia lubi się powtarzać, to pewnie za 200–300 lat możemy się spodziewać wynalezienia kolejnego, tym razem taniego zamiennika dla bluetiful. Na szczęście powtórki z historii będą prawdopodobnie szły ramię w ramię z coraz szybszym rozwojem chemii. A zatem pięknie proszę: drogi przypadku, daj nam kolejny, nieco tańszy, fantastyczny niebieski.

Data publikacji:

okładka
Dowiedz się więcej

Prenumerata
Każdy numer ciekawszy od poprzedniego

Zamów już teraz!

okładka
Dowiedz się więcej

Prenumerata
Każdy numer ciekawszy od poprzedniego

Zamów już teraz!