העתיד של המוות

נופר לופו

המשכילים של התנ"ך

ד"ר יונת אשחר

ציור בכל צבעי הקשת

אורי טייכמן

האור בקצה המערה

ניצן המרמן

קול מהעבר: מי יבנה בית… מבוץ?

ד"ר יעל עבאדי-רייס

והרי הזוכים…

מערכת גחלילית

ידידים לעת מדע

חמוטל ילין

הלב השבור

אביבית דולב

קול מהעבר: לזכור ביחד

ד"ר יעל עבאדי-רייס

המגפות של הדמיון

רמי שלהבת

האגדה של טסלה

מיכאל גרוסברג

המגפה שלא הייתה

ד"ר קרן לנדסמן

חבל על הזמן

רמי שלהבת, דוד מדר

האמת שבזיוף

אהוד מימון

שיר היסודות

ד"ר אבי סאייג

האם הממותה נכחדה?

איתמר אבנרי

קול מהעבר: משחקי לוח עתיקים

ד"ר יעל עבאדי-רייס

למה לי פטנטים עכשיו?

ענת לונדון-דרורי

מדעי הסריגה למתקדמים

ד"ר נעמה חריט-יערי

מפרי ועד פיריט

שלומית עוזיאל

קול מהעבר: תיאוריית הסבתא

ד"ר יעל עבאדי-רייס

הרקע ל"משפט הקופים"

מאת: רמי שלהבת

גלי כבידה

מעיין בלוויס
מתוך תחרות S-Factor 2017

הזואולוג העברי הראשון

סיפרה: ורד שפירא
כתב: גרא קולטמן

קוואנטום פאנק

להקת קוואנטום פאנק
מתוך תחרות S-Factor 2017

ריקוד הגליקוליזה

צרי בריקנר
מתוך תחרות S-Factor 2019

חלקיקים אלמנטריים

סיפר: פרופ' חיים הררי
כתב: גרא קולטמן

להיות מחוסן, להיות ממוגן

שלישיית הטרובדורים: איילת דקל, נורית קרני וינאי גונצ'רובסקי
מתוך תחרות S-Factor 2019

מזמור למזקקה

פרופ' אהוד שפירא
מתוך תחרות S-Factor 2017

מצב הצבירה הרביעי: פיזיקת הפלזמה לילדי גן

סיפרו: יפה אליעזר ופרופ׳ שלום אליעזר | כתב: גרא קולטמן

טבלת החיים

גיא ויינגרטן
מתוך תחרות S-Factor 2019

שנסון לחלבון

דניאל זיידמן
מתוך תחרות S-Factor 2019

נתרן וכלור

רוני גלפנד ואדם רופאים
מתוך תחרות S-Factor 2019

המראה משקרת

רום יטיב, שקד לוטן, נמרוד שובל שרים, יותם אברמסון ורועי בנין
מתוך תחרות S-Factor 2019

התהוות הכל

רועי בנין, עמית אינזלברג, רום יטיב, שקד לוטן, נמרוד שובל
מתוך תחרות S-Factor 2019

אבק כוכבים

לירי דולנסקי
שיר מתוך תחרות S-Factor 2019

מימן

אריאל רודיק
על בסיס "ראפ למימן" מתוך תחרות הכשרונות המדעית S-Factor 2019

על סדר מתוך כאוס

פאנל: פרופ׳ דוד הראל ופרופ׳ תמר אל-אור

מחול מודרני

רקדנית: ענבר קרן

תרגילי החשבון של הדבורים

סינא כבהא, תוכנית אלפא

אקריות: הרבה מעבר לאלרגיה

עומר גיז, תכנית אלפא

ציור בכל צבעי הקשת

אורי טייכמן

פלטת צבעים
צילום: אנטונוב רומן, שאטרסטוק

מציורי המערות ועד המונה ליזה והתעשייה הכימית המודרנית, צבעים מילאו תפקיד מרכזי באמנות – ובתעשיות רבות. איך נוצרים צבעים ולמה כמעט שלא רואים כחול בציורים עתיקים?

הציור הוא בין התחומים העתיקים ביותר באמנות שיש לנו ראיות לקיומם כבר לפני עשרות אלפי שנים, דרך ציורי סלעים ומערות. אחד המרכיבים החשובים ביותר של ציור הוא הצבע, שכן חלק ניכר מהציורים משלבים גוונים רבים. כדי להפיק הצבעים לאמנות השתמשו בני האדם בשיטות רבות ומגוונות לאורך ההיסטוריה. ממה מורכבים הצבעים ואיך הם מיוצרים?

צבעים לציור מורכבים לרוב משלושה מרכיבים עיקריים: צִבְעָן (פיגמנט), בסיס ומדלל. הצבען הוא המרכיב החשוב ביותר: כפי ששמו מרמז, זהו החומר הצבעוני בתערובת, שמעניק לה את הגוון הרצוי. אבל רוב הצבענים מגיעים בתור אבקה ודרוש עיבוד נוסף שיאפשר למרוח אותם על משטחים. לשם כך אנו זקוקים גם לחומר בסיס.

תפקידו של הבסיס הוא להעניק לצבע מרקם המתאים לשימוש, לדוגמה שכבה שתישאר על הקיר לאורך זמן. לעיתים חומר הבסיס ממיס את הצבען בתוכו ולפעמים הוא רק יוצר איתו תערובת, אך בכל מקרה הוא מאפשר להשתמש בו בנוחות.

לעיתים קרובות חומר הבסיס סמיך מדי, כך שצריך למהול אותו בחומר אחר שידלל אותו לרמה הרצויה לשימוש. לדוגמה, מים הם מדלל נפוץ בצבעים רבים, המכונים בשל כך צבעי מים.

לכל אחד משלושת סוגי המרכיבים הללו יש שלל גרסאות, בהתאם לסוג הצבע, הגוון שלו, ייעודו ותכונות רצויות נוספות. בצבעים רבים יש גם תוספים בעלי תפקידים אחרים, למשל חומרים שנועדו להקנות יציבות רבה יותר לצבען או כאלה שמקנים לו הגנה מפני השפעות הקרינה העל-סגולה. לא כל שילוב של צבען, חומר בסיס ומדלל יפיק צבע, ולא כל צבען ישתלב עם כל חומר בסיס. למשל צבעים אקריליים מכילים חומצה אקרילית כך שאי אפשר לערבב בהם צבענים שמורכבים מחומר בעל תכונות של בסיס, כי התגובה הכימית בין החומצה לבסיס תהרוס את הצבע.

צבעים על בסיס מים

חומר הבסיס הוא בדרך כלל המרכיב העיקרי בצבע מבחינה כמותית. לרוב הוא עצמו יהיה חסר גוון, וימיס בתוכו את הצבען או יעניק לו מרקם עמיד לאורך זמן.

אחרי השימוש בצבע לצביעה או לציור, יידרש לו זמן להתייבש – בין דקות ספורות לכמה וכמה ימים. בזמן הזה חומר הבסיס יעבור שינוי שיותיר בסופו של דבר את הצבע בצורתו הקבועה. לדוגמה, כשמשתמשים בצבעי מים, המים מתאדים בהדרגה ומותירים לבסוף רק את הצבען והתוספים.

אחד התוספים הנפוצים לצבעי מים הוא גומי ערבי, שהוא סוג של שרף מסיס במים: מאחר שהוא גמיש יחסית הוא מקנה לתמיסה שבה נמצא הצבען מרקם רך וטוב וכך מקל על הצבען להיצמד לנייר או לבד. אילו היינו משתמשים רק בתמיסה של הצבען, כשהמים היו מתייבשים הייתה נותרת לנו רק אבקה מתפוררת שעלולה לנשור והציור היה עלול לא להחזיק מעמד.

צבעי גואש דומים לצבעי מים אך מכילים שיעור גבוה יותר של הצבען ושל תוספים אחרים, יחסית לכמות המים בצבע. בדרך כלל התוספים הללו הם סוכרים, כמו דקסטרין, שיוצרים צבע אטום יותר.

חומר הבסיס בצבעי טמפרה, שנעשה בהם שימוש רב בציורים בימי הביניים, חומר הבסיס הוא תחליב של מים ושמן, כלומר מים ושמן מעורבבים יחד. בדרך כלל מים ושמן לא נמהלים זה בזה, אך אפשר להוסיף להםחומר מתחלב – למשל חלמון ביצה – שייצור תערובת כזאת. חומרים מתחלבים פועלים על ידי כך שהמולקולות שלהם נקשרות טוב למים בצד אחד שלהן, ונשרות לשמן בצד הנגדי. כך החומר המתחלב קושר בין המים לשמן ויוצר תערובת אחידה. אחרי הצביעה המים יתאדו והצבען ייוותר קשור למשטח.

מסדרון בבית חולים לחולי נפש". ציור גואש מאת וינסנט ון-גוך
מסדרון בבית חולים לחולי נפש". ציור גואש מאת וינסנט ון-גוך | מקור: מוזיאון מטרופוליטן לאמנות

צבעי שמן וצבעים מודרניים

בתקופת הרנסנס, מהמאה ה-15 ואילך, חלו לא מעט חידושים משמעותיים בתחום האמנות. בפרט נכנסו לשימוש באירופה צבעי השמן, שתפסו במידה רבה את מקומם של צבעי הטמפרה. בצבעים הללו חומר הבסיס לא היה מים, אלא שמנים שהתחמצנו והפכו לפולימרים, כלומר מולקולות שבנויות כשרשראות ארוכות של אבני בניין דומות, כשהצבע הושאר להתייבש. לפולימר שנוצר מהשמן המחומצן היה מרקם דמוי ג'ל שהקנה לצבע יציבות לאורך זמן.

הצבעים הללו היו נוחים יותר לשימוש מצבעי הטמפרה ואפשרו לאמנים להשיג גוונים עשירים יותר על בד הציור. בגלל אופן ההתייבשות שלהם, ציירים משתמשים בשיטה שנקראת "שמן על רזה": אם רוצים למרוח כמה צבעים זה על גבי זה, יש למרוח בשכבות התחתונות צבעים שמכילים שיעור נמוך יחסית של שמן לעומת צבען, ומעליהן למרוח את הצבעים ה"שמנים" יותר. הסיבה היא שככל ששיעור השמן בצבע גבוה יותר, הצבע יתייבש לאט יותר וייטה פחות להיסדק, כך שעדיף להשתמש בצבע הזה בשכבה העליונה ביותר.

מונה ליזה
המונה ליזה, ציור בצבעי שמן מאת לאונרדו דה וינצ'י | מקור: ויקיפדיה

מהרנסנס ואילך, הצבעים העיקריים ששימשו באמנות היו צבעי שמן. המצב הזה נשאר על כנו עד המאה ה-20. בצבעים מודרניים יש חומרי בסיס רבים, ובעקבות זאת מגוון רחב של סוגי צבעים. באמצע המאה ה-20, לדוגמה, פותחו הצבעים האקריליים, שחומר הבסיס שלהם מבוסס על כימיקל סינתטי בשם חומצה אקרילית. מאחר שהוא אינו מתמוסס במים יוצרים תחליב של החומצה עם מים. התוצאה היא צבע שמכיל מים, אך אחרי שהתייבש הוא לא יתמוסס מחדש במים ולכן הציור יהיה חסין מים. מאחר שהפולימר הנוצר גמיש, הצבע לא נוטה להיסדק עם הזמן, בניגוד לצבעי שמן.

יש גם צבעים שבהם משתמשים בצבען אבקתי בצורה מוצקה. כאלה הם למשל צבעי הפסטל, שנכנסו גם הם לשימוש בתקופת הרנסנס, ומוכרים בארץ גם כצבעי פנדה, ובצורה דומה גם גירים צבעוניים לציור על לוח. גם בהם נוהגים להוסיף לצבען חומרי מילוי – למשל גומי ערבי, שמקנה לצבע המוצק מרקם רך יותר מאשר האבקה הנקייה של הצבען.

פרחים באגרטל ירוק.ציור בצבעי פסטל מאת לאון דאבו
"פרחים באגרטל ירוק".ציור בצבעי פסטל מאת לאון דאבו | מקור: ויקיפדיה

המדלל

מדללים קיימים בחומרי צבע רבים, אם כי לא בכולם. תפקידם הוא להקנות לצבע צמיגות מתאימה כדי נוזלי מספיק לשימוש. המדלל צריך להיות נוזל נדיף, כדי שיישא בו את שאר מרכיבי הצבע, אך אחרי תום השימוש בצבע הוא יתנדף ויותיר מאחור את חומר הבסיס והצבענים, שאינם נדיפים.

בצבעי מים, המדלל הוא כמובן מים. צבעי שמן מודרניים כוללים בדרך כלל ממסים נדיפים, למשל טולואן או אצטון, אך יש עוד אפשרויות רבות אחרות. מאחר שהמדלל ממיס את שאר החומרים בציור, הוא עלול לקלקל ציורים מוגמרים: למשל ציורים בהרבה סוגים של צבעי מים עלולים להינזק אם יתיזו עליהם מים, שכן המים ימיסו מחדש את האזור שנרטב. לכן העמידות למים היא אחת התכונות החשובות ביותר של צבעים מודרניים רבים.

הצבען

כעת הגענו אל הרכיב החשוב ביותר בצבע: הצבען עצמו. הוא זה שמעניק לצבע את הגוון הרצוי, תכונה חיונית לציור צבעוני.

צבענים פועלים על ידי כך שהם בולעים אורכי גל מסוימים של אור ומחזירים את האחרים. קולטנים בעינינו קולטים אורכי גל מסוימים והמוח מעבד את המידע ומפרש אותו כגוון מסוים של צבע. לדוגמה, חומר שבולע את כל אורכי הגל פרט לחלק מאלה שמצויים בין 520 ל-570 ננומטר (מיליארדיות המטר) ייראה לנו ירוק.

השאלה אילו אורכי גל ייבלעו ואילו ייפלטו תלויה במבנה המולקולרי של הצבען. חלק מהצבענים מבוססים על תרכובות אי-אורגניות המבוססות על מתכות המקנות צבע אופייני, לדוגמה תרכובות המבוססות על עופרת, נחושת וקדמיום. צבענים אחרים הם מולקולות אורגניות, כלומר כאלה שבנויות על שלד של אטומי פחמן. הצבע הכתום של הגזר בא לדוגמה מהמולקולה בטא קרוטן, שהופכת בגוף לוויטמין A.

בטבע קורה לא פעם שצבעים מופיעים גם במקומות שאין בהם כלל צבענים, אלא מדובר בתופעה שקרויה צבעוניות מבנית. הדוגמה המפורסמת ביותר לצבעוניות כזאת היא הנוצות הססגוניות של הטווס, שמציגות דוגמאות בגווני ירוק וכחול. למעשה הנוצות כלל אינן מכילות צבענים ירוקים או כחולים, אלא הן בנויות כך שהאור הפוגע בהן נשבר בצורה המעניקה להן צבע אופייני. באופן דומה, כשאור עובר דרך מנסרה, אפשר לראות אותו נשבר לכל הגוונים שיש בו. יש גם בעלי חיים וצמחים נוספים שצבעם נובע ממבנה הרקמות שלהם ולא מצבענים.

טווס
טווס הודי – הירוק והכחול נוצרים משבירת האור | צילום: Kandarp, שאטרסטוק

צבעים לאורך ההיסטוריה

קיים מגוון רחב מאוד של צבענים, שחלקם נמצאים בשימוש עוד מהעת העתיקה. כבר לפני אלפי שנים ידעו בני אדם להפיק צבענים רבים. הם השתמשו בצמח האינדיגו (ניל הצבעים: Indigofera tinctoria) להפקת צבע כחול-סגול, בעופרת דו-חמצנית לצבע לבן, כספית גופרתית (ורמיליון) שימשה לצבע אדום וכן הלאה. חלקם, כמו תרכובות העופרת והכספית שהזכרנו, היו אי-אורגניים, ואחרים היו צבענים אורגניים שהופקו מיצורים חיים או מצמחים., למשל האינדיגו.

בדרך כלל היה קל יותר להשיג צבענים ממקור מינרלי לעומת אלה שהופקו מיצורים חיים. הסיבה לכך היא שמבעל חיים (למשל חילזון) או צמח יחיד אפשר בדרך כלל להפיק רק כמות זעירה של צבענים, וגידולם דרש מיומנות וידע שנשמרו בדרך כלל בסוד ולעיתים אבדו בעקבות כיבושים ומלחמות. כיום, אגב, צבע האינדיגו עדיין נמצא בשימוש רב, ולמשל מקנה למכנסי הג'ינס את צבעם הכחול, אך כיום מייצרים אותו באופן מלאכותי, בלי צורך בצמחים.

ורמיליון
ורמיליון, או כספית גופרתית. צבען רעיל המוכר עוד מרומא העתיקה | צילום: סאמיט בהטאצ'רג'י, שאטרסטוק

יש צבענים שקל מאוד להפיק, ואחרים שדורשים מומחיות רבה או סיכון. אבקות פחם שחורות או תחמוצות ברזל (חלודה), שמהן מפיקים צבענים חומים-אדמדמים, היה קל יחסית להשיג, למשל. לעומת זאת את הכספית הגופרתית האדומה כרו במכרות שהיו מסוכנים לעבודה עקב הרעילות הגבוהה של הכספית.

הכחול והסגול נחשבו נדירים ביותר בימי קדם, ולכן גם נעשה בהם שימוש מועט מאוד בציורים עתיקים, כיוון שמחירם היה גבוה במיוחד. הצבען הטוב ביותר עבור הגוון הכחול נקרא אולטרמרין. הוא מופק מאבן החן לפיס לזולי, שנפוצה בעיקר באפגניסטן, ולכן הייתה כה יקרה ונדירה באירופה. תחליפים אחרים הפיקו צבע פחות איכותי ועדיין היו יקרים למדי. רק לפני כ-300 שנה נמצאו דרכים זולות יותר להפיק צבענים כחולים וסגולים.

ציור כחול והמחצב שממנו הוא בא
מימין: אבני לפיס אזולי; משמאל: מרים הבתולה. ציור מהמאה ה-17 שהשתמש באולטרמרין, מאת ג'ובאני סלווי | מקורות: ויקיפדיה; Brum, שאטרסטוק

עולם מודרני בצבעים עזים

עם התפתחות התעשייה הכימית חלה גם התפתחות משמעותית מאוד ביצירת צבעים: כימאים הפיקו שפע עצום של צבענים, מדללים וחומרי בסיס סינתטיים, זולים בהרבה לעומת החומרים הטבעיים שקדמו להם, כך שכיום צבעים כבר אינם נחשבים לחומרים יקרים בדרך כלל. הטכניקות התעשייות החדשות שפותחו אפשרו לייצר בדרכים סינתטיות את חומרי הצבע הישנים ולפתח צבעים חדשים.

רוב תעשיית הצבעים הכימית מוקדשת לשימושים מעשיים, כמו צביעת בדים, משטחים ואפילו אוכל, אך גם האמנות נהנית כמובן מהשפע הרב. מספרם של הצבענים הקיימים עלה מאוד, כך שגם כמות הגוונים הזמינים לצייר כיום רחבה לאין שיעור לעומת הצבעים שבהם השתמשו לפני פרוץ המהפכה התעשייתית. לרבים מהצבעים המודרניים יש גם תכונות טובות נוספות – למשל הצבעים האקריליים עמידים מאוד לאור ואינם נוטים לדהות עם הזמן.

רבים ממרכיבי הצבע המודרניים הם חומרים המופקים ממוצרי זיקוק נפט, למשל האקרילטים שמהם מופקים צבעים אקריליים, ממסים אורגניים המשמשים כמדללים וצבענים רבים. עם הצבענים המודרניים הסינתטיים נמנים צבענים אורגניים רבים, כמו צהוב ארילייד ופתלוציאנין כחול, לצד צבענים אי-אורגניים כמו צהוב קדמיום ולבן טיטניום. גם טושים מחיקים  הם צבעים מודרניים המורכבים מצבען, בסיס ומדלל.

הירידה במחירם של הצבעים הכחולים יקרי המציאות החלה לפני כ-300 שנה, עם ייצור הצבען הסינתטי הראשון, כחול פרוסי, המורכב מברזל ומיוני ציאניד במבנה מורכב למדי, שהוזיל מאוד את הצבע והזניק את השימוש בו ביצירות אמנות. בהמשך הופיעו צבענים כחולים זולים נוספים וכיום הכחול אינו יקר יותר מצבעים אחרים.

כחול פרוסי
כחול פרוסי. הזניק את השימוש בכחול באמנות | צילום: saalebaer, ויקיפדיה

שינוי נוסף ומשמעותי בחומרי צבע מודרניים נוגע לבטיחות: רבים מחומרי הצבע בעבר היו רעילים מאוד ומסוכנים, בדרך כלל בגלל השימוש שעשו בצבענים שהכילו מתכות כבדות ורעילות. כך היו למשל הכספית הגופרתית וצבעים רבים המתבססים על עופרת וקדמיום.

גם כיום חומרי צבע מסוימים עלולים להיות מסוכנים לבריאות – למשל, ממסים אורגניים נדיפים המשמשים כמדללים, כמו טולואן, ויש אפילו אנשים ששואפים אותם בכוונה תחילה עקב ההשפעה הממסטלת המיוחסת לחלקם. עם זאת, כל עוד משתמשים בהם בסביבה מאווררת, הסכנה אינה משמעותית. רבים מהצבעים המבוססים על מתכות רעילות, ובמיוחד עופרת, נאסרו לשימוש או הוגבלו מאוד והוחלפו בצבעים הרבה יותר בטוחים לשימוש.

סגירת מעגל מעניינת ניתן למצוא בכך שהכחול הפרוסי, שהיה הצבען הסינתטי הראשון בעת המודרנית, לא רק שאינו רעיל, אלא אפילו משתמשים בו כתרופה בסוגים מסוימים של הרעלת מתכות כבדות. יכולת זו נובעת מנטייתו להיקשר למתכות הללו וכך לסייע לגוף להפריש אותן.