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汉紫的故事:从埃及蓝到汉蓝

(2012-07-17 19:31:49)
标签:

杂谈

分类: 华夏文明起源

1974年,几位临潼农民挖井时发现了后来被称为“世界第八大奇迹”的秦始皇兵马俑,这群表情各异的士兵初初看起来颇为狼狈——他们从秦朝末年被埋下之后,先后遭受自然界大水和人为放火的破坏,表面的色彩或剥落或褪去,只留下一些残余。秦兵马俑不仅形体高大,而且制作精细,造型准确,工艺水平极高。特别的是,在一个2017年之久的墓地里发现的8000个形态各异的兵马俑都是彩绘,且大多数都有一种罕见的亮紫色。


篮色和紫色并不是地球表面的颜色,直至采矿业开始后,仍然是稀罕的。在整个古代世界,只有在阿富汗发现的一种矿是蓝色,它非常稀少并珍贵。翡翠珍贵的原因也是因为其具有绿色。有很多人不理解人造蓝紫颜料的意义,或区分不清什么是天然提炼物和人工合成物。提炼物是从大自然物质中提取出来的,并没有改变其分子结构,仍然是原来的天然物质。而人工合成的东西,是把几种原料混合在一起(这就是配方),经过一定的工艺加工,形成一种新的稳定的分子结构,这种结构一般来说大自然中并不存在或者非常稀少,这就是人工合成物。比如从黄金矿中提炼黄金,只是把黄金从矿物中分离出来,并没有改变黄金的分子结构。黄金矿是天然的,提炼出来的黄金仍然是天然的东西,不能说是人造的。历史上确实有无数人想人造黄金,想点石成金,似乎都没有成功。埃及蓝、中国蓝、玛雅蓝的重要意义在于,他们是迄今为止人们发现18世纪晚期以前的人类仅有的三种人工合成篮紫色颜料。其意义甚至超过造纸术。这意味着中国工匠们早在2700年前就开始人工合成无机化学物质,早在指南针和造纸术之前。

古埃及人到到中国后,一些物质性文明东西都面临原料不同问题。古埃及莎草纸所用原料莎草在中国短缺,于是乎用看上去很相似的竹子替代,结果弄成不伦不类的竹简,走过了很长的曲折过程,直到汉代蔡伦改进了工艺,重新“发明了”纸。

人造合成颜料中国蓝的产生似乎遇到了与纸一样的原料问题。埃及文明集中在尼罗河流域,沙和石灰石等含钙矿物多,所以埃及蓝的主成分是硅酸铜钙。古埃及人迁徙到中国黄河流域后, 硫酸钡,在中国中部地区非常常见。于是象造纸术曲折过程一样,古埃及-姬周人用了硅酸铜钡做替代主成分。

由于原料的不同,自然使得制造工艺有所差别。
由于钡的分子量大于钙, 含钡化合物的熔点要远高于含钙化合物,使得中国紫的形成温度要高于埃及蓝。同时为了降低形成温度,使用铅化合物替代古埃及人钠钾等碱金属化合物作为助熔剂。这样的工艺显然不属于简单文化交流模仿,与汉字一样,属于掌握了核心制造秘密才能因地制宜做改进。然而,从化学制作过程来说,中国蓝和埃及蓝又几乎是惊人一致,只要把中国蓝中的钡换成钙,那就是埃及蓝!

后来在20世纪八十年代末,研究人员尝试合成高温超导体,在一个硅胶容器中加热含有钡和铜的混合物,在容器中形成了一种洋红色物质,它就是BaCuSi2O6- 汉紫。科学家们后来继续试验,发现了汉紫在低温下的一些惊异量子特性。这个发现有助于新超导材料和量子计算的发展,因此汉紫的故事远未结束

 

埃及蓝

中国蓝或中国紫

Remark





原料

孔雀石(含铜),沙或石灰岩(含钙)

孔雀石(含铜),重晶石(含钡)


成分

硅酸铜钙(CaCuSi2O6)

CaCuSi4O10

催化剂: 钠钾碱金属

汉紫:硅酸铜钡(BaCuSi2O6)

汉蓝:BaCuSi4O10

催化剂:铅

1 钡和钙都是二价碱金属,钡原子序号56,钙是20

2 钡的分子量大于钙, 含钡化合物的熔点要远高于含钙化合物。

3. 紫色混合物在1100摄氏度下加热,就会变成蓝色

 4. 钡很可能来自于重晶石,主要成分为硫酸钡,在中国中部地区非常常见

工艺

 

埃及蓝的形成温度在800~900,是在正常的固态煅烧中或者使用钠钾等碱金属化合物作为助熔剂得到的

中国紫的形成温度在900~1100,而中国蓝的形成温度甚至还要更高,达到了1100,必然涉及到了氧化铅的引入,它能够将硫酸钡的熔点由1560降至1000

1由于原料主成分不同,使得选用助熔剂也不同。注入熔铅使得熔点降低,在商代青铜器制作中就已经发现了铅的踪影。可能是周人推翻商后学习了这门技术。

2 秦代烧制兵马俑的窑,温度可以达到950~1050 。俑坯在上色之后即被以800~1000煅烧,这正好是中国紫能够形成的临界温度

 

 

 

 

参考:

<人民网>兵马俑惊现高科技合成颜料 青铜剑竟用电子镀铬

中国古代人造硅酸铜钡颜料模拟制备研究

 



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