Ханьский пурпурный и ханьский синий (также называемый китайским пурпурным и китайским синим ) - это синтетические пигменты силиката бария и меди, разработанные в Китае и использовавшиеся в древнем и императорском Китае с периода Западного Чжоу (1045–771 гг. До н.э.) до конца династии Хань ( около 220 г. н.э.).
Цвет
Азурит был единственным природным синим пигментом, который использовался в раннем Китае. Ранний Китай, похоже, не использовал натуральный пурпурный пигмент и был первым, кто разработал синтетический. [1]
Хан синий в чистом виде, как следует из названия, является синим.
Хан пурпур в чистом виде на самом деле темно-синий, близкий к электрическому индиго . Это пурпурный цвет в том смысле, в котором этот термин используется в разговорном английском , т. Е. Это цвет между красным и синим . Однако это не пурпурный цвет в том смысле, в котором этот термин используется в теории цвета , т.е. неспектральный цвет между красным и фиолетовым на «пурпурной линии» на диаграмме цветности CIE . Возможно, наиболее точным обозначением цвета было бы называть его «Хан индиго», хотя его также можно рассматривать как яркий оттенок ультрамарина (классифицируя ультрамарин как цвет, а не пигмент).
Пурпурный цвет, наблюдаемый в образцах пурпурного хань, создается присутствием красного оксида меди (I) (Cu 2 O), который образуется при разложении пурпурного хань (красный и синий образуют пурпурный). [2] Разложение пурпурного хана с образованием оксида меди (I) [3]
- 3 BaCuSi 2 O 6 → BaCuSi 4 O 10 + 2 BaSiO 3 + 2 CuO
Выше 1050 ° C оксид меди (II) CuO распадается на оксид меди (I): [3]
- 4 CuO → 2 Cu 2 O + O 2
Химия
И пурпурный, и синий - это силикаты бария и меди (содержащие барий , медь , кремний и кислород ). Однако они различаются по своей формуле, структуре и химическим свойствам.
Химическая формула и молекулярная структура
Хан пурпурный
Хань пурпурный имеет химическую формулу BaCuSi 2 O 6 .
Хань-пурпурный имеет слоистую структуру с изолированными 4-кольцевыми силикатами и содержит связь медь-медь, которая делает соединение более нестабильным, чем хань-синий (связи металл-металл встречаются редко). [2] [4]
Хан синий
Хань синий имеет химическую формулу BaCuSi 4 O 10 . В 1993 году было обнаружено, что он встречается в природе как редкий минерал эфенбергерит . [5]
Хань синий, как и хань фиолетовый, имеет слоистую структуру с силикатом, образующим структурный каркас. Тем не менее, синий хань более стабилен из-за таких структурных особенностей, как
- Он более богат кремнеземом . [6]
- Каждый силикат с четырьмя кольцами связан с четырьмя другими на соседнем уровне зигзагообразным узором. [4]
- Ионы меди очень прочно содержатся в стабильной силикатной структуре. [2]
Химические и физические свойства
Хань фиолетовый и синий похожи по многим своим физическим свойствам, что позволяет их смешивать, но они различаются по своим химическим свойствам. [2]
Экзотические свойства и приложения в исследованиях сверхпроводимости и квантовых вычислений
В 2006 году ученые из Стэнфордской национальной лаборатории Лос-Аламоса и Института физики твердого тела (Токийский университет) показали, что пурпурный хань "теряет размер" при подходящих условиях, когда он переходит в новое состояние, как конденсат Бозе-Эйнштейна . Исследователи отметили, что
«Мы впервые показали, что коллективное поведение в объемном трехмерном материале может на самом деле происходить только в двух измерениях. Низкая размерность - ключевой ингредиент многих экзотических теорий, которые претендуют на объяснение различных плохо изученных явлений, в том числе высокотемпературная сверхпроводимость , но до сих пор не было четких примеров «уменьшения размеров» в реальных материалах », - сказал Ян Фишер.
Другие члены исследовательской группы упомянули о потенциальных приложениях квантовых вычислений. В обычных компьютерах заряды электронов переносят информацию, но спин электронов может в будущем играть аналогичную роль в устройствах «спинтроники»:
«Спиновые токи способны нести гораздо больше информации, чем обычный зарядный ток, что делает их идеальным средством передачи информации в будущих приложениях, таких как квантовые вычисления» , - заявил первый автор Сучитра Себастьян. Отметил Фишер: «Наша исследовательская группа фокусируется на новых материалах с нетрадиционными магнитными и электронными свойствами. Han Purple был впервые синтезирован более 2500 лет назад, но мы только недавно обнаружили, насколько экзотично его магнитное поведение. Это заставляет задуматься о том, какие еще материалы отсутствуют. там, что мы еще даже не начали исследовать ". [7] [8] [9]
Хан пурпурный
Ханьский фиолетовый химически и термически менее стабилен, чем ханьский синий. Он тускнеет и разлагается в разбавленной кислоте . [4] [10] [11] Хань пурпурный начинает разлагаться при температуре выше 1050–1100 ° C и образует зелено-черное стекло примерно при 1200 ° C. [2] [10] При измельчении он становится более багровым. [6]
Хан синий
Хан синий более химически и термически устойчив. Он не разрушается в разбавленных кислотах [4] [10] и становится более голубоватым при измельчении. [6]
Производство
Производство зависит от сырья, их соотношений, потоков, температуры, атмосферы и времени реакции. [4]
Производство, похоже, было сосредоточено в северном Китае, примерно в 200–300 км (120–190 миль) к северу от города Сиань . Это район с большими запасами сырья. [2] Не было обнаружено никаких письменных отчетов о производстве ханьского пурпурного или ханьского синего, поэтому информация о производстве была получена путем экспериментов. [6]
Сырье
Необходимое сырье - это минерал барий, кварц , минерал меди и соль свинца. Неизвестно, использовались ли минералы в их естественной форме или подвергались обработке, хотя пока нет доказательств лечения. [6]
Источником бария был витерит ( BaCO 3 ) или барит (BaSO 4 ). [11] Редкость витерита может указывать на барит как наиболее вероятный источник. [6] Барит имеет более низкую скорость разложения и поэтому способствует производству синего хань. Витерит, наоборот, предпочитает ханьский фиолетовый. [10] При использовании барита соли свинца ( карбонат свинца или оксид свинца ) были бы необходимы для увеличения урожайности. [11] Свинец был обнаружен в сочетании с ханьским пурпурным и ханьским синим. [2] [12] [13]
Свинец действует как катализатор разложения минералов бария и как флюс . [2] Количество свинца важно. Слишком большое количество свинца (более 5%) вызывает частичное плавление и образование стекла при температуре выше 1000 ° C. [10]
Роль лидера [2]
- BaSO 4 + PbO ⇌ PbSO 4 + BaO
Процесс изготовления
Производство синего хань с использованием витерита: [2]
- Cu 2 (CO 3 ) (OH) 2 + 8 SiO 2 + 2 BaCO 3 → 2 BaCuSi 4 O 10 + 3 CO 2 + H 2 O
Твердотельная реакция образования силикатов бария и меди начинается примерно при 900 ° C. [10] Хань фиолетовый формируется быстрее всего. [2] [4] Хан синий образуется, когда присутствует избыток диоксида кремния и допускается более длительное время реакции. [2] Раннее китайское производство обычно производило смесь ханьских синих и ханьских пурпурных частиц в различных соотношениях, но иногда производились и чистые цвета. [13] Хань синий можно было довести до плавления, но хань фиолетовый не образует однородного расплава, поэтому пришлось бы использовать процесс спекания . [3]
Продолжительное срабатывание приводит к тому, что фиолетовый хань разрушается и образует синий хань: [3]
- 3 BaCuSi 2 O 6 → BaCuSi 4 O 10 + 2 BaSiO 3 + 2 CuO
Температура должна быть высокой (около 900–1000 ° C) и поддерживаться на этом уровне в течение длительного времени. [2] [11] Ханьский пурпурный термочувствителен, поэтому регулирование температуры для производства хань-пурпурного должно быть достаточно постоянным (± 50 ° C). [3] Хан синий термически менее чувствителен. [6] При правильных условиях изготовление ханьского пурпурного заняло бы около 10–24 часов, в то время как хань-синий заняло бы вдвое больше времени. [3]
Температуру можно было контролировать путем тестирования материалов для обжига, размера, формы и материала печи , а также путем контроля окружающей среды. [6] Технология достижения и поддержания высоких температур была бы известна из производства металлов и керамики [14] [2] [6], например, о потенциальном использовании двойных сильфонов, используемых в производстве металлов. [2]
Сравнение
Хан пурпурный | Хан синий | |
---|---|---|
Химическая формула | BaCuSi 2 O 6 BaOCuO (SiO 2 ) 2 | BaCuSi 4 O 10 BaOCuO (SiO 2 ) 4 |
Минимальная температура для производства | 900–1000 ° С | c. 1000 ° С |
Время изготовления | 10–24 часов | 20–48 часов |
Температура разложения | 1050–1100 ° С | > 1200 ° С |
Термически стабильный? | Нет | да |
Устойчив в кислоте? | Нет | да |
Цвет увеличивается при шлифовании? | да | да |
Происхождение
Хан синий и египетский синий
Синий хань и египетский синий имеют одинаковую базовую структуру и очень похожие свойства. [2] Разница в том, что в египетском синем (CaCuSi 4 O 10 ) кальций находится на позиции бария Хан синего (BaCuSi 4 O 10 ). Сходство заставляет некоторых предположить, что синий хань был основан на знаниях египетского синего, которые путешествовали на восток по Шелковому пути . [11] Независимые инновации в Китае все еще были бы необходимы для замены кальция барием [11] (пигменты Хань начинают формироваться на 100–200 ° C выше, чем египетский синий). [14]
Предлагаются следующие предложения:
- что более ранние методы глазури с использованием щелочных металлов основывались на знаниях из Египта, но что медно-силикатные пигменты (египетский синий и ханьский синий) развились из этих глазурей в двух независимых областях: Египте и Китае. [2]
- С другой стороны, эти образцы синего цвета Хань появились раньше официального Шелкового пути, и поэтому это развитие было полностью независимым. [14]
Возможное китайское изобретение
Дело против связей с египетским синим цветом включает отсутствие свинца в египетском синем и отсутствие образцов египетского синего цвета в Китае. [14]
Использование кварца, бария и свинца в древнем китайском стекле, а также ханьский пурпурный и ханьский синий использовалось, чтобы предположить связь между стекловарением и производством пигментов [12] и выступить за независимое китайское изобретение. [14] Даосские алхимики, возможно, разработали пурпурный хань на основе своих знаний в области производства стекла. [14]
Увеличение и уменьшение бариевых стекол, а также пурпурного хань и синего хань следует аналогичным схемам. Оба достигли пика в династии Хань , а затем пришли в упадок. [14] При династиях От Хань до Тан происходит переход от стекла свинцово-бариево-силикатного типа к свинцово-натриево-известковому стеклу. [15] Причина спада спорна. Лю и др. [14] связывают упадок с упадком даосизма с введением конфуцианства , поскольку они связывают производство пигментов с идеологией даосизма. Берке (2007) [2] считает, что политические изменения остановили распространение пигментов, поскольку Китайская империя была расколота в конце периода Хань. [ необходима цитата ]
Использование в культурном контексте
Ханьский синий, кажется, был предпочтительным в более ранние ( Чжоу ) периоды, а ханьский фиолетовый - в более поздние периоды ( около 400 г. до н.э.). [2]
Пигменты Хань состоят из различных комбинаций синих, пурпурных и бесцветных компонентов. [13] Совместное измельчение ханьского пурпурного и ханьского синего позволило бы получить множество сине-фиолетовых оттенков. [6]
Пигменты использовались для:
- Бусы (из позднего периода Западной Чжоу (1201–771 гг. До н.э.) [2] )
- Восьмиугольные палки (из периода Воюющих царств [12] )
- Терракотовая армия ( Qin династия )
- Расписные фигурки ( династия Хань )
- Керамические сосуды (династия Хань)
- Металлические предметы (династия Хань)
- Настенные росписи (династия Хань)
Бисер
Некоторые из самых ранних примеров использования пигментов Хань - это бусины, которые относятся к периоду Западной Чжоу . Пигменты представлены либо в виде плотных тел, либо в виде глазурованных слоев. [2]
Восьмиугольные палочки
Это компактные тела (твердые палочки / стержни) с оттенками от светло-синего до темно-фиолетового. Разнообразие цветов обусловлено различными пропорциями синего хань, пурпурного хань и бесцветного материала. [12] Считается, что это пигментные карандаши, которые продавались, а затем измельчались для использования в качестве пигментной основы в красках. [3] [11] Они могли быть важны сами по себе, как важные церемониальные или бюрократические предметы. [12]
Терракотовая армия
Ханьский фиолетовый и ханьский синий были впервые использованы в красках при династии Цинь. Ханьский фиолетовый использовался для Терракотовой армии в гробнице императора Цинь Шихуанди - расходы на производство ханьского пурпура и других пигментов в таких больших количествах подчеркнули бы роскошь и статус. [1] Ханьский фиолетовый, похоже, в основном использовался на брюках (штанах) воинов. [1] Пигмент был прикреплен к терракотовой поверхности с помощью лака . [16] Воинов обжигали при той же температуре, что и при производстве пурпурного хань (950–1 050 ° C [1740–1920 ° F]), поэтому для обоих процессов могли использоваться одни и те же печи. [14] Нет доказательств того, что ханьский синий использовался для воинов ( для синего использовался азурит ). [2] [1]
Расписные фигурки из керамики
Меньшая расписная керамика фигурка была найдено , например , династии Западной Хань Чу гробницы, Xuzhou , Jiangsu Province [17] и в династии Хань Yangling гробницы император Liuqi и его императрица (156-141 до н.э.). [18]
Керамические сосуды
Синий хань и пурпурный хань использовались для украшения темно-серых керамических сосудов династии Хань Ху . [12] [13]
Металлические предметы
Во времена династии Хань бронзовые сосуды, например чаша и верх парохода, украшались ханьским пурпуром. [13]
Настенные росписи
- Перемычка и фронтон из династии Хань гробницы близ Лояны были окрашены в светло - голубом пигменте , состоящем из голубых, пурпурных и бесцветных компонентов. [12]
- Роспись гробницы восточно-ханьского периода в районе Сиань - один из последних примеров использования синтетических пигментов силиката меди и бария (пурпурный хань). [17]
Сохранение
Из-за нестабильности пурпурного цвета хань он показывает значительные признаки выветривания на археологически раскопанных артефактах. Оксид меди (I) , образуется при разложении Хань фиолетового (смотрите раздел по цвету) остается стабильным, но Хан фиолетовый продолжает ухудшаться, и его фиолетовый цвет возрастает со временем. [2]
Пурпурный хань тускнеет в кислоте, поэтому бесцветные частицы, обнаруженные в пигментах, содержащих синий хань и пурпурный хань, могут быть частицами, которые изначально были пурпурными, но которые исчезли в кислых условиях при захоронении. [13] Кроме того, синий хань обладает фунгицидными свойствами, поэтому лучше сохраняет его. Хан пурпурный реагирует с щавелевой кислотой с образованием BaCu (C 2 O 4 ) 2 . Светло-голубой цвет этого координационного полимера может объяснить светло-голубой цвет некоторых брюк Терракотовых воинов - цвет, обусловленный присутствием лишайников, выделяющих оксалаты . [3]
Заметки
Два других синтетических голубого силиката бария-меди были обнаружены в следовых количествах, но пока не названы. Они есть
- BaCu 2 Si 2 O 7 (синий цвет)
- Ba 2 CuSi 2 O 7 (голубой цвет) [3]
Смотрите также
- Cobalt blue - Синий пигмент
- Египетский синий - пигмент, используемый в Древнем Египте.
- Maya blue - лазурно-голубой пигмент, произведенный в доколумбовой Мезоамерике.
- Персидский синий - синий цвет, связанный с персидской керамикой.
- Берлинская лазурь - синтетический пигмент
- Древнее китайское стекло
- Список цветов
- Список неорганических пигментов - статья со списком в Википедии
Рекомендации
- ^ a b c d Thieme, C. 2001. (перевод М. Уилла) Слои красок и пигменты на терракотовой армии: сравнение с другими культурами древности. В: W. Yongqi, Z. Tinghao, M. Petzet, E. Emmerling и C. Blänsdorf (ред.) Полихромия античных скульптур и терракотовая армия первого китайского императора: исследования материалов, методов живописи и сохранения. Памятники и места III. Париж: ИКОМОС, 52–57.
- ^ Б с д е е г ч я J к л м п о р Q R сек т у V ш Berke, Хайнц (2007). «Изобретение синих и пурпурных пигментов в древности». ХимИнформ . 38 (19). DOI : 10.1002 / chin.200719227 .
- ^ a b c d e f g h i Видеманн, Х. Г. и Берке, Х. 2001. Химические и физические исследования египетского и китайского синего и пурпурного цветов. В: W. Yongqi, Z. Tinghao, M. Petzet, E. Emmerling и C. Blänsdorf (ред.) Полихромия античных скульптур и терракотовая армия первого китайского императора: исследования материалов, методов живописи и сохранения. Памятники и места III. Париж: ИКОМОС, 154–169.
- ^ a b c d e f Видеманн, Х. Г. Байер, Г. и Реллер, А. 1998. Египетский синий и китайский синий. Технологии производства и применения двух исторически важных синих пигментов. В: С. Колинар и М. Меню (ред.) La couleur dans la peinture et l'émaillage de l'Égypte ancienne . Actes de la Table Ronde Ravello, 20–22 марта 1997 г. Бари: Edipuglia, 195–203.
- ^ Информация о минералах эффенбергерита. Миндат. Доступ 23 сентября 2008 г. "
- ^ Б с д е е г ч я J Berke, H .; Видеманн, HG (2000). «Химия и производство антропогенных пигментов китайского синего и пурпурного в Древнем Китае». Восточноазиатская наука, технология и медицина (EASTM) . 17 : 94–120.
- ^ Трехмерный изолятор под названием Han Purple теряет размер, чтобы войти в магнитную «Flatland». Краситель, впервые сделанный 2500 лет назад, является центром изучения квантового спина . Новости Стэнфордского университета, 2 июня 2006 г.
- ^ «Пурпурный туман: древний пигмент раскрывает секреты необычного состояния материи» .
- ↑ Purple Haze Древний пигмент раскрывает секреты необычного состояния материи. Национальный научный фонд, 11 июля 2006 г.
- ^ a b c d e f Видеманн, Х. Г. и Байер, Г. 1997. Формирование и стабильность китайских бариевых медно-силикатных пигментов. В: Н. Агнью (ред.) Сохранение древних памятников на Великом шелковом пути: материалы международной конференции по сохранению памятников гротам . Лос-Анджелес: Институт охраны природы Гетти, 379–387.
- ^ a b c d e f g Берке, Х. 2002. Химия в древние времена: разработка синих и пурпурных пигментов. Angewandte Chemie International Edition 41/14, 2483–2487.
- ^ a b c d e f g ФитцХью, Э. У. и Зихерман, Лос-Анджелес, 1983. Один из первых рукотворных синий пигмент из Китая: силикат бария и меди. Исследования по сохранению 28/1, 15–23.
- ^ a b c d e f ФитцХью, EW и Zycherman, LA 1992. Пурпурный бариевый медно-силикатный пигмент из раннего Китая. Исследования по сохранению 28/1, 15–23.
- ^ Б с д е е г ч I Liu, Z .; Mehta, A .; Tamura, N .; Пикард, Д .; Rong, B .; Чжоу, Т .; Пианетта, П. (2007). «Влияние даосизма на изобретение пурпурного пигмента, использованного на терракотовых воинах Цинь». Журнал археологической науки . 34 (11): 1878. CiteSeerX 10.1.1.381.8552 . DOI : 10.1016 / j.jas.2007.01.005 .
- ^ Селигман, CG; Ричи, Полицейский; Бек, ХК (1936). «Раннее китайское стекло от доханьских времен до танских времен». Природа . 138 (3495): 721. DOI : 10.1038 / 138721a0 .
- ^ Rogner, I. 2001. Новые методы для характеризации и консолидировать полихромном Ци-лак Терракотовая армия. В: W. Yongqi, Z. Tinghao, M. Petzet, E. Emmerling и C. Blänsdorf (ред.) Полихромия античных скульптур и терракотовая армия первого китайского императора: исследования материалов, методов живописи и сохранения . Памятники и места III. Париж: ИКОМОС, 46–51.
- ^ а б Чэн, Сяолинь; Ся, Инь; Ма, Янру; Лей, Юн (2007). «Три изготовленных пигмента (пурпурный хань, индиго и изумрудно-зеленый) в древних китайских артефактах изучены с помощью рамановской микроскопии, энергодисперсионной рентгеновской спектрометрии и микроскопии в поляризованном свете». Журнал Рамановской спектроскопии . 38 (10): 1274. DOI : 10.1002 / jrs.1766 .
- ^ Цзо, Цзянь; Чжао, Сичэнь; Ву, Руо; Ду, Гуанфэнь; Сюй, Цуньи; Ван, Чансуй (2003). «Анализ пигментов на раскрашенных керамических фигурках из гробниц Янлинг династии Хань с помощью рамановской микроскопии». Журнал Рамановской спектроскопии . 34 (2): 121. DOI : 10.1002 / jrs.963 .
Внешние ссылки
- В поисках утраченного измерения (Магнитная лаборатория, БСС) 21 мая 2006 г.
- Микроскопическое изображение Хана Пурпура (предоставлено Марсело Хайме из MST-NHMFL)