学过初高中化学的人,在历经N次实验和考试的“摧残”之后,一定还记得这些知识点:Cu单质是红色固体;NO2是红棕色气体;CaCO3是不溶于水的白色沉淀物;含Fe2+的溶液呈浅绿色……
两三年前有一个关于学数学的话题,曾引发网友热烈讨论。有人提出:“上街买菜用得着函数吗?用得着微积分吗?数学学了到底有什么用?”网友经典回复:“买菜未必用得上数学,但数学可以决定你去哪里买菜。”如果说买菜还能用得上加减乘除,那么,化学学了到底又有什么用呢?
1955年出生于珠宝世家的中嶋邦夫,是一位著名的日本七宝烧大师。去年,他发表在《化学と教育》64卷4号上的论文“七宝—色彩的秘密—”,向人们展示了绚丽多彩的七宝烧与化学千丝万缕的关系。
七宝烧是日本对金属珐琅器的称谓,其烧制工艺源于中国的景泰蓝。景泰蓝因为在明代景泰年间为景泰皇帝所钟爱,所有御用陈设皆用该工艺制作,被称为“天下一绝”,且使用的珐琅釉多以蓝色为主,故得名“景泰蓝”。不仅制胎巧夺天工,器型丰富多样,釉色更是变化多端。
七宝烧是日本工匠们在模仿景泰蓝的基础之上,创造的具有日本名族特色的艺术品。它和景泰蓝最大的区别在于,景泰蓝用的是不透明的珐琅釉,而七宝烧用的是透明的玻璃釉。七宝烧的色彩,是在无色的主原料上添加着色剂实现的。主要可分为两大方法:有色离子着色、胶体着色。
一、有色离子着色
有色离子着色,是通过烧制时发生的氧化或还原反应,改变透明玻璃釉中主原料的金属离子价态来发色的。一般来说,以氧化反应着色的情况居多。
常用有色金属与其成色:
氧化铁(Ⅲ)(Fe2O3):茶色
氧化铬(Ⅲ)(Cr2O3):略带绿色的黄色
氧化铜(Ⅱ)(CuO):略带蓝色的绿色
氧化高钴(Co2O3):钴蓝色
氧化镍(Ni2O3):略带紫色的灰色
二氧化锰(MnO2):紫色
事实上这种着色方式,除了主要的发色金属之外,还会混入数种金属达成微妙的平衡,并以此来创造更多的色彩。
二、胶体着色
胶体着色,是通过金属胶体粒子中凝缩的金属原子来实现着色的。
1、金属胶体着色
含金、银、铜等微量金属的化合物,可溶于玻璃溶剂,Au+、Ag+、Cu+随即扩散均匀分布在溶液之中。然后添加锡(Sn)和锑(Sb)并再次加热,化合物便会被热还原成金属原子(Au、Ag)。
金:氯金酸(HAuCl4・4H2O):红色
热还原反应式:2Au+ + Sb3+ → 2Au + Sb5+
銀:硝酸银(AgO):黄色
热还原反应式:2Ag+ + Sn2+ → 2Ag + Sn4+
这些金属原子的浓度上升到一定程度之后便会凝聚,随即变成发色的金属胶体。由于铜只能在还原状态下才能转化为金属原子,所以七宝烧一般不用铜。尾张七宝的传统匠人加藤芳朗透露,自己在调制釉料时,会在一批次27kg原料里加入3g纯金,这样调制出的釉色呈金红色,但比例若稍有差池,其成色则会判若云泥。
2、化合物胶体着色
另外一些金属,如硒(Se)、镉(Cd)、硫(S)等,则需要通过两种化合物的相互作用来发色,如镉红(CdS&CdSe)。镉红在低温下易挥发,所以它不能像普通的着色剂那样,和主原料一同溶解,而是要将溶解了主原料的无色玻璃釉打碎,混入镉红再进行低温溶解。
另外,镉红还可以通过调整两种化合物的比例,来实现由红及黄的色调改变。
CdS 10%-CdSe 90%:深红色
CdS 40%-CdSe 60%:红色
CdS 75%-CdSe 25%:橙色
CdS 100%-CdSe 0%:黄色
实际情况下,影响七宝烧成色的,还有决定透明度的乳浊剂和澄清剂的分量,烧制的时间和温度等各种因素。这些也都和化学脱离不了干系。
有一句老话,叫做“学好数理化,走遍天下都不怕。”虽然化学不仅不能帮助我们买菜,甚至还有点危险。但是学好了化学,我们可以——当北大校长(周其凤);当中科院院长(白春礼);当音乐家(鲍罗丁);当作家(王小波);当画家(速泰熙);当导演(楚原);当主持人(董路);当侦探(福尔摩斯,好吧他是小说虚构的,那来一位真实人物,李昌钰);当总理(默克尔);当首相(撒切尔夫人)……
以及,当国、家、主、席
习近平,1979年毕业于清华大学化工系基本有机合成专业。是不是虎躯一震?By the way,小编本科也是化学专业滴,感觉又向习大大的方向前进了一步呢!你还觉得化学学了没什么用吗?
以上图片匀来自中嶋邦夫系列作品“In The Garden”。
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