Хан фиолетовый и Хан синий
Ханьский фиолетовый и ханьский синий (также называемые китайским фиолетовым и китайским синим ) представляют собой синтетические бария и меди силиката пигменты , разработанные в Китае и используемые в древнем и императорском Китае с периода Западного Чжоу (1045–771 до н.э.) до конца династии Хань ( около 220 г. н. э.).
Цвет
[ редактировать ]Азурит был единственным природным синим пигментом, использовавшимся в раннем Китае. Ранний Китай, похоже, не использовал природный фиолетовый пигмент и был первым, кто разработал синтетический. [1]
Ханьский синий в чистом виде, как следует из названия, синий.
Ханьский фиолетовый в чистом виде на самом деле представляет собой темно-синий цвет, близкий к индиго . Это фиолетовый цвет в том смысле, в котором этот термин используется в разговорном английском языке , то есть это цвет между красным и синим . Однако это не фиолетовый цвет в том смысле, в котором этот термин используется в науке о цвете , то есть неспектральный цвет между красным и фиолетовым на «линии пурпурного цвета» на диаграмме цветности CIE . Возможно, наиболее точным обозначением цвета было бы назвать его «Хань индиго», хотя его также можно рассматривать как яркий оттенок ультрамарина (классифицируя ультрамарин как цвет, а не пигмент).
Пурпурный цвет, наблюдаемый в образцах ханьского фиолетового, создается присутствием красного оксида меди (I) (Cu 2 O), который образуется при разложении ханьского пурпурного (красный и синий образуют фиолетовый). [2] Разложение ханьского пурпура с образованием оксида меди (I) происходит. [3]
- 3 BaCuSi 2 O 6 → BaCuSi 4 O 10 + 2 BaSiO 3 + 2 CuO
При температуре выше 1050 °C оксид меди (II) CuO распадается на оксид меди (I): [3]
- 4 CuO → 2 Cu 2 O + O 2
Химия
[ редактировать ]И фиолетовый Хань, и синий Хань представляют собой силикаты бария и меди (содержат барий , медь , кремний и кислород ). Однако они различаются по своей формуле, строению и химическим свойствам.
Химическая формула и молекулярная структура
[ редактировать ]Он фиолетовый
[ редактировать ]Ханьский фиолетовый имеет химическую формулу BaCuSi 2 O 6 .
Фиолетовый хань имеет слоистую структуру с 4 кольцами с изолированными силикатами и содержит связь медь-медь, что делает соединение более нестабильным, чем синий хань (связи металл-металл встречаются редко). [2] [4]
Он синий
[ редактировать ]Ханьский синий имеет химическую формулу BaCuSi 4 O 10 . В 1993 году было обнаружено, что он встречается в природе как редкий минерал эффенбергерит . [5]
Синий хань, как и фиолетовый хань, имеет слоистую структуру, в которой силикат образует структурный каркас. Однако синий хань более стабилен из-за структурных особенностей, таких как
- Он более богат кремнеземом . [6]
- Каждый силикат с четырьмя кольцами связан с четырьмя другими на соседнем уровне зигзагообразным узором. [4]
- меди Ионы очень прочно удерживаются в стабильной силикатной структуре. [2]
Химические и физические свойства
[ редактировать ]Пурпурный и синий хань схожи по многим своим физическим свойствам, что позволяет их смешивать, но они различаются по химическим свойствам. [2]
Экзотические свойства и приложения к исследованиям сверхпроводимости и квантовых вычислений.
[ редактировать ]В 2006 году ученые из Стэнфорда, Лос-Аламосской национальной лаборатории и Института физики твердого тела (Токийский университет) показали, что ханьский фиолетовый «теряет размерность» при подходящих условиях, когда переходит в новое состояние, в виде конденсата Бозе-Эйнштейна . Исследователи отметили, что
«Мы впервые показали, что коллективное поведение в объемном трехмерном материале на самом деле может происходить всего лишь в двух измерениях. Низкая размерность является ключевым ингредиентом многих экзотических теорий, которые претендуют на объяснение различных плохо понятых явлений, в том числе высокотемпературной сверхпроводимости , но до сих пор не было явных примеров « уменьшения размеров » в реальных материалах», — заявил Ян Фишер.
Другие члены исследовательской группы упомянули о потенциальных приложениях квантовых вычислений. В обычных компьютерах заряды электронов переносят информацию, но спин электрона в будущем « спинтроники может играть аналогичную роль в устройствах »:
«Спиновые токи способны переносить гораздо больше информации, чем обычный ток заряда, что делает их идеальным средством передачи информации в будущих приложениях, таких как квантовые вычисления », — заявил первый автор Сучитра Себастьян. Фишер отметил: «Наша исследовательская группа сосредоточена на новых материалах с нетрадиционными магнитными и электронными свойствами. Хан Пурпур был впервые синтезирован более 2500 лет назад, но мы только недавно обнаружили, насколько экзотичны его магнитные свойства. Это заставляет задуматься, какие еще материалы существуют. там, что мы еще даже не начали исследовать». [7] [8] [9]
Он фиолетовый
[ редактировать ]Ханьский фиолетовый химически и термически менее стабилен, чем Ханьский синий. Он тускнеет и разлагается в разбавленной кислоте . [4] [10] [11] Хань фиолетовый начинает разлагаться при температуре выше 1050–1100°С и образует зелено-черное стекло примерно при 1200°С. [2] [10] При измельчении он становится более пурпурным. [6]
Он синий
[ редактировать ]Ханьский синий более химически и термически стабилен. Не распадается в разбавленных кислотах. [4] [10] и становится более голубоватым при измельчении. [6]
Производство
[ редактировать ]Производство зависит от сырья, его соотношения, потоков, температуры, атмосферы и времени реакции. [4]
Судя по всему, производство было сосредоточено в северном Китае, примерно в 200–300 км (120–190 миль) к северу от города Сиань . Это район с крупными запасами сырья. [2] Никаких письменных записей о производстве ханьского фиолетового или ханьского синего цвета обнаружено не было, поэтому информация об производстве была получена путем экспериментов. [6]
Сырье
[ редактировать ]Необходимое сырье — минерал барий, кварц , минерал меди и соль свинца. Неизвестно, использовались ли минералы в их естественной форме или подвергались обработке, хотя доказательств обработки пока не существует. [6]
Источником бария служил либо витерит (BaCO 3 ), либо барит (BaSO 4 ). [11] Редкость витерита может указывать на то, что барит является наиболее вероятным источником. [6] Барит имеет более медленную скорость разложения и поэтому благоприятствует производству ханьского синего. Витерит, наоборот, предпочитает ханьский фиолетовый цвет. [10] При использовании барита соли свинца ( карбонат или оксид свинца ). для увеличения выхода потребовались бы [11] Свинец был обнаружен в сочетании с ханьским фиолетовым и ханьским синим. [2] [12] [13]
Свинец действует как катализатор разложения бариевых минералов и как флюс . [2] Важное значение имеет количество свинца. Слишком большое количество свинца (более 5%) вызывает частичное плавление и стеклообразование при температуре выше 1000 °C. [10]
Роль ведущего заключается в следующем: [2]
- BaSO 4 + PbO ⇌ PbSO 4 + BaO
Процесс изготовления
[ редактировать ]При получении ханьского голубого с использованием малахита , кремнезема и витерита в качестве сырья также выделяются углекислый газ и водяной пар в качестве побочных продуктов в соответствии со следующей реакцией: [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] Ханьский фиолетовый формируется быстрее всего. [2] [4] Ханьский синий образуется, когда присутствует избыток кремнезема и допускается более длительное время реакции. [2] Раннее китайское производство обычно производило смесь ханьских синих и ханьских фиолетовых частиц в различных соотношениях, но иногда производились и чистые цвета. [13] Синий Хань можно было расплавить, но фиолетовый Хань не образует гомогенного расплава, поэтому пришлось бы использовать процесс спекания . [3]
Длительное обжиг приводит к тому, что фиолетовый Хань разрушается и превращается в синий Хань: [3]
- 3 BaCuSi 2 O 6 → BaCuSi 4 O 10 + 2 BaSiO 3 + 2 CuO
Температура должна была быть высокой (около 900–1000 °C) и поддерживаться на этом уровне в течение длительного времени. [2] [11] Ханьский фиолетовый термочувствителен, поэтому контроль температуры для производства Ханьского фиолетового должен быть достаточно постоянным (± 50 °C) . [3] Ханьский синий термически менее чувствителен. [6] При правильных условиях изготовление ханьского фиолетового цвета заняло бы около 10–24 часов, а ханьского синего — в два раза дольше. [3]
Температуру можно было бы контролировать путем тестирования материалов для обжига, размера, формы и материала печи , а также контроля окружающей среды. [6] Технология достижения и поддержания высоких температур была известна из производства металлов и керамики. [14] [2] [6] например, потенциальное использование сдвоенных сильфонов, используемых в производстве металлов. [2]
Сравнение
[ редактировать ]| Характеристики | Он фиолетовый | Он синий |
|---|---|---|
| Химическая формула (обозначение оксида) | БаКуСи 2 О 6 (BaO·CuO·2SiO 2 ) | БаКуСи 4 О 10 (BaO·CuO·4SiO 2 ) |
| Минимальная температура для производства | 900 – 1000 °С | примерно 1000 °С |
| Срок изготовления | 10 – 24 часа | 20 – 48 часов |
| Температура разложения | 1050 – 1100 °С | >1200 °С |
| Термически стабильный? | Нет | Да |
| Устойчив в кислоте? | Нет | Да |
| Цвет увеличивается при шлифовке? | Да | Да |
История
[ редактировать ]Гипотеза о происхождении
[ редактировать ]Ханьский синий и египетский синий имеют одинаковую базовую структуру и очень похожие свойства. [2] Основное отличие состоит в том, что египетский синий (CaCuSi 4 O 10 ) содержит кальций вместо бария ханьского синего (BaCuSi 4 O 10 ). Сходство заставило некоторых предположить, что ханьский синий цвет был основан на египетских знаниях о синем цвете, которые пришли на восток по Шелковому пути . [11] Независимые инновации в Китае по-прежнему были бы необходимы для замены кальция барием. [11] (пигменты хань начинают образовываться при температуре на 100–200°С выше, чем египетский синий). [14]
Две гипотезы, лежащие в основе предположений о точной хронологии изобретения синих пигментов, можно резюмировать следующим образом:
- Более ранние методы глазурования щелочными металлами были основаны на знаниях из Египта, но медно-силикатные пигменты (египетский синий и ханьский синий) возникли из этих глазурей в двух независимых регионах: Египте и Китае. [2]
- С другой стороны, образцы ханьского синего цвета появились еще до официального Шелкового пути, и поэтому это развитие было полностью независимым. [14]
Китайское изобретение
[ редактировать ]Аргументы против связей с египетским синим включают отсутствие свинца в египетском синем и отсутствие образцов египетского синего в Китае. [14] [15]
Использование кварца, бария и компонентов свинца в древнем китайском стекле , ханьском фиолетовом и ханьском синем цвете позволяет предположить связь между производством стекла и производством пигментов. [12] и выступать за независимое китайское изобретение. [14] Даосские алхимики , возможно, разработали ханьский пурпур на основе своих знаний в области изготовления стекла. [14]
Свинец используется производителями пигментов для снижения температуры плавления бария в Han Purple. [16]
Увеличение и уменьшение количества бариевых стекол, а также ханьского фиолетового и ханьского синего цвета происходит по схожим закономерностям. Оба достигли своего пика при династии Хань , а затем пришли в упадок. [14] В период от династии До Хань до династии Тан наблюдается переход от стекла свинцово-барий-силикатного типа к свинцово-натриево-известковому стеклу. [17] Причина снижения дискуссионна. Лю и др. [14] приписывают упадок упадку даосизма, когда было введено конфуцианство , 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. [ нужна ссылка ]
Использование в культурном контексте
[ редактировать ]Ханьский синий цвет, кажется, был популярен в более ранние периоды ( Чжоу ), а ханьский фиолетовый - в более поздние периоды ( около 400 г. до н.э.). [2]
Пигменты Хань состоят из различных комбинаций синих, фиолетовых и бесцветных компонентов. [13] Слияние ханьского фиолетового и ханьского синего позволило бы получить множество сине-фиолетовых оттенков. [6]
Пигменты использовались для:
- Бусы (позднего периода Западной Чжоу (1201–771 до н.э.) [2] )
- Восьмиугольные палочки ( периода Воюющих царств) [12] )
- Терракотовая армия ( династия Цинь )
- Расписные фигурки ( династия Хань )
- Керамические сосуды (династия Хань)
- Металлические предметы (династия Хань)
- Настенные росписи (династия Хань)
Бусы
[ редактировать ]Одними из самых ранних примеров использования пигментов Хань являются бусины, относящиеся к периоду Западной Чжоу . Пигменты присутствуют либо в виде компактных тел, либо в виде глазурованных слоев. [2]
Восьмиугольные палочки
[ редактировать ]Это компактные тела (твердые палочки/палочки) оттенков от светло-голубого до темно-фиолетового. Цветовая гамма обусловлена различными пропорциями ханьского синего, ханьского фиолетового и бесцветного материала. [12] Считается, что это пигментные палочки, которые продавались, а затем измельчались для использования в качестве пигментной основы в красках. [3] [11] Они могли иметь важное значение сами по себе как церемониальные или бюрократические предметы. важные [12]
Терракотовая армия
[ редактировать ]Ханьский фиолетовый и Ханьский синий впервые были использованы в красках во времена династии Цинь. Ханьский пурпур использовался для Терракотовой армии в гробнице императора Цинь Шихуанди — затраты на производство ханьского пурпура и других пигментов в таких больших количествах подчеркивали бы роскошь и статус. [1] Ханьский фиолетовый, судя по всему, в основном использовался на штанах (штанах) воинов. [1] Пигмент был закреплен на терракотовой поверхности лаком . [18] Воинов обжигали при той же температуре, которая необходима для изготовления ханьского пурпура (950–1050 °C [1740–1920 °F]), поэтому для обоих процессов могли использоваться одни и те же печи. [14] Нет никаких свидетельств того, что для воинов использовался ханьский синий цвет ( азурит ). для синего цвета использовался [2] [1]
Расписные керамические фигурки
[ редактировать ]Расписные керамические фигурки меньшего размера были найдены, например, в гробницах Чу династии Западная Хань в Сюйчжоу , Цзянсу . провинция [19] и в гробницах императора Люци и его императрицы династии Хань Янлин (156–141 до н.э.). [20]
Керамические сосуды
[ редактировать ]Ханьский синий и ханьский фиолетовый использовались для украшения династии Ху династии Хань. темно-серых керамических сосудов [12] [13]
Металлические предметы
[ редактировать ]Бронзовые сосуды династии Хань, например чаша и верхняя часть парохода, были украшены ханьским пурпуром. [13]
Настенные картины
[ редактировать ]- Перемычка . и фронтон гробницы династии Хань близ Лояна были окрашены светло-голубым пигментом, состоящим из синего, фиолетового и бесцветного компонентов [12]
- Роспись гробниц периода Восточной Хань в районе Сианя является одним из последних примеров использования синтетических пигментов силиката бария и меди (ханьский фиолетовый). [19]
Сохранение
[ редактировать ]Из-за нестабильности ханьского фиолетового цвета на археологических раскопках на нем наблюдаются значительные признаки выветривания. Оксид меди (I), образующийся при разложении ханьского пурпура (см. раздел о цвете), остается стабильным, но ханьский пурпур продолжает разрушаться, и его фиолетовый цвет со временем усиливается. [2]
Пурпурный хань тускнеет в кислоте, поэтому бесцветные частицы, обнаруженные в пигментах, содержащих синий и пурпурный хань, могут быть частицами, которые изначально были фиолетовыми, но выцвели в кислых условиях при захоронении. [13] Кроме того, ханьский синий обладает фунгицидными свойствами, поэтому лучше сохраняется. Ханьский фиолетовый реагирует с щавелевой кислотой с образованием BaCu(C 2 O 4 ) 2 . Голубой цвет этого координационного полимера может объяснить голубой цвет некоторых брюк Терракотовых Воинов – цвет, обусловленный присутствием лишайников, выделяющих оксалат . [3]
Примечания
[ редактировать ]Два других синтетических соединения синего силиката бария и 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]
См. также
[ редактировать ]- Синие пигменты
- Синий кобальт – Синий пигмент.
- Египетский синий - пигмент, использовавшийся в Древнем Египте.
- Синий майя - лазурный синий пигмент, сделанный в доколумбовой Мезоамерике.
- Персидский синий - синий цвет, связанный с персидской керамикой.
- Берлинская лазурь – синтетический пигмент.
- Древнее китайское стекло
- Список цветов
- Список неорганических пигментов
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д Тиме, К. 2001. (перевод М. Уилла) Слои краски и пигменты на Терракотовой армии: сравнение с другими культурами древности. В: В. Юнци, З. Тинхао, М. Петцет, Э. Эммерлинг и К. Блансдорф (ред.) Полихромия античных скульптур и терракотовая армия первого китайского императора: исследования материалов, методов живописи и консервации. Памятники и достопримечательности III. Париж: ИКОМОС, 52–57.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v В Берке, Хайнц (2007). «Изобретение синего и фиолетового пигментов в древние времена». ХимИнформ . 38 (19). дои : 10.1002/chin.200719227 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я Видеманн Х.Г. и Берке Х. 2001. Химические и физические исследования египетского и китайского синего и пурпурного цветов. В: В. Юнци, З. Тинхао, М. Петцет, Э. Эммерлинг и К. Блансдорф (ред.) Полихромия античных скульптур и терракотовая армия первого китайского императора: исследования материалов, методов живописи и консервации. Памятники и достопримечательности III. Париж: ИКОМОС, 154–169.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Видеманн, Х.Г. Байер, Г. и Реллер, А. 1998. Египетский синий и китайский синий. Технологии производства и применение двух исторически важных синих пигментов. В: С. Колинарт и М. Меню (ред.) Цвет в древнеегипетской живописи и эмали . Материалы круглого стола Равелло, 20–22 марта 1997 г. Бари: Эдипулья, 195–203.
- ^ Информация о минералах эффенбергерита. Миндат. По состоянию на 23 сентября 2008 г. "
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж Берке, Х.; Видеманн, Х.Г. (2000). «Химия и производство антропогенных пигментов китайского синего и фиолетового цвета в Древнем Китае». Восточноазиатская наука, технология и медицина . 17 : 94–120. дои : 10.1163/26669323-01701006 .
- ^ Трехмерный изолятор под названием Han Purple теряет измерение, чтобы войти в магнитную «Флатландию». Краситель, впервые созданный 2500 лет назад, находится в центре внимания исследований квантового спина . Новости Стэнфордского университета, 2 июня 2006 г.
- ^ «Пурпурная дымка: древний пигмент раскрывает секреты необычного состояния материи» .
- ↑ Purple Haze. Архивировано 7 января 2017 г. в Wayback Machine. Древний пигмент раскрывает секреты необычного состояния материи. Национальный научный фонд, 11 июля 2006 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Видеманн Х.Г. и Байер Г. 1997. Формирование и стабильность китайских бариевых медно-силикатных пигментов. В: Н. Агнью (ред.) Сохранение древних мест на Шелковом пути: материалы международной конференции по сохранению гротов . Лос-Анджелес: Институт охраны природы Гетти, 379–387.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Берке, Х. 2002. Химия в древние времена: развитие синих и фиолетовых пигментов. Angewandte Chemie International Edition 41/14, 2483–2487.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г ФитцХью, Э.В. и Зайчерман, Лос-Анджелес, 1983. Ранний искусственный синий пигмент из Китая: силикат бария и меди. Исследования по сохранению природы 28/1, 15–23.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж ФитцХью, Э.В. и Зайчерман, Лос-Анджелес, 1992. Фиолетовый барий-медно-силикатный пигмент из раннего Китая. Исследования по сохранению природы 28/1, 15–23.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я Лю, З.; Мехта, А.; Тамура, Н.; Пикард, Д.; Ронг, Б.; Чжоу, Т.; Пианетта, П. (2007). «Влияние даосизма на изобретение фиолетового пигмента, используемого на терракотовых воинах Цинь». Журнал археологической науки . 34 (11): 1878. Бибкод : 2007JArSc..34.1878L . CiteSeerX 10.1.1.381.8552 . дои : 10.1016/j.jas.2007.01.005 . S2CID 17797649 .
- ^ «Древние воины и происхождение китайского пурпура» . Стэнфордский университет . 30 марта 2007 г.
- ^ «Потерянный фиолетовый пигмент, где сталкиваются квантовая физика и терракотовые воины» . 18 декабря 2014 г.
- ^ Селигман, CG; Ричи, PD; Бек, ХК (1936). «Раннее китайское стекло от Преханя до времен Тан». Природа . 138 (3495): 721. Бибкод : 1936Natur.138..721S . дои : 10.1038/138721a0 . S2CID 4097744 .
- ^ Рогнер, И. 2001. Новые методы характеристики и консолидации полихромного лака Ци Терракотовой армии. В: В. Юнци, З. Тинхао, М. Петцет, Э. Эммерлинг и К. Блансдорф (ред.) Полихромия античных скульптур и терракотовая армия первого китайского императора: исследования материалов, методов живописи и консервации . Памятники и достопримечательности III. Париж: ИКОМОС, 46–51.
- ^ Перейти обратно: а б Ченг, Сяолинь; Ся, Инь; Ма, Янру; Лей, Юн (2007). «Три искусственных пигмента (ханьский фиолетовый, индиго и изумрудно-зеленый) в древних китайских артефактах, изученных с помощью рамановской микроскопии, энергодисперсионной рентгеновской спектрометрии и микроскопии поляризованного света». Журнал рамановской спектроскопии . 38 (10): 1274. Бибкод : 2007JRSp...38.1274C . дои : 10.1002/мл.1766 .
- ^ Цзо, Цзянь; Чжао, Сичэнь; Ву, Руо; Ду, Гуанфэнь; Сюй, Цуньи; Ван, Чансуй (2003). «Анализ пигментов на расписных керамических фигурках из гробниц Янлин династии Хань с помощью рамановской микроскопии». Журнал рамановской спектроскопии . 34 (2): 121. Бибкод : 2003JRSp...34..121Z . дои : 10.1002/мл.963 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- В поисках утраченного измерения. Архивировано 25 декабря 2014 г. в Wayback Machine (Magnet Lab, бывший СССР), 21 мая 2006 г.
- Микроскопическое изображение Хана Пурпла (фото: Марсело Хайме из MST-NHMFL)