化学
赏艺术品文化析原理
优秀初中生科学营
“艺术中的化学”
成果展示（一）
艺术作品在我们的生活中无处不在，仔细品读，不难发现其中会蕴含着丰富的化学内容与科学原理。化学之美不仅美在其外,更深藏于内。化学原理与定律可以用高度简练、概括、准确的语言,揭示艺术作品中呈现的物质纷繁芜杂的变化。
在我校组织的“优秀初中生科学营”线上体验活动中，学生们在探索化学知识奥秘的同时也领略到了化学与生产生活的紧密联系，在老师的引领下去挖掘存在于我们身边的化学相关知识，在收到的上千份学生作品中，我们进行了汇总与评价，以优秀成果展示的形式分享，以便学习与交流。
科学营
艺术中的化学
吉化九中九年七班李岳洋
《千里江山图》是北宋代王希孟的书画作品，是中国十大传世名画之一。
该画将烟波浩渺的江河、层峦起伏的群山构成了一幅美妙的江南山水图，渔村野市、水榭亭台、茅舍草庵等静景穿插捕鱼划船赶集等动景，恰到好处，刻画细微，人物栩栩如生。
画中山石先以墨色勾皴，后施青绿重彩，用石青石绿烘染山峦顶部，显示青山叠翠。江河勾出水纹，与色彩形成反差对比。用赭色为衬托，使石青，石绿颜色在对比中更加鲜亮夺目。石青石绿是矿物颜料，本来覆盖性就很强，经层层叠加，质感凝重，与整幅画的墨青、墨绿基调浑然一体，鲜艳而不媚俗。
而这幅山水画历经千年风雨仍旧色彩鲜艳的秘密就在它的颜料中：他们的原料多为天然矿石或植物磨制而成，这些矿石大多色泽纯净，色彩稳定，耐受阳光和温度的变化，因而能够保持长时间的鲜艳不褪色。
例如：石绿：孔雀石
花青：蓝铜矿
朱砂：硫化汞，又称辰砂
银朱：又称紫粉霜，是我国古代最早发明的化学颜料。
而与此类似的还有古代的炭画，墨的主要成分是碳。而在常温下，碳的化学性质不活泼，不易于其他元素发生化学反应。因此用墨书写的字画也能够保存较长时间不褪色。
化学在我们的生活中无处不在，而艺术作品也因化学有了更好的展现。化学不仅是一门学科，它还蕴藏了先人的智慧与生活的艺术美。
陶瓷艺术中的化学
江城中学三年四班孙钰尧
三彩胡人牵骆驼俑
化学在陶瓷艺术中无处不在，比如在享誉中外的唐三彩中，化学不仅为唐三彩增添了绮丽的颜色，也为它提供了优美的线条。在下面的三彩胡人牵骆驼俑中，化学就与唐三彩碰撞出了灿烂的火花。
唐三彩，是汉族古代陶瓷烧制工艺的珍品，是唐代低温彩釉陶器的总称，以黄、白、绿为主要釉色，所以称为“唐三彩”。唐三彩是一种多色彩的低温釉陶器，虽然名叫“三彩”，但并非专指三种色彩，除了胎体的白色之外，铅黄、绿、青三彩最为普遍，在三彩的调配技法上，也最富艺术的韵味。唐三彩不仅展示了唐代各种实际生活所应用的器物，还把当时社会生活的形态很完备的呈现出来。
唐三彩的烧制过程，也就是黏土变成陶的过程，采用的是二次烧成法。
二次烧成法简介：它的胎体是用白色的粘土制成，在窑内经过－℃的素烧，将焙烧过的素胎经过冷却，再施以配制好的各种釉料入窑釉烧，其烧成温度约℃。
一、第一次烧制——塑胚并烧制：
1.构成胎体主要原料：黏土，以高岭土为主。粘土中需要添加石英和长石。石英在陶瓷生产中的作用：石英利于施釉。高温时石英部分溶解于液相，增加熔体的粘度，釉料中，SiO2是玻璃质的主要成分，耐化学侵蚀性，提高料的熔融温度与粘度。长石在陶瓷生产中的作用：在高温下熔融，形成粘稠的玻璃体，是坯料中碱金属氧化物的主要来源，熔融后的长石熔体能溶解部分高岭土分解产物和石英颗粒；液相中Al2O3和SiO2互相作用，提高瓷体的机械强度和化学稳定性。在釉料中做熔剂，形成玻璃相。
2.第一次烧制：黏土的主要成分是二氧化硅(SiO2)，还有氧化镁（MgO）、碳酸钙（CaCO3）和三氧化二铝(Al2O3)，在大约℃条件下，它们之间会部分进行化学反应，生成硅酸钙和硅酸铝，并融合在一起形成坚硬的陶。
化学方程式：Al2O3+SiO2高温=Al2SiO5
CaCO3+SiO2高温=CaSiO3+CO2↑
二、第二次烧制——上釉并烧制：
1.釉：釉的溶剂主要是碳酸盐和氧化铅
① 碳酸盐的作用及变化：我国古代陶釉的主要助熔剂主要化学组成CaCO3，高温下发生分解反应，放出二氧化碳
反应方程式CaCO3高温=CaO+CO2↑
② 氧化铅的作用：低温釉料，釉上彩的熔剂，增加高温流动性，扩大釉熔融范围，提高釉面光。
2.着色剂：主要是各种金属离子(铜、铁、钴等)的氧化物，如黄丹，密佗僧:PbO（2Pb3O4=6PbO+O2↑），黑铅:Pb2O过度态，铅白(碱式碳酸铅):(PbCO3)2·Pb(OH)2，黑色主要是CuO，黄褐色主要是Fe2O3，蓝色主要是Co2O3。
由于铅釉的流动性强，在烧制的过程中釉面向四周扩散流淌，各色釉互相浸润交融，形成自然而又斑驳绚丽的色彩，也就造就了具有中国独特风格的传统工艺品。
二次烧制后，驰名中外的唐三彩就大功告成了！
三、窑烧的应用
窑烧不仅在唐三彩上有应用，在青花瓷和其他陶瓷艺术品上也有广泛应用。
四、我的作品
学习了唐三彩，我也自己动手制作了陶土作品，看着自己的作品，成就感满满哒！
没想到唐三彩上有这么多化学知识，化学隐藏在生活的每一个角落，让我们用心学习化学，让生活变得更美好！
漆器艺术中的化学——铁元素构成的红黑美学吉林五中三年八班王月恒
铁是一种分布较广的金属元素，占地壳含量的4.75%，位居地壳含量第四，仅次于氧、硅、铝。纯铁是白色或者银白色的，但是长期以来人们把它叫做“黑色金属”，其实是因为铁表面常常覆盖着一层主要成分为四氧化三铁的黑色保护膜。铁有多种多样的氧化物，且能表现出不同的颜色，作为颜料可用于不同形式的艺术作品中。本文在介绍铁的氧化物性质基础上，重点分析漆器艺术中铁元素的应用及其化学演变过程，并简要介绍它在瓷器艺术中的应用。
一、铁的化学性质及其多彩的氧化物铁的原子序数为26，铁单质化学式为“Fe”，平均相对原子质量为55.，其化合价有0价、+2价、+3价、+4价、+5价和+6价，其中，+2价和+3价较常见1。常见的铁的氧化物有FeO、Fe2O3、Fe3O4等。其中Fe2O3在自然界中多以配合物的形式出现，配体的不同使Fe2+、Fe3+的电子能级间隔有所差异，造成能级跃迁时释放出不同的光子能量作用于人眼，因此能呈现出不同的颜色。这也是氧化铁颜料有氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁黑三种基本颜色的原因2。表1铁的重要氧化物的性质
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗称
--
铁红
磁性氧化铁
色态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
铁的价态
+2
+3
+2、+3
稳定性
不稳定
稳定
稳定
是否为碱性氧化物
是
是
否
氧化性
高温时，与C、CO或H2反应，被还原生成铁（炼铁原理）
氧化铁颜料在工业生产中可采用湿法制取。具体过程如下，首先，将一定量的5%硫酸亚铁溶液与过量氢氧化钠溶液迅速反应，见公式(1)；然后，在常温下通入空气，使之全部变为红棕色的氢氧化铁胶体溶液，作为沉积氧化铁的晶核，见公式(2);第三步，以氢氧化铁晶核为载体，以硫酸亚铁为介质，加入金属铁，在温度75～85℃下通入空气，硫酸亚铁与空气中氧气作用生成氧化铁（Fe?O?，即铁红）沉积在晶核上，见公式(3)，溶液中的硫酸根又与金属铁作用重新生成硫酸亚铁，见公式(4)，同时，新生成的硫酸亚铁再被空气氧化成铁红继续沉积，这样循环至整个过程结束，最终得到红色氧化铁。另外，除了氧化铁红，通过混合还可形成氧化铁棕、氧化铁橙、氧化铁绿等其它颜色。氧化铁棕由氧化铁红、氧化铁黑和氧化铁黄混合而成；氧化铁橙是由氧化铁红和氧化铁黄混合而成；氧化铁绿是由蓝色的酞菁蓝和氧化铁黄混合而成。图1颜色各异的氧化铁颜料
二、铁氧化物在漆器艺术中的应用及化学原理1、漆器艺术介绍漆器是用漆涂在各种器物的表面上所制成的器具。在中国古代，它服务于日常生活和祭祀，能够满足防腐、防蛀、保温等功能性需求。随着社会经济、文化的发展和繁荣，漆器在现代已成为一个极具特色的艺术门类，发展出包括福州的脱胎漆器、厦门的髹金漆丝漆器、广东晕金漆器、扬州螺钿漆器、稷山螺钿漆器、山西平遥推光漆器、成都银片罩花漆器、安徽屯溪犀皮漆器、北京剔红漆器、台湾南投县黑髹漆器等著名的漆器工艺。在国外，日本自从唐代学习并获取漆器工艺后，漆器文化得到发扬光大，如“轮岛涂”、“玉虫涂”等，被西方誉为“漆器艺术的国度”。漆器具有丰富的文化内涵和高雅的艺术感染力，多见于一些传统、正式的场合，因此不管是哪种漆器，其设计、风格以及外观多呈现出复古的氛围。而从古至今黑红二色一直是漆器的基础颜色，比如彩绘漆几何纹方耳杯（战国楚国）、彩绘漆鱼纹耳杯（西汉）、剔红杜甫诗意图圆盒（明永乐）、剔红观鹅图笔筒（清嘉庆）等。2、漆器红黑颜色与铁的氧化物漆器所使用的大漆（或称生漆）是从漆树割取的天然液汁，大漆的使用可以追溯到古老的多年前，主要由漆酚、漆酶、树胶质及水分构成，属于天然树脂的一种，是天然的涂料3。生漆刚刚流出来的时候是乳白色，但和空气接触后发生氧化会逐渐变成褐色，继续氧化就会变为黑色。为了获得红色的漆，多采用在天然获取的乳白色生漆里面加入含有Fe(OH)3的添加物。索予明所著的《蒹葭堂本髹饰录解说》中提到，“古代漆工在漆中加铁锈水，和近代加Fe(OH)3是同样的原理”4。铁锈水主要由三氧化二铁水合物（Fe?O?·XH?O）和Fe(OH)3组成。铁锈的生成过程如公式(5)～(7)：因此，随着不断的打磨、手掌推光和时间的推移，漆器有瓷器上了层厚厚的釉的感觉，红色愈发鲜艳，光亮如镜，愈久弥新。
三、铁氧化物在瓷器艺术中的应用铁元素还是瓷器中主要的呈色剂之一，在釉中加入适量的铁元素，经过烧制，瓷器就会呈现不同的颜色。含铁量越高釉色越深，升到10%后，釉面呈近乎纯黑色。东晋时期德清窑黑釉瓷器含氧化铁高达8%，故烧成后，釉面产生色黑如漆的效果。从这件唾壶的胎釉特征看，釉面肥厚，堆积欲滴，非常莹润有光泽。而唐代的黑釉瓷器含铁量近乎于10%，非常接近纯黑色。瓷坯中所含的有机物、碳酸盐、硫酸盐以及铁的氧化物等，大都在陶瓷烧制过程的中温阶段（～℃）发生氧化与分解，同时伴随有晶型的转变、结构水排除以及一些物理变化5。上述化学反应方程式如下：在此阶段将有害的FeS2氧化成Fe2O36，排除SO2，可以保障后续釉面熔融时不再含有并逸出SO2，造成瓷体表面气泡。并通过此途径还可以获得所需的红褐色或黑色。铁的氧化物所制成的无机彩色颜料，具有粒径均匀整齐、色调美观耐久、耐日光曝晒和气候变化、耐锈防腐蚀、价廉无毒、优良的着色和应用性能等优点，从古至今广泛用于建筑、雕塑、陶瓷、绘画、漆器等各个艺术领域。除了铁元素，人类在生活过程中已从大自然中发现了五颜六色的颜料。比如：黑色的彩陶图案是碳、红色的朱砂是硫化汞、绿色的硫化铜、蓝色的氧化钴等等。正是因为这些材料的发现和提取，才凝结成了我们辉煌灿烂的艺术文化。1百度文库：铁单质的性质.