那一抹“藍(lán)色”

張年寶

摘要：藍(lán)色是一種易見、易得，讓人心情舒暢愉悅色彩。藍(lán)色顏料發(fā)展的歷史非常悠久，文章介紹了歷史上有典型意義的幾種藍(lán)色顏料的來源和制備方法，通過對(duì)歷史的研究進(jìn)而去激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，讓學(xué)生去還原藍(lán)色顏料制備的過程，制備出屬于自己的“藍(lán)色”，讓學(xué)生對(duì)藍(lán)色的理解進(jìn)入一個(gè)新的境界。

關(guān)鍵詞：藍(lán)色；歷史；普魯士藍(lán)；中國藍(lán)；藍(lán)曬

文章編號(hào)：1008-0546（2016）09-0089-02 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.09.031

藍(lán)色是一種有悠久歷史的顏色，中國歷史上出現(xiàn)過不同種類的藍(lán)色顏料，如先秦至兩漢時(shí)期的中國藍(lán)，北魏時(shí)期用于莫高窟壁畫的青金石，唐代開始使用的石青，元代青花瓷使用的蘇麻離青，清代古建筑彩繪中的藍(lán)色顏料等[1]。在古代，藍(lán)色并不是常見的顏色，只有在阿富汗發(fā)現(xiàn)一種礦是藍(lán)色，它非常稀少并珍貴，當(dāng)時(shí)的價(jià)格超過黃金。后來在國外發(fā)現(xiàn)了埃及藍(lán)、瑪雅藍(lán)加上國內(nèi)發(fā)現(xiàn)的中國藍(lán)，18世紀(jì)晚期以前的人類，僅有的三種人工合成藍(lán)紫色顏料，其意義甚至超過造紙術(shù)和指南針，這意味著早在2700年前，就開始人工合成無機(jī)化學(xué)物質(zhì)。學(xué)生對(duì)于藍(lán)色有一種天然的喜好，生活中，天空是藍(lán)色，海水是藍(lán)色，部分人種的眼睛是藍(lán)色的，學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)接觸到的硫酸銅溶液是藍(lán)色的，氫氧化銅沉淀是藍(lán)色的。當(dāng)學(xué)生了解藍(lán)色顏料的歷史后，他們的學(xué)習(xí)欲望被完全激發(fā)出來。

一、藍(lán)色顏料的歷史

1. 埃及藍(lán)與中國藍(lán)

埃及藍(lán)和中國藍(lán)由于地域環(huán)境的限制，所使用的原料是有所差異的。埃及藍(lán)的主要成分為CaCuSi4O10，使用的原料為二氧化硅，氧化銅，碳酸鈣和碳酸鈉（助融劑），溫度控制在溫度范圍在800℃～1000℃之間，反應(yīng)數(shù)小時(shí)之后得到的，所發(fā)生的反應(yīng)為：

CaCO3→ CaO+ CO2↑

750℃左右： CaO +SiO2→ CaSiO3

850℃左右： CaSiO3+ CuO+ 3SiO2 →CaCuSi4O10

中國藍(lán)的的成分為BaCuSi4O10原料為孔雀石（含銅），重晶石（含鋇）氧化鉛（助融劑）溫度控制在900℃～1100℃反應(yīng)數(shù)小時(shí)后獲得的。

2. 蘇麻離青

蘇麻離青屬低錳高鐵類鈷料，在適當(dāng)?shù)幕鸷驘煜鲁尸F(xiàn)出藍(lán)寶石般的鮮艷色澤。在伊拉克的奧曼和黑加北部有豐富的鈷礦，在阿巴西時(shí)代（758—1258年）當(dāng)?shù)厥褂靡呀?jīng)很廣泛。具體是什么時(shí)間鈷藍(lán)料被商人帶到中國不得而知，但從元代以及明代等中國早期青花瓷特殊的發(fā)色，并結(jié)合文獻(xiàn)及現(xiàn)代化學(xué)分析，可以明證蘇麻離青即是來自伊拉克薩馬拉的鈷藍(lán)料。青料中鈷、鐵、錳三種著色元素的共同作用，形成了青花的色調(diào)。

3. 普魯士藍(lán)

18世紀(jì)有一個(gè)名叫狄斯巴赫的德國人，有一次，將草木灰和牛血混合在一起進(jìn)行焙燒，再用水浸取焙燒后的物質(zhì)，過濾掉不溶解的物質(zhì)以后，得到清亮的溶液，把溶液蒸濃以后，便析出一種黃色的晶體。當(dāng)?shù)宜拱秃諏⑦@種黃色晶體放進(jìn)三氯化鐵的溶液中，便產(chǎn)生了一種顏色很鮮艷的藍(lán)色沉淀。狄斯巴赫經(jīng)過進(jìn)一步的試驗(yàn)，這種藍(lán)色沉淀是一種性能優(yōu)良的顏料。該反應(yīng)方程式：

3K4Fe（CN）6+ 4FeCl3→ Fe4[Fe（CN）6]3+ 12KCl

普藍(lán)的著色力十分強(qiáng)，色彩透明而寒冷，耐光力也很好，是非常重要的藍(lán)色繪畫顏料，可和黃色拼混出各種綠色，但普藍(lán)的弱點(diǎn)是極不耐堿，遇到堿性物質(zhì)時(shí)其色彩就會(huì)分解褪色成棕褐色。

藍(lán)色顏料還有很多，除了以上介紹的外，還有群青（Na6Al4Si6S4O20由硫磺、粘土、石英、碳等混合燒制成），酞青藍(lán)（C32H16CuN8），天藍(lán)（CO2SnO4）等在此我們不一一涉及，但通過對(duì)這些顏料的了解，我們可以讓學(xué)生了解藍(lán)色顏料的發(fā)展歷史和制作方法，體驗(yàn)古代勞動(dòng)人民的智慧，領(lǐng)略現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)習(xí)和探究的欲望。

二、制備藍(lán)色顏料

學(xué)生分組的方式去制備一種藍(lán)色顏料，他們非常積極，先在組內(nèi)進(jìn)行分工，有的同學(xué)去查資料，有的去購買原材料，有的準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)儀器，一起討論實(shí)驗(yàn)的方案。通過學(xué)生的討論，結(jié)合原料的來源和實(shí)驗(yàn)室提供的條件的情況下，他們提出了制備以下幾種藍(lán)色顏料的方案。

1. 制備普魯士藍(lán)

（1）稱取15g鐵氰化鉀于500mL燒杯中加入200mL水?dāng)嚢枞芙狻?/p>

（2）稱取13g三氯化鐵于500mL燒杯中加入200mL水?dāng)嚢枞芙狻?/p>

（3）將上述兩溶液混合后，攪拌約30s。

（4）迅速將混合物倒入布氏漏斗進(jìn)行抽濾。

（5）將所得固體在烘箱中烘干即可得到黑藍(lán)色的固體。

實(shí)驗(yàn)過程中反應(yīng)非常迅速，現(xiàn)象非常明顯，當(dāng)沉淀完全時(shí)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己得到的固體幾乎是黑色的時(shí)候，都感覺自己的實(shí)驗(yàn)失敗了，可是當(dāng)把“黑色”固體涂抹在紙上，那鮮明的藍(lán)色使得每個(gè)學(xué)生臉上都洋溢著快樂和開心。

2. 還原中國藍(lán)

當(dāng)學(xué)生進(jìn)行還原中國藍(lán)時(shí)，他們遇到了很多的困難，手頭的資料只有：“中國藍(lán)的的成分為BaCuSi4O10原料為孔雀石（含銅），重晶石（含鋇）氧化鉛（助融劑）溫度控制在900℃-1100℃反應(yīng)數(shù)小時(shí)后獲得的”。沒有原料的配比，沒有反應(yīng)時(shí)間，沒有加工工藝。

這沒有難倒學(xué)生，他們先嘗試著寫出了反應(yīng)方程式：

BaSO4+CuO+4SiO2→BaCuSi4O10+SO2↑

在實(shí)驗(yàn)的過程中先采取按照物質(zhì)的量比1∶1∶4，反應(yīng)2小時(shí)（加入約1%的氧化鉛助融），他們得到了紫黑色的固體，在這個(gè)基礎(chǔ)上將實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分組，一組提高硫酸鋇的含量，另外一組適當(dāng)提高氧化硅的含量。通過嘗試調(diào)整原料的配比，發(fā)現(xiàn)適當(dāng)提高BaSO4含量有利于獲得藍(lán)色的顏料。可是他們發(fā)現(xiàn)無論怎么調(diào)整配比，他們的藍(lán)色總不是那么純粹。通過查閱資料發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中所使用的酒精噴燈的極限溫度大概在1000℃左右，在1000℃傾向于形成紫色的物質(zhì)也就是常說的“漢紫”，離形成藍(lán)色的溫度還有一段差距，在調(diào)整好了配比，溫度后所獲得藍(lán)色顏料的品質(zhì)有大幅度提高。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生很辛苦也很開心，在整個(gè)過程中教師沒有進(jìn)行任何知識(shí)方面的指導(dǎo)，只是和學(xué)生一起去解決問題，一起體驗(yàn)整個(gè)過程中快樂。當(dāng)學(xué)生看到自己制造出的顏料時(shí)，他們歡呼雀躍，相互擁抱在整個(gè)過程中，教師也很快樂，能夠更加清楚正確的擺正老師的位置，更清楚的認(rèn)識(shí)，什么是“做中學(xué)”，什么是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的源動(dòng)力。

三、意外的收獲

在進(jìn)行藍(lán)色實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生通過文獻(xiàn)調(diào)查發(fā)現(xiàn)， 1842年約翰·赫歇爾發(fā)明了藍(lán)曬法，在網(wǎng)絡(luò)上有很多通過藍(lán)曬法獲得的照片，那淡淡的復(fù)古味道，學(xué)生喜歡極了，很多學(xué)生都向往擁有一張藍(lán)色的照片。為了得到屬于自己的藍(lán)色照片，學(xué)生們積極行動(dòng)起來，他們?nèi)W(xué)習(xí)photoshop，學(xué)習(xí)制作照相的負(fù)片并打印膠片，自己動(dòng)手配制檸檬酸鐵銨光敏溶液，該溶液在紫外光的照射下，發(fā)生下列反應(yīng)：

2Fe3++C（OH）COOH（CH2COOH）2→2Fe2++

CO（CH2COOH）2+CO2+2H+

在該過程中Fe（Ⅲ）還原為Fe（Ⅱ）和檸檬酸被氧化為丙酮二酸，然后加入鐵氰化鉀和二價(jià)鐵反應(yīng)生成普魯士藍(lán)，由于普魯士藍(lán)不溶于水，將所得到的照片在蒸餾水中充分的沖洗就可以得到藍(lán)色的照片。學(xué)生拿到這張照片后，立即用相機(jī)把它拍下來，上傳到自己的博客和空間里。看著學(xué)生那開心的樣子，教師也體會(huì)到只有貼近生活，讓學(xué)生學(xué)習(xí)有用的化學(xué)，值得學(xué)生回味和體會(huì)的知識(shí)，學(xué)生才會(huì)有興趣學(xué)習(xí)，也只有這樣才能學(xué)得快樂和輕松，才能對(duì)化學(xué)學(xué)科有更新和更高的定位。

學(xué)生自己投入學(xué)習(xí)中去，他們會(huì)發(fā)現(xiàn)很多自己感興趣的事情，有學(xué)生對(duì)光敏溶液感興趣，這是一個(gè)在光照射下發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，那么從理論上講，利用該溶液可以制造出光感電池，最后有學(xué)生就利用檸檬酸鐵銨做出一個(gè)微型的光敏電池。

通過不同的方式和途徑去激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，并讓學(xué)生學(xué)習(xí)有用的化學(xué)是值得我們老師終生追求的目標(biāo)。在本次活動(dòng)，我深切的感受到作為教師，更多應(yīng)該做一個(gè)觀察者、前瞻者和合作者，而不是一個(gè)知識(shí)的灌輸者，只有這樣學(xué)生的學(xué)習(xí)能力才會(huì)有長足的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 紀(jì)娟，張家峰.中國古代幾種藍(lán)色顏料的起源及發(fā)展歷史[J].敦煌研究，2011， 6