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缤纷的颜料世界(篇Ⅳ):热烈的火红与深沉的炭黑

 roseforgreat 2016-09-01

导读

火焰的背后,是要以深沉的黑炭为依靠啊,红,黑,一个活跃,一个坚实,一个热烈,一个深沉。哪儿能找到这样的颜料,去描绘这样的红与黑呢?


热烈的火红深沉的炭黑

冬天,乡下人家的屋里,都烧起了温暖的火炉。熊熊的火焰在炉膛内热烈的跳跃,散发出光和热,如同红绸在舞动。

一、朱砂

一个美术老师曾和我说过,用砖头磨成的粉与水混合便可以制成中国画颜料中的朱砂。我当时相信了,竟无数次将砖头磨粉,掺水,但出现的总是沉淀,从未出现过均匀的颜料。直到上了初中喜欢上了化学,我才得知,原来朱砂绝非砖磨粉,而是体温计中的液态金属汞和硫磺的化合物硫化汞,中药店里的银朱也是它。它还有其他的名字:汞朱,辰砂。

朱砂有极为鲜艳的红色,还带着亮黄或蓝红的色光。朱砂有极高的遮盖力与着色力。是极受欢迎的颜料,古代,人们为了醒目,将朱砂涂在甲骨文的刻痕中,名曰“涂朱甲骨”,后来书画和印章中也用到朱砂。“丹青”中的丹,指的就是朱砂。朱砂具有极强的耐酸和耐碱性,只有王水才能溶解它。

3HgS 2HNO3 12HCl=3H2[HgCl4] 3S 2NO 4H2O.

朱砂的晶体属于六方晶系,但遇到光后会转化成等轴晶系,颜色会变深,变暗,甚至接近黑色。

朱砂是汞的化合物,那它的毒性又如何呢?古时,人们认为朱砂无毒,连《本草纲目》也不承认它具有毒性。到了清,人们对朱砂逐渐有了新的认识。《本草从新》中说:“独明用多用, 令人呆闷”而《本草经疏》中记载朱砂“若经伏火及一切烹、炼,则毒等砒硇,服之必毙”,证明了朱砂的属性。朱砂中的汞会损害多个系统,导致失眠、头晕、恶心、呕吐,甚至消化道出血,血压下降,心率紊乱、肾功能衰竭而死亡。

而朱砂受热会分解为汞和硫,HgS=加热=Hg S汞对人体有很大危害,这是众人皆知的。

虽然朱砂有剧毒,但只要不服用过量是问题不大的,所以朱砂也是被用在了油漆、油墨、印泥、橡胶等多种场合,用途算是比较广泛。

朱砂的生产方法可以由各种反应合成。这里,我们介绍两种:干法和湿法。

硫与汞通过加热反应来制取朱砂,便是干法了。经过研磨漂洗烘干粉碎,便制得朱砂。

S Hg=HgS

湿法即为用生石灰、硫、碳酸钾在水中加热,沸腾,制备多硫化钾,然后加入汞,用多硫化钾与汞反应生成朱砂。

朱砂鲜艳的红色

朱砂可药用

朱砂饰品

二、镉红

前面,我们讲到了汞的硫化物朱砂。而同样身为剧毒元素的镉,也有一份属于自己的红色。镉红,又名大红色素,是最坚牢的红色颜料,化学式为CdS·CdSe。

镉红的色调鲜艳,颜料中的硒化镉会影响到镉红的色调,一般情况下,硒化镉含量越高,红色色光就会越强,但当含量超过一定量时,颜色将会变成很深的绛紫色。镉红的遮盖力很强,三十克镉红便可以涂满一平方米的画布并将它完全遮盖。着色力自然也不会弱。镉红耐光、耐高温、耐大气影响。

这么优秀的颜料,价格自然不会低。受价格影响,镉红的应用并不广泛,仅仅被用于绘画、生产特殊油漆、搪瓷和为玻璃器皿着色。

朱砂的毒性我们提过了,那镉红的毒性又如何呢?首先,镉红遇酸会释放有毒的气体硫化氢和硒化氢。而由于镉的有害性,在欧洲,镉红颜料调配的涂料禁止使用在有生理和环境要求的场合。不过这些是出于镉这种元素的有害性和对环境的污染性考虑的,其实,由于镉红的不溶性,毒性并不大,LD50=10000mg/kg。不过,对含镉的颜料,还是要小心一些为好。CdS·HgS也可以作为一种镉红,不过毒性要大不少。

镉红的生产方法也有许多种,我们也是介绍干法和湿法。

湿法用到的原料是碳酸镉和硒硫化钠,将他们在溶液中反应,便得到了镉红。

而碳酸镉要把金属镉制成镉盐,用纯碱中和制得,硒硫化钠要用硒和硫化钠反应。

而干法则需要煅烧,先把15份硒和25份硫混合之后研磨,再加入100份碳酸镉。之后将混合物放在马弗炉中,以550℃~575℃的温度煅烧2小时即可制得。

提到镉,还有一种有害元素铅,他做成的红色颜料叫红丹,又叫铅丹,四氧化三铅,可以做中药,也是很有名的。


(上:镉红 下:红丹)

三、氧化铁红与氧化铁黑

前面介绍了三种颜料,刚好是对人体危害最大的汞、铅、镉三种元素的化合物。难道无毒的红色颜料很难找吗?这里,我们便讲一种对人体无害的红色颜料,氧化铁红。和前面讲到的氧化铁黄一样,氧化铁红也是氧化铁系的颜料,那我们也把他的另一个兄弟氧化铁黑也放在同一章介绍,同时顺带进行红到黑的过渡。

氧化铁红又名铁红、铁氧红、批荡红,是无水氧化铁,是铁锈或氧化铁黄脱水后的产物。氧化铁红是一种性价比最高且非常稳定的红色颜料,耐光,耐热,耐大气中的各种成分,碱和稀酸,即使是浓酸,也需要加热才能将它溶解。但是,氧化铁红不耐强酸,稀得盐酸就能与他反应。

氧化铁红遮盖力极强,只有炭黑可以超过他,8~10克铁红便可以遮住一平方米的画布。但是氧化铁红的颜色过深,不鲜艳。

氧化铁红的廉价、稳定决定了它用途广泛,可以和钛白媲美。首先,他被用在建筑、橡胶、塑料、油漆等工业,它也是高级精磨材料,适用于精密的五金器材的抛光,也用于光学玻璃的磨光、玉石珠宝的打磨。另外,铁红是粉末冶金的主要基料,可以用来冶炼磁性合金和合金钢。

前面讲过,氧化铁系颜料是可以相互转化的,所以铁红的制取方法十分简单。铁红的制取方法有许多,其中有两种都是其他氧化铁系颜料的转化。

我们讲的第一种方法,却与其他氧化铁系颜料没有任何关系,而用到的是绿矾,也就是常见的硫酸亚铁。把无水硫酸亚铁放在马弗炉中高温煅烧,就会发生下面的反应:

Fe2SO4=Fe2O3 SO2 SO3

第二个方法和第三个方法,都是用氧化铁系颜料煅烧得到的。第二种用的是氧化铁黄,在700~800℃下煅烧,第三种用到了氧化铁黑,煅烧温度是600~700℃。

Fe2O3.H2O=Fe2O3 H2O
2Fe3O4 1/2O2=3Fe2O3

那么,用到的氧化铁黑,又是一种怎样的颜料呢?氧化铁黑,其实我们在初中都学到过,就是铁在纯氧中燃烧的产物,一种带有磁性的黑色粉末,四氧化三铁。这种神奇的物质,作为颜料,遮盖力和着色力都很强,而且对光和大气的作用都很稳定。对碱耐性良好,但容易溶于稀酸。耐热性不佳,仅为100℃。

氧化铁黑用途十分广泛,可用于制造防锈漆,在建筑工业上可以制作人工大理石,纯度高的氧化铁黑可以用来涂敷录音带。

氧化铁黑的生产方法主要有两种;一是往硫酸亚铁溶液中加入纯碱,使溶液呈强碱性,同时通入空气,在90~95℃的温度下进行氧化:
3FeSO4 3Na2CO3 1/2O2=Fe3O4 3Na2SO4 3CO2

二是将铁盐和亚铁盐的溶液按一定比例混合后加减沉淀。然后加热并加入硫酸和氧化剂,使部分硫酸亚铁被氧化成硫酸高铁。最后,在溶液中加入碳酸钠溶液,生成四氧化三铁。

3FeSO4 H2SO4 1/2O2=Fe2(SO4)3 FeSO4 H2O
Fe2(SO4)3 FeSO4 4Na2CO3=Fe3O4 4Na2SO4 4CO2

用氧化铁红与氧化铁黑混合,可以得到氧化铁棕。

关于化学方程式的问题,箭头因为打不出来,所以里面基本没有气体或沉淀符号,大家可以根据文中所述自行脑中添加。



来源:百度贴吧—化学吧

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