化学与文物保护

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1、化学与文物保护文物指“历史遗留下来的在文化发展史上有价值的东西，如建筑、碑刻、工具、武器、生活器皿和各种艺术品。”文物是人类在历史发展过程中遗留下来的遗物、遗迹。各类文物从不同的侧面反映了各个历史时期人类的社会活动、社会关系、意识形态以及利用自然、改造自然和当时生态环境的状况，是人类宝贵的历史文化遗产。由于文物的久远历史和其在未被发现以前一般都没能得到妥善的保存，导致文物往往遭到破损或是极易破损。如何保护这些珍贵的文化遗产，是一个重要的课题。而保持民族文化特性，保护人类共同创造的文化遗产，是国际社会各个国家的共同要求。许多国家都为此而制定了保护文物的法律和

2、法规，加强了文物的保护和管理。我国是一个具有几千年灿烂历史的文明古国在人类历史发展的长河中，我们的先民留下了无数具有历史、艺术、科学价值的遗迹、遗物。这些绚丽的文物都是我国的历史瑰宝。“抢救、保护、利用管理”这些文物是我国考古与文物保护工作者的历史责任。文物保护和管理是国家文物行政管理部门的基本职能。国家通过法律、行政、经济、教育和科学技术等手段，协调、处理文物保护与国家各部门、各社会团体以及人民群众的关系，并通过全面规划、综合治理，制止和防止人为的与自然力对文物的破坏和损害，达到保护文物的目的。文物保护涉及人文和自然科学的许多领域如物理、化学、生物、地质

3、、环境。其中以化学领域为最。没有化学的手段，要保障出土的文物不生锈、腐朽、变色是很难想象的。要想保护好一件文物，首先需要明确它的成分，才能够制订合理的保护计划。通过传统的化学分析手段，在大部分情况下可以明确文物的化学组成。例如：司母戊鼎是商后期王室祭器。长方形腹、立耳柱足是迄今为止最大最重的青铜时期少见的大型器物。腹内铭文"司母戊"是商王文丁为祭祀其母所铸。一九三八年春在离河南安阳武官村大墓西南八十米处吴培文祖坟地中出土面世。　　一九九零年夏在对司母戊鼎保护的过程中发现位于该鼎铭文背面右上方处(鼎腹北外右上方)有一块13×15cm不规则形状的砖红色的锈。从

4、锈的外型上来看呈块状集合体，很象铁的氧化物。因为褐铁矿(Fe2O3.3H2O)、针铁矿(Fe2O3.H2O)的形状多呈葡萄状、土状集合体。但是，青铜器在土壤与大气中常年氧化腐蚀过程产生的另一种腐蚀产物赤铜矿(Cu2O)也呈红色。同时在司母戊鼎南腹内中部、腹左上部等处均发现此种锈样。首先从该处取少许锈样做定性分析来判断锈蚀物是铁锈？锡盐？铜盐?试样分别溶解在1:1HCl、1:1HNO3的溶液中。　　试样溶于1:1HNO3溶液中呈无色，溶解完全，无沉淀生成。　　溶液呈无色说明溶液中无二价铜离子存在。　　溶液溶解完全说明反应过程中无偏锡酸生成。　　锈样溶于盐酸溶

5、液中溶液呈黄绿色，加入硫氰酸铵后有红色沉淀生成。　　Fe2O3+6HCl=2FeCl3(黄色)+3H2O　　Fe3++CNS-→[Fe(CNS)]2+(血红色)　　通过以上两组定性分析试验，砖红色锈样溶于盐酸溶液中呈三价铁离子黄色，溶于硝酸溶液中未发现二价铜离子和水合偏锡酸(H2SnO3)存在。定性鉴定后初步判断该锈蚀物为三价铁离子。之后又进一步对该物质进行了定量分析。定量分析采取重铬酸钾法。　　首先用万分之一天平准确称取锈样放置在200mL容量瓶中用20mL1:1盐酸溶样　　Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O　　FeCl3+Cl-=〔FeCl4

6、〕-(黄色)　　　生成易溶于水的络离子，用二氯化锡将三价铁离子还原成二价铁离子用0.05NK2Cr2O7滴定。　　Sn2++2Fe3+=2Fe2++Sn4+　　6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O　　通过定量分析进一步判断鼎腹北外右上方砖红色锈蚀层是铁的氧化物Fe2O3=62.27％。除此之外，高科技的近代分析技术的应用增强了对文物的成分和结构进行分析的能力，如，原子发射光谱(AES)，电感祸合等离子体发射光谱(ACP/AES)，原子吸收光谱(AAS)，X射线荧光分析(XRF)，质子激发X射线荧光分析(PIXE)，中子活化

7、分析(NAA)等已用于陶瓷，玻璃，釉料，颜料，金属，合金，纸张，骨质等成分分析。核磁共振(NMR)，色质联谱(GC/MS，LC/MS)，红外吸收光谱(IR)，激光拉曼光谱(NRS)，X射线衍射分析(XRD)，顺磁共振(ESR)，已用于宝石，陶瓷，有机物，羊毛，丝绸，皮革，纸质材料等的结构分析。光学显微镜(偏光，金相显微镜)，扫描电子显微镜(SEM)，透射电子显微镜(TEM)，显微分光光度计及图象分析系统，电子探针(EPA)，光电子能谱(ESCA)，俄歇电子能潜(AES)等，已用于釉料，陶瓷，金属，纺织品，木材，岩石，纸张，古生物样品，金属锈层等的微观形态及

8、表面分析。这些物理与化学结合的手段，不仅有利于对文物的保护，也有利