青铜器什么时候走向成熟（华夏就已经掌握了现代化学技术吗）

近代以来，我国考古行业发展迅猛，出土了大量的青铜器，光国家级的青铜器就有140多万件，那这些青铜器是如何制造的？又是如何能保留至今呢？今天跟大家一一道来。

自然界中铜（Cu）都是以化合物的形式存在，而青铜器皿，铜以单质形式存在。要想化合物中的铜转化为单质铜必须发生化学反应。化学变化是指相互接触的分子间发生原子或电子的转换或转移，生成新的分子并伴有能量的变化的过程，其实质是旧键的断裂和新键的生成。换句话说，在能够制造青铜器的年份已经掌握了这种化学反应。古人虽然不知道这种化学反应方程式，但是从大量出土的青铜器可以看出，人们已经掌握炼铜的技术。铜在古代被用于制作器皿，武器等等，有着很重要的用途。现代社会依然如此，铜冶炼行业是国民经济中的基础性行业，在电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域有着广泛的应用，熟练掌握炼铜术也是国之根本。

自然界中铜可分为3类，（1）硫化矿，如黄铜矿（CuFeS2）、斑铜矿（Cu5FeS4）和辉铜矿（Cu2S）等。（2）氧化矿：如赤铜矿（Cu2O）、孔雀石[Cu₂(OH)₂CO₃]、蓝铜矿[2CuCO3·Cu(OH)2]、硅孔雀石（CuSiO3·2H2O）等。（3）还有自然铜即铜矿石。当然现代炼铜技术已经很发达，通过火法炼铜，电解铜，湿法练铜等技术已经十分成熟。

中国古代最初是使用自然铜，商代早期已能用火法炼制铜锡合金的青铜，首先选取铜含量较高的铜矿石，加入熔剂，再放在炼炉内，造锍熔炼。取精炼锍熔，弃去炼渣，即得初铜。初铜仍比较粗，需再经提炼才能获得纯净的红铜。以黄铜矿为例，首先把精矿砂、熔剂（石灰石、砂等）和燃料（焦炭、木炭或无烟煤）混合，投入“密闭”鼓风炉中，在1000℃左右进行熔炼。化学反应方程式如下：

2CuFeS₂ O₂=Cu₂S 2FeS SO₂↑

2Cu₂S 3O₂=2Cu₂O 2SO₂↑

2Cu₂O Cu₂S=6Cu SO₂↑

但这种冶炼出来的铜质地较软，熔点也很高（1084℃），也就是是不能直接用于制造器皿或者武器的。但是工匠偶然发现，当混合其他原料（锡，铅等化学元素）一起合成的时候，会增加产物的硬度，而且熔点也会降低（800℃左右，方便炼造），这极大的引起了人们的注意，于是就有了合金的产生。我想这位工匠放到现代也会是个优秀的化学家，实验做得不错。

这合金就是铜与锡，铅化学元素的组合。合金刚制作出来的时候，接近黄金的颜色，是以在古代称这种合金为“吉金”，象征珍贵和吉祥，《墨子》一书在提到大禹铸九鼎时写道：“使蜚廉采金于山川，而陶铸之于昆吾”。这里所说的“采金”就是指开采铜矿取得铸鼎所需的青铜。这种合金在空气中放置一段时间后会变为青绿色，故现代也称青铜。青铜器是现代人的叫法，古人对它没有这样的称呼。吉金（青铜器）一直是上层社会使用的奢侈品，它的拥有者是地位崇高的王室贵族。吉金更是神权和政权的象征物，一些重器更是镇国之宝，它们的得与失往往是一个国家兴衰的标志。

由于制作青铜器时，锡、铅所占的比例不同，青铜器成形后所呈现出的颜色也不尽相同。通常情况下青铜器的颜色主要是由锡的含量来决定的，铅在一定程度上影响了青铜器的色泽，一般有金黄色、橙黄色、浅黄色、灰白色等。当然了，受到冶炼技术和设备限制，在熔料、浇铸过程中，难免在铜液中混入杂质，也会影响色泽。

那现如今出土的青铜器，为什么不都是青绿色呢？比如“秦陵一号铜车马”铜车马的车身泛着幽幽的青光，而马身上却还遍布着黄褐色的锈迹，曾侯乙墓的编钟是青绿色的，著名的四羊方尊又好像是黑色的，都是青铜器，为什么颜色有这么大的差别呢？

青铜器被长期埋藏于地下，与土壤中的水、空气还有微生物接触，如土壤中的无机盐、硫化物以及大气中的二氧化硫、二氧化碳、氧等的影响铜锈的成分十分复杂，简单而言是铜的碳酸化合物、氧化物，硫化物与氯化物的混合。但锈也不都会对铜器造成伤害。我们将青铜器发掘出土以后，经过除锈处理，去除有害锈，留下一些无害的锈作为天然的致密保护层，保护铜器免受进一步的伤害。这几种不同的铜锈大多是偏青黑的颜色。

2Cu O2 H2O CO2═阴暗潮湿的环境═Cu2(OH)2CO3（铜绿,浅绿色）

所以"青铜"的颜色是由它的锈色决定的，氧化铜（黑锈）多一点就相对发黑，如果是碱式碳酸铜就是青绿色，如果是有害的氯化铜那就是一种接近草绿的颜色了。青铜器上的红锈为氧化亚铜，为氧化铜，兰色为硫化铜，灰白色为氯化铜等。这些铜锈对青铜器的影响也不一样。其中氯化亚铜和碱式氯化铜对青铜器是有害的。这些锈为白绿色，呈粉末状，故称“粉状锈”。

总之，这种青铜器历史的记载也是中国化学科学的最终发展进程，是文明进步的一种见证。