El púrpura Han y el azul Han (también llamados púrpura chino y azul chino ) son pigmentos sintéticos de silicato de cobre y bario desarrollados en China y utilizados en la China antigua e imperial desde el período Zhou occidental (1045-771 a. C.) hasta el final de la dinastía Han ( c. 220 d. C. ).
La azurita era el único pigmento azul natural utilizado en la China primitiva. Parece que en la China primitiva no se utilizaba un pigmento púrpura natural y fue la primera en desarrollar uno sintético. [1]
El azul Han en su forma pura es, como su nombre lo indica, azul.
El púrpura Han en su forma pura es en realidad un azul oscuro, que se acerca al índigo . Es un púrpura en la forma en que se usa el término en inglés coloquial , es decir, es un color entre rojo y azul . Sin embargo, no es un púrpura en la forma en que se usa el término en la ciencia del color , es decir, un color no espectral entre rojo y violeta en la "línea de púrpuras" en el diagrama de cromaticidad CIE . Quizás la designación más precisa para el color sería llamarlo "índigo Han", aunque también podría considerarse como un tono brillante de ultramar (clasificando al ultramar como un color y no como un pigmento).
El color púrpura que se observa en las muestras de púrpura Han se crea por la presencia de óxido de cobre (I) rojo (Cu 2 O) que se forma cuando el púrpura Han se descompone (el rojo y el azul forman el púrpura). [2] La descomposición del púrpura Han para formar óxido de cobre (I) es [3]
Por encima de 1050 °C, el óxido de cobre (II) CuO se descompone en óxido de cobre (I): [3]
Tanto el púrpura como el azul de Han son silicatos de bario y cobre (que contienen bario , cobre , silicio y oxígeno ). Sin embargo, difieren en su fórmula, estructura y propiedades químicas.
El púrpura Han tiene la fórmula química BaCuSi 2 O 6 .
El púrpura Han tiene una estructura en capas con silicatos de 4 anillos aislados y contiene un enlace cobre-cobre que hace que el compuesto sea más inestable que el azul Han (los enlaces metal-metal son raros). [2] [4]
El azul Han tiene la fórmula química BaCuSi 4 O 10 . En 1993, se descubrió que se encuentra de forma natural como el raro mineral effenbergerita . [5]
El azul Han, al igual que el púrpura Han, tiene una estructura en capas con silicato que forma el marco estructural. Sin embargo, el azul Han es más estable debido a características estructurales como
El púrpura y el azul son similares en muchas de sus propiedades físicas, lo que permite mezclarlos, pero difieren en sus propiedades químicas. [2]
En 2006, científicos de Stanford, del Laboratorio Nacional de Los Álamos y del Instituto de Física del Estado Sólido (Universidad de Tokio) demostraron que el púrpura Han "pierde una dimensión" en condiciones adecuadas cuando entra en un nuevo estado, como un condensado de Bose-Einstein . Los investigadores observaron que
"Hemos demostrado, por primera vez, que el comportamiento colectivo en un material tridimensional en masa puede ocurrir en realidad en sólo dos dimensiones. La baja dimensionalidad es un ingrediente clave en muchas teorías exóticas que pretenden explicar varios fenómenos poco comprendidos, incluida la superconductividad de alta temperatura , pero hasta ahora no había ejemplos claros de ' reducción dimensional ' en materiales reales", dijo Ian Fisher.
Otros miembros del equipo de investigación aludieron a posibles aplicaciones en la computación cuántica. En los ordenadores convencionales, las cargas de los electrones transportan información, pero el espín de los electrones podría desempeñar en el futuro un papel similar en los dispositivos " espintrónicos ":
"Las corrientes de espín son capaces de transportar mucha más información que una corriente de carga convencional, lo que las convierte en el vehículo ideal para el transporte de información en futuras aplicaciones como la computación cuántica ", afirmó la primera autora Suchitra Sebastian. Fisher señaló: "Nuestro grupo de investigación se centra en nuevos materiales con propiedades magnéticas y electrónicas no convencionales. El Han Purple se sintetizó por primera vez hace más de 2500 años, pero solo recientemente hemos descubierto lo exótico que es su comportamiento magnético. Te hace preguntarte qué otros materiales existen que aún no hemos comenzado a explorar". [7] [8] [9]
El púrpura Han es química y térmicamente menos estable que el azul Han. Se desvanece y se descompone en ácido diluido . [4] [10] [11] El púrpura Han comienza a descomponerse a temperaturas superiores a 1050–1100 °C y forma un vidrio verde-negro alrededor de los 1200 °C. [2] [10] Se vuelve más violáceo cuando se muele. [6]
El azul Han es más estable química y térmicamente. No se descompone en ácidos diluidos, [4] [10] y se vuelve más azulado cuando se muele. [6]
La fabricación depende de las materias primas, sus proporciones, flujos, temperatura, atmósfera y tiempo de reacción. [4]
La producción parece haberse concentrado en el norte de China, a unos 200-300 km (120-190 mi) al norte de la ciudad de Xi'an . Esta es la zona con grandes depósitos de materias primas. [2] No se han encontrado registros escritos sobre la producción de púrpura Han o azul Han, por lo que la información sobre la fabricación se ha obtenido mediante experimentación. [6]
Las materias primas necesarias son un mineral de bario, cuarzo , un mineral de cobre y una sal de plomo. Se desconoce si los minerales se utilizaban en su forma natural o si se trataban con algún tratamiento, aunque todavía no existen pruebas de que se hubiera tratado con ellos. [6]
La fuente de bario fue witherita (BaCO3 ) o barita (BaSO4 ) . [11] La rareza de la witherita puede favorecer a la barita como la fuente más probable. [6] La barita tiene una tasa de descomposición más lenta y, por lo tanto, favorece la producción de azul Han. La witherita, por el contrario, favorece el púrpura Han. [10] En el uso de barita, se habrían necesitado sales de plomo ( carbonato de plomo u óxido de plomo ) para aumentar el rendimiento. [11] Se ha detectado plomo en asociación con púrpura Han y azul Han. [2] [12] [13]
El plomo actúa como catalizador en la descomposición de minerales de bario y como fundente . [2] La cantidad de plomo es importante. Un exceso de plomo (más del 5%) provoca la fusión parcial y la formación de vidrio por encima de los 1000 °C. [10]
El papel del líder es: [2]
La preparación de azul Han utilizando malaquita , sílice y witherita como minerales crudos también libera dióxido de carbono y vapor de agua como subproductos de acuerdo con la siguiente reacción: [2]
La reacción en estado sólido para producir silicatos de bario y cobre comienza aproximadamente a 900 °C. [10] El púrpura Han se forma más rápido. [2] [4] El azul Han se forma cuando hay un exceso de sílice y se permite un tiempo de reacción más largo. [2] La fabricación china temprana generalmente producía una mezcla de partículas de azul Han y púrpura Han en varias proporciones, pero a veces se fabricaban colores puros. [13] El azul Han podría haberse fundido, pero el púrpura Han no forma una masa fundida homogénea , por lo que habría tenido que utilizar un proceso de sinterización . [3]
La cocción prolongada hace que el púrpura Han se descomponga y forme el azul Han: [3]
La temperatura debía ser alta (alrededor de 900–1000 °C) y mantenerse a esa temperatura durante largos períodos. [2] [11] El púrpura Han es sensible al calor, por lo que el control de temperatura para producirlo debía ser bastante constante (± 50 °C) . [3] El azul Han es menos sensible al calor. [6] En las condiciones adecuadas, la fabricación del púrpura Han habría llevado alrededor de 10 a 24 horas, mientras que el azul Han habría llevado el doble de tiempo. [3]
La temperatura se habría controlado mediante pruebas de los materiales de cocción, el tamaño, la forma y el material del horno , y el control del medio ambiente. [6] La tecnología para lograr y mantener altas temperaturas se habría conocido a partir de la producción de metal y cerámica [14] [2] [6] por ejemplo, el uso potencial de fuelles gemelos como los utilizados en la producción de metal. [2]
El azul Han y el azul egipcio tienen la misma estructura básica y propiedades muy similares. [2] La principal diferencia es que el azul egipcio (CaCuSi 4 O 10 ) tiene calcio en la posición del bario del azul Han (BaCuSi 4 O 10 ). La similitud llevó a algunos a sugerir que el azul Han se basaba en el conocimiento del azul egipcio, que había viajado hacia el este a lo largo de la Ruta de la Seda . [11] Aún habría sido necesaria una innovación independiente en China para reemplazar el calcio con bario [11] (los pigmentos Han comienzan a formarse a 100 – 200 °C más que el azul egipcio). [14]
Las dos hipótesis que sustentan las especulaciones sobre la cronología exacta de la invención de estos pigmentos azules pueden resumirse de la siguiente manera:
Los argumentos en contra de los vínculos con el azul egipcio incluyen la ausencia de plomo en el azul egipcio y la falta de ejemplos de azul egipcio en China. [14] [15]
El uso de componentes de cuarzo, bario y plomo en el vidrio chino antiguo y en el púrpura Han y el azul Han se ha utilizado para sugerir una conexión entre la fabricación de vidrio y la fabricación de pigmentos, [12] y para defender la invención china independiente. [14] Los alquimistas taoístas pueden haber desarrollado el púrpura Han a partir de su conocimiento de la fabricación de vidrio. [14]
Los fabricantes de pigmentos utilizan el plomo para reducir el punto de fusión del bario en el color púrpura Han. [16]
El aumento y la disminución de los vidrios de bario, y el púrpura Han y el azul Han, siguen patrones similares. Ambos alcanzaron su punto máximo en la dinastía Han , y luego declinaron. [14] Las dinastías anteriores a Han y Tang ven un cambio del vidrio de tipo silicato de plomo-bario al vidrio de plomo-sosa-cal. [17] La razón de la disminución es discutible. Liu et al. [14] atribuyen la disminución a la decadencia del taoísmo cuando se introdujo el confucianismo , ya que vinculan la fabricación de pigmentos a la ideología del taoísmo. Berke (2007) [2] cree que los cambios políticos detuvieron la distribución de los pigmentos cuando el Imperio chino se dividió al final del período Han. [ cita requerida ]
Parece que el azul Han fue el preferido en períodos anteriores ( Zhou ), y el púrpura Han en períodos posteriores ( circa 400 a. C.). [2]
Los pigmentos Han consisten en combinaciones variables de componentes azules, violetas e incoloros. [13] La molienda conjunta del violeta y el azul Han habría permitido obtener una variedad de tonos azul violeta. [6]
Los pigmentos se utilizaron para:
Algunos de los primeros ejemplos del uso de los pigmentos Han son cuentas que datan del período Zhou occidental . Los pigmentos se presentan como cuerpos compactos o en capas vidriadas. [2]
Se trata de cuerpos compactos (barras o varillas sólidas) con tonos que van del azul claro al morado oscuro. La gama de colores se debe a las proporciones variables de azul Han, morado Han y material incoloro . [12] Se cree que eran barras de pigmento que se comercializaban y luego se molían para usarlas como base de pigmentos en pinturas. [3] [11] Es posible que hayan sido importantes en sí mismas, como elementos ceremoniales o burocráticos de importancia. [12]
El púrpura Han y el azul Han se utilizaron por primera vez en pinturas en la dinastía Qin. El púrpura Han se utilizó para el ejército de terracota en la tumba del emperador Qin Shi Huang ; el gasto de producir púrpura Han y otros pigmentos en cantidades tan grandes habría enfatizado el lujo y el estatus. [1] El púrpura Han parece haber sido utilizado principalmente en los pantalones (pantalones) de los guerreros. [1] El pigmento se unía a la superficie de terracota con laca . [18] Los guerreros eran cocidos a la misma temperatura que la necesaria para la fabricación de púrpura Han (950–1050 °C [1740–1920 °F]), por lo que es posible que se hayan utilizado los mismos hornos para ambos procesos. [14] No hay evidencia que indique que el azul Han se usara para los guerreros ( se utilizó azurita para el azul). [2] [1]
Se han encontrado figurillas de cerámica pintadas más pequeñas, por ejemplo, en las tumbas Chu de la dinastía Han occidental, Xuzhou , provincia de Jiangsu [19] y en las tumbas Yangling de la dinastía Han del emperador Liuqi y su emperatriz (156-141 a. C.). [20]
El azul Han y el púrpura Han se usaban para decorar vasijas de cerámica gris oscura de la dinastía Han. [ 12] [13]
Los vasos de bronce de la dinastía Han, por ejemplo, un cuenco y la tapa de un barco de vapor, estaban decorados con púrpura Han. [13]
Debido a la inestabilidad del púrpura Han, muestra signos significativos de erosión en los artefactos excavados arqueológicamente. El óxido de cobre (I) formado en la descomposición del púrpura Han (ver la sección sobre el color) permanece estable, pero el púrpura Han continúa deteriorándose y su color púrpura aumenta con el tiempo. [2]
El púrpura Han se decolora en ácido, por lo que las partículas incoloras encontradas en pigmentos que contienen azul Han y púrpura Han pueden ser partículas que originalmente eran púrpuras, pero que se decoloraron en condiciones ácidas durante el entierro. [13] Además, el azul Han tiene propiedades fungicidas, por lo que se conserva mejor. El púrpura Han reacciona con ácido oxálico para formar BaCu(C 2 O 4 ) 2 . El color azul claro de este polímero de coordinación puede explicar el color azul claro de algunos de los pantalones de los Guerreros de Terracota, el color resultante de la presencia de líquenes que excretan oxalato . [3]
Se han encontrado otros dos compuestos sintéticos de silicato de cobre y bario azul en cantidades traza, pero aún no se les ha dado nombre.