小邦周化學教室之沒有銅鋰鋅,你不會加點鉛和錫啊?

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有一件叫做〈王子午鼎〉的青銅器上有這樣一句話:

王子午擇其吉金,自作將彝瀝鼎,用享以孝于我皇祖文考,用祈眉壽。

這段銘文的意思是說,王子午精選很好的「金」作成鼎,用來進獻給他已經過世的祖父和爸爸,並且祈求長壽。

既然銘文這麼說,那麼我們也就知道所謂「吉金」就是用來做件鼎的材料,也就是青銅。

但是各位讀者看過王子午鼎的尊容以後,請不要懷疑王子午的眼睛是不是有問題、他的選擇標準太低,或是筆者在唬爛──不是說是精選「很好的金」嗎?為什麼它一點都不金?

王子午鼎 (圖片來源:《中國青銅器全集》)
王子午鼎 (圖片來源:《中國青銅器全集》)

青銅器剛做好的時候真的是金光閃閃的,只是他們絕大多數都在泥土地裡沉睡了數千年,因此每一個都變得不是很金。所以讀者們在博物館中看到的青銅器通常都長這樣:

散氏盤 (圖片來源:故宮博物院)
散氏盤 (圖片來源:故宮博物院)

或是這樣:

夨令方尊 (圖片來源:故宮博物院)
夨令方尊 (圖片來源:故宮博物院)

當然也有少數銅器很幸運,沒有生鏽太多,還保持著它們原本的顏色和光澤,像是這樣:

四十三年逨鼎 (圖片來源:〈陝西眉縣楊家村西周青銅器窖藏發掘簡報〉,《文物》2003.06)
四十三年逨鼎 (圖片來源:〈陝西眉縣楊家村西周青銅器窖藏發掘簡報〉,《文物》2003.06)

是不是真的很金?

所以下次大家看到古裝劇裡拿著黑呼呼或是綠滋滋的青銅器吃飯喝酒的時候,可以先停下來大笑三聲:千萬不要以為古人就是這樣吃飯的!在博物館裡看到那些生鏽的青銅器時,也可以運用一下想像力,想像一下它們剛剛做好、還光輝燦爛的樣子。

什麼是青銅?

筆者一直記得高中或是國中在背化學的時候有這樣一條背法:

  黃銅=銅鋅合金:黃鋅→黃興

  青銅=銅錫合金:青錫→清洗

呃,這真的有點蠢,但能一直記到今天,可見這種記憶法真的有點用(擦汗)。

重點是筆者因此記得了青銅的基本成份是銅與錫。至於為什麼它會被命名為「青」銅呢?因為這種合金生鏽以後常常是綠色或藍色的。

青銅的成份以銅為主,錫含量超過 2%,其它元素含量在 2% 以下的,就會被稱為「青銅」或是「錫青銅」。有些青銅是鉛與銅的合金,稱為「鉛青銅」,這類青銅也是以銅為主,鉛含量超過 2%,其它元素含量則在 2% 以下;也有一些青銅同時含有鉛與錫,稱為「鉛錫青銅」,鉛和錫都在 2% 以上,其它元素一樣在 2% 以下。每一位學者對於成份比例的定義可能不太一樣,但大致上來說都不會相差太遠。

在純銅中加入錫或鉛有什麼好處呢?主要有兩個重點:熔點下降、強度增加。純銅的熔點是 1083 °C,加入錫以後熔點就會降低。如果錫含量達25%的話,合金熔點就會降到 800 °C。純銅的質地比較柔軟(像是電線),但是青銅卻相對地非常堅固,因此適合用來製作雕像、武器等等。

青銅的起源

大家可能都背過人類文明發展的三階段:石器、青銅器與鐵器。大家可能也還記得,石器時代可以大致分成「舊石器」與「新石器」時代。舊石器時代的基本特徵是利用敲打的方式製造石器,而且已知用火;新石器時代則是以磨製石器為代表,並且開始製作陶器。

每一個地區因為地質、地理、氣候等條件的不同,發展有早有晚,有一些區域還沒進入青銅時代就進入鐵器時代了,像是臺灣的十三行文化可能就是從石器時代「跳級」到鐵器時代的。目前可知最早開始發展青銅器的是埃及地區,約在公元前 3150 年;兩河流域的青銅時代則大約開始於公元前 2900 年。

現代中國境內最早進入青銅時代的是甘肅地區,約在公元前 3000 年;中原地區雖然發現了公元前 2000 年左右的青銅器,不過學者們多半都是以二里頭文化做為進入青銅時代的里程碑,那是公元前 1600 年左右。中原地區的青銅時代約在戰國中期結束,那時的工具、兵器大多數已經改成用鐵製造。不過,青銅時代結束並不代表青銅器完全消失。人們依然使用青銅製造其它器物,如大家在故宮可以看到的秦廿六年詔橢量,上面還刻著詔令,就是秦帝國統一度量衡時做的量器。

秦廿六年詔橢量 (圖片來源:故宮博物院)
秦廿六年詔橢量 (圖片來源:故宮博物院)

不過大家有沒有想過,為什麼青銅時代一定是接在石器時代之後呢?

製作陶器是一個關鍵。陶器在捏塑完成後需要經過焙燒,才能堅硬並防水。在沒有超過負荷的情況下,燒成的溫度越高,器皿的硬度與防滲水的能力也就越高。

以中國為例,新石器時代的仰韶文化(約公元前 5000 - 3000 年),陶器的燒製溫度已經達到一千度左右。一千度有什麼意義呢?

莫忘 1083°C 啊!「陶器的燒製溫度達到一千度」這句話裡要標示兩個重點:陶器和溫度。

人們透過窯爐或其它設備,讓柴火也可以燒出高溫,因而能夠熔鍊銅礦,或是將銅礦熔化成為銅液進行鑄造;並且,他們找到了可以耐一千度高溫的陶土。陶土為什麼重要先讓筆者賣個關子,請待下集分曉。

總之,這兩個重點使得中國青銅器的製作成為可能。銅和青銅的製作成本是很高的:要經過開採、冶鍊,才能製造,為什麼古代的人們會開始使用銅或是青銅?石器和陶器不是很好嗎?

這裡面的原因大概非常多,大家可以一起來集思廣益一下。

野蠻小邦周先搶先贏:首先,金屬器導熱快,拿來燒水很快水就開了,旁邊陶器的水溫五十度了沒(這也太瞧不起人了!)第二,青銅器亮晶晶的很漂亮啊~

大家還能想到哪些可能的原因呢?這就是大家本週的回家作業(欸?)

野蠻小邦周的唯一一節化學課先為大家介紹了「什麼是青銅」,至於要怎麼把青銅變成青銅器,就是工藝老師的工作了。

下一集「野蠻小邦周的工藝教室」請來各式工匠要為大家現場表演,請大家不要走錯教室唷!

參考資料 1. http://www.ancient.eu/Bronze_Age/ 2. 朱鳳瀚:《中國青銅器綜論》,上海:上海古籍,2009。 3. 劉岱總主編:《中國文化新論‧藝術篇:美感與造型》,臺北:聯經,1982。 4. 陳芳妹:〈「商代多元青銅藝術系統」研究的新線索—藝術、技術、用銅概念與用器行為〉,《故宮學術季刊》,第23卷第2期(2005),頁21-82。 5. 李濟、萬家保:《古器物研究專刊(四):殷虛出土靑銅鼎形器之研究》,臺北:中央硏究院歷史語言研究所,1970。 6. 吳來明等著:《雄奇寶器:古代青銅鑄造術》,北京:文物出版社,2008。

 

野蠻小邦周

野蠻小邦周

傳說商周之際,五星會聚,周文王因此受命,推翻殷商。殊不知這五顆倒楣的星星在匯聚的時候居然遇上了蟲洞,先後穿越到臺北盆地,因未受周朝禮樂化成,故稱之為「野蠻小邦周」。因為穿越的力道太強,此五星已經失去大部分記憶,只記得以前最喜歡飲酒漿配烤牛腿,但現在囊中空空,只能喝可樂配炸雞。目前正蹲踞在結界內苦逼地研讀上古史,希望可以找出回到周代的方法。
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