为什么古文物在出土后会在瞬间被氧化

青春不拼~待何时？ 2024-12-23 09:52:16

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古文物表面腐蚀很复杂，用xps分析表面化组成，是一些氧化物、氯化物，这些腐蚀表层是在地下埋藏上千年的环境下形成的。其结构松散，孔隙分布广，对水、气都具有吸附作用。一旦文物出土，这个锈层暴露在大气环境下，空气中的氧气、一氧化碳、二氧化碳、水、**、氮氧化合物等都在表面有强附作用，那么表面不仅存在电化学，而且发生化学腐蚀和光腐蚀。从以上分析，影响古文物腐蚀取决于两方面因素：即文物材料自身的特性和文物所处的环境。考古文物能保存下来，在某种程度上取决于它的抗腐蚀性及所处的环境。环境中有能影响考古文物腐蚀因素，如温度、湿度、气体酸、碱、盐、有机体、光等。腐蚀的产生往往是各种环境因素并存时产生的协同效应。（1）温度、湿度。文物在自然环境中起化学反应这就意味着文物受到损害。而化学反应的速度与温度有关。arrhenius经验公式，以活化能相关温度，反应速度表示其关系式为：log10r1/r2=52e(1/t2/1/t1)式中，r1、r2分别为t1、t2温度时的反应速率。e为活化能：kj/mol温度升高10℃，反应速度成倍增长。湿度与古文物潜伏的“粉装锈”其保存的临界状态相对湿度为42%rh—46%rh，相对湿度超过55%rh，氯化亚铜迅速与空气中的水反应：cucl+h2o←→cu2o+hcl.随着湿度的加大，其反应速度加快。不同相对湿度的实验结果是氯化亚铜在97%、78%、58%rh环境中分别经2、4、24h反应生成碱式**。而在此35%rh中氯化物是无限稳定。实验还证明相对湿度rh为55%时，氯化亚铜将非常快地反应。然而潮湿的空气含水率高达80%-90%以上，水分常被称为“通用催化剂”，它不但可以促使许多化学反应发生，同时还能使有机体滋生。（2）气体：氧气占大气含量的21%，氧作为一种气体主要存留在存放考古文物的环境中，被发掘出来的古文物平衡破环后，不稳定的氯化亚铜与潮湿的空气中的水、氧相互作用会立即和新的铜体表面发生反应形成白色粉状锈[cucl2 3cu(oh)2]。反应式：4cucl(s)+4h2o+02(g)→cucl2 3cu(oh)2(s)+ 2hcl(aq),白绿色的粉状锈cucl2 3cu(oh)2俗称“粉状锈”。粉状锈在形成初期，其颗粒度极为微小，略近于球形的锈体颗粒径大约为0.8—1.2nm，均匀一致。此微小的粒子有两个突出特点：基本可摆脱重力场的影响而随空气的流动迁移，在适当的条件下，落在其他古文物上可进行下述反应：2cu2(oh)3cl+cu+6h+→2cucl+3cu++6h2o（酸性**,4cucl+o2+4h2o→2cu2(oh)3cl+2h++2cl-（碱性或中性**这就是为什么称“粉装锈”像瘟疫一样的传染和蔓延的原因。利用co2、o2和h2o以及一些可利用的微量元素，微生物菌体增殖繁衍。在这一过程中，将其代谢产物逐步释放出来，堆积在古文物表面，代谢产物有微酸性，能在漫长的岁月里对古文物进行腐蚀形成锈状物。微生物菌体在干燥的环境中一般是呈孢子状态存在，一旦条件适宜，特别是环境湿度增大的条件，微生物容易随空气飘浮和流动在青铜器上大量滋生。这可能是“粉装锈”传染和蔓延的另一个原因。氮氧化物：氮氧化物是主要来源于汽车排放的废气。发动机高速运转时排放出的nox含量高。no2气体在空气中或物体表面形成**、亚**、**盐。加速古文物腐蚀。**：so2气体在温度、湿度适宜的条件下腐蚀古文物。实验表明当rh75%-96%时古文物腐蚀速度显著增加，这是so2参与阴极去极化作用使松散腐蚀产物吸湿能力加快所致。（3）光：古文物表面紧贴基体部位有氧化亚铜存在，在光的照射下产生光生空穴和光生电子，高能量的光生空穴可以从金属原子得到电子发生腐蚀。同时在光的照射下，氧化亚铜可吸附氧，高活性的吸附氧就会沿着松散的孔隙向铜合金基体接近，腐蚀合金组份，使表面锈刨层不断增厚。 20210311

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