家乡的汝瓷—化学实践活动

家乡的汝瓷—化学实践活动

摘要：

教学实践活动是学生喜欢参加的学习活动。活动应当选择与学生学习相关的，同时对学生知识学习、兴趣培养、能力提升有促进作用的课题。我在教学实践中结合汝州地方文化，先后开展了一系列实践活动，例如与汝瓷相关的系列活动，学生在活动中查阅资料，走访汝瓷企业，了解汝瓷烧制的历史和现状，研究汝瓷烧制过程中的化学知识，开阔了学生的视野，激发了学生的学习兴趣，受到了学生们的欢迎。

关键词：汝瓷;化学教学; 实践活动

一、实践活动背景

千百年来，汝瓷被称为中国国粹，国之瑰宝，在中国陶瓷发展史上占有重要位置，汝瓷烧制技艺已被列入第三批国家级非物质文化遗产名录，出土于汝州的国宝《鹳鱼石斧图》彩陶缸，更是妇孺皆知。作为汝瓷故乡一员，我们感到无比骄傲与自豪。2010年9月23日下午，首届中国(国际）汝瓷文化节在汝州开幕，著名作曲家孟庆云曲，词作家张名河词，歌唱家谭晶演唱的《汝瓷赋》唱醉了汝州人。同学们想探究一下汝瓷烧制过程中的一些化学知识，于是我们成立了活动小组，认真开展了一系列活动。

二、实践活动目的：

1.开阔同学们视野，促进团结协作，提升综合能力。

2.提高同学们爱科学，爱学习的热情。

3.提高同学们爱汝州，爱家乡，爱祖国的热情。

三、实践活动实施过程：

第一阶段：成立活动小组，进行资料查找与收集

2010年9月，新学期开学，新开化学课程，适逢汝瓷文化节盛会召开。9月15日，经动员后学生积极报名，组成由李昕倪、王旭浩、时泽林、黄鹏程、李仪萌、常晓迪、邢高斐、韩天鹤等同学组成的实践活动小组。

我们分工阅读了《汝州文史资料》等文献，上网查阅了一些资料，我们发现其中讲汝瓷历史地位，汝瓷复烧研究过程及考古发现居多，我们深深为汝瓷的辉煌成就而自豪。

我们对汝瓷的历史、考古发现、复烧获得了以下认识：

<一>天下宋瓷汝窑为魁

汝瓷在我国宋代已位居汝、钧、官、哥、定五大名窑之首，产于河南汝州，“汝瓷”因此而得名。

宋·周辉《清波杂志》、陆游《老学庵笔记》、周密《武林旧事》、杜绾《石谱》、欧阳修《归田集>等书，曾记载有汝瓷的始况。宋人叶寘《坦斋笔衡》清说郛本，曾有“本朝以定州白瓷器有芒，不堪用，遂命汝州造青窑器，故河北、唐、邓、耀州悉有之、汝窑为魁。”的赞语。北宋末年，由于长期兵灾战祸，汝窑被毁，技艺失传。虽然元、明、清历代民间窑场仍然不断烧制，但因种种原因，均未成功。民国27年到30年（1938至1941年），资本家李绍初曾在汝州蟒川严和店汝窑旧址建窑试仿汝瓷，亦未成功。原中国古陶瓷研究会会长冯先铭说：“汝窑釉色最难仿，比定、钧、耀等窑难度大的多，不易仿制，因此传世制品根本无乱真之作。”

汝瓷与其他名窑瓷器相比，汝瓷当时仅限皇宫使用，即使贵为皇亲国戚，封疆大使也没有资格拥有。然而，也许正因为汝瓷烧制被宫廷垄断，其命运与皇朝密切相关，当战火纷乱，改朝换代，官窑被摧毁，汝瓷就如昙花般释放出惊人的美艳后，便随着赵家王朝的消逝而香消玉殒，变为一种刻骨铭心的记忆留在历史长河中，在经历几百年岁月冲洗之后，现世仅存的60余件汝官瓷绝世珍品也散落在世界各地。

<二>清凉寺与张公巷

汝瓷分为汝民瓷和汝官瓷,汝民瓷当然是指相对于官瓷的普通供老百姓使用的器物，汝官瓷是指宫廷用瓷。我们重点讨论了汝官瓷。

汝州四方烧造青瓷器的古窑遗址很多，形成“汝河两岸百里景观，处处炉火连天”的繁荣景象。

清凉寺窑址位于宝丰县西大营镇清凉寺村南，南北长2500米，宽1000米，含窑址20余处。窑址地势平坦，四面环山，有小溪绕其西、南两侧。当地制瓷原料丰富，煤炭、木材、高岭土、釉药等就地可取，并发现玛瑙石等汝瓷釉之重要原料。

1987年，河南省文物研究所考古人员在窑址上进行了首次试掘，探明作坊、窑炉及汝瓷窑藏，所见器物多为天青釉裹足支烧，为汝官窑之典型器物。这一发现解决了历史上一大悬案，揭示了"宋代五大名窑之魁"的汝官窑址所在地之谜。2000年第五次发掘找到汝窑中心烧造区。已揭露窑炉20座，制瓷作坊2处，并发现澄泥池和水井等遗迹，出土了一大批比较完整的汝窑瓷器、窑具和模具。清凉寺窑经历了从

民窑到官窑的过渡,反映了汝瓷的发展历程,继入选“七五”期间全国十大考古新发现之后，又被评为2000年度全国十大考古新发现。

张公巷窑址位于汝州市区东南部，遗址中心区面积约3600平方米，2000年春和2001年夏，河南省文物考古研究所先后两次在汝州张公巷配合民房改建工程进行小范围的考古发掘，发现一些类似汝窑瓷器、窑具和素烧坯残片，遂引起中国古陶瓷学者的高度重视。2004年2—4月，河南省文物考古研究所又在张公巷东、西两侧分别开挖探方两个，发掘面积124平方米，清理出不同时期的房基4座、水井4眼、灰坑79个和过滤池1个，出土了一批张公巷窑生产的完整或可复原瓷器和具。

这次发掘所揭示的地层堆积复杂，遗物种类繁多，从唐宋到金元，直至明清各个时期的文物标本都有出土，但只有类似汝窑的青釉瓷器，才是张公巷窑烧制的唯一产品。张公巷窑青瓷器以薄胎薄釉为主，釉色浅淡，釉面玻璃质感强。胎骨有粉白、灰白、洁白和少量浅灰，胎质细腻坚实。器形有碗、花口折腹圈足盘、花口板沿平底盘、盘口细颈瓶、鹅颈鼓腹瓶、盏、盏托、堆塑熏炉、套盒和器盖等。而两种花口盘、椭圆裹足洗和四方平底盘等则为汝窑所不见。带圈足的器物以直圈足为主，外裹足的较少，器底有支钉痕的呈非常规整的小米粒状，支钉分别为三、四、五和六枚。

因此，一般认为张公巷窑烧造青瓷的年代大致可以确定在北宋末至元代初年。张公巷窑烧制的产品独特，制作讲究，古朴雅致，质量上乘，显然不是一般的民间用瓷，它的性质应属官窑。在2004年5月召开的汝州张公巷窑址考古新发现专家研讨会上，不少中外陶瓷学者认为该窑址就是寻觅已久的北宋官窑。2006年5月张公巷汝瓷官窑遗址被国务院列入全国重点文物保护名录。

<三>现代汝瓷的研制与生产

北宋时期的汝瓷无论是烧制工艺与艺术成就，都勘称瓷器发展史上的巅峰之作。它最独特之处就是既带有蓝色深邃又暗含绿色静谧的混合色彩。这种介于蓝绿之间的色彩被后人称为天青色。然而随着宋王朝的衰亡，汝瓷的烧制工艺也神秘消失了，直到1986年河南宝丰县发现了北宋时期汝官窑遗址，科研工作者才逐渐揭开了这天

青色蕴含的奥秘。

在汝瓷复烧研究的过程受到了周恩来总理的批示，为“发掘祖国文化遗产，恢复汝窑生产”，科研人员历尽艰辛，攻克了一个又一个难题：1957年试制成功了汝瓷“豆绿釉”，1983年试制成功汝瓷“天蓝釉”，1988年汝官瓷天青釉烧制成功，此后汝瓷月白釉也相继研制成功。

2010年10月11日，利用班会时间，我们进行了阶段性总结，并且由部分组员宣读收集到的资料。时泽林：天下宋瓷、汝窑为魁。李欣倪：汝瓷，梦越千年。常晓迪：汝瓷传说。

在这个阶段,我们对汝瓷的历史地位、考古发现等方面有了比较多的认识，但对于汝瓷烧制过程中的化学知识一无所知。在这种情况下，引导学生要走出校园，参观汝瓷企业，听汝瓷技师的讲解，近距离接触汝瓷的烧造过程。

第二阶段：参观考察与学习

2010年10月24日，研究小组成员王旭浩联系参观了宣和坊汝瓷厂，听杨经理介绍了汝瓷烧造工艺，借阅《陶瓷工艺书》，渐渐接近了汝瓷生产中的化学知识。我们发现汝瓷烧造过程中的知识博大精深，其中物理、化学变化十分复杂，其中的很多内容学生根本不懂，我们只能探究其中浅显的与初中化学学习有关的知识。结合初中化学课本学习有关汝瓷烧造中燃料知识，坯料及釉料知识，呈色反应中的化合价及还原反应知识。

<一>汝瓷烧制的原料

汝州所辖临汝，宝丰，鲁山等地有着丰富的陶土和茂密的树林，从蟒川坡上的严和店到东南的罗圈，桃沟，直到鲁山段店，方圆百里之遥，大量的方解石，钾钠长石，长石砂岩，叶腊石，莹石，硬质高岭土，软质高岭土，石英等主要原料分布地域较广。得天独厚的高岭土，石英，煤炭资源优势，是汝瓷赖以生存薪火相传的天然环境。

汝瓷坯料主要是高岭土。高岭土中包括氧化铝（Al2O3)和氧化硅(SiO2)。因力的挤压让它们相互作用产生柔韧更强固的瓷土。

汝瓷釉料主要是方解石，钾钠长石，石英。宋代汝官瓷在生产中不计成本，以名贵的玛瑙入釉。玛瑙是二氧化硅（SiO2)的胶体凝聚物，含有着色元素——铁，并且含量相当高。正是玛瑙这种珍贵原料的加入促成了汝瓷的天青色。石英的成分也是二氧化硅（SiO2），现代汝瓷生产中，就用石英入釉了。

汝瓷生产中的燃料早期用木柴，煤，现代生产用液化气。

木柴中主要成分为纤维素，经过烧制可得到木炭。

木炭（见初中化学上册第105页）主要是有石墨（C）的微小晶体和少量杂质构成，它具有疏松多孔的结构。木炭在氧气中充分燃烧时反应式为：

C+O2点燃CO2

当碳（C）燃烧不充分时生成一氧化碳，同时放出热量（见初中化学上册107页）。 2C+O2点燃2CO

煤是复杂的混合物，主要含有碳元素。将煤做燃料主要是利用碳元素与氧反应产生的热量（见初中化学上册132页)。

液化气主要成分是丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等。这是石油化工的一种产品。液化石油气是经过加压后压缩到钢瓶中的，瓶内压强是大气压的7-8倍。(见初中化学上册133页)（这个例子很能说明分子之间是有间隔的，并且气态时分子间隔比液态时大得多)。

以丙烷为例，书写燃烧的化学表达式如下：

C3H8+5O2点燃3CO2+4H2O

液化气燃烧不充分时，会生成具有还原性的气体一氧化碳（CO)

<二>：烧制工艺简介

汝瓷烧成随着时代发展，窑炉的不断更新，在烧制中特殊窑变工艺的需要，使她的烧成升温曲线有别其他瓷种，根据五十年代到现在的工作经验和科学总结大致可分为以下几个阶段：

一、氧化蒸发期：

施釉后的坯品入窑后首先经过蒸发期因为汝瓷釉层较厚，其坯品含水一般都在5%左右，随着温度的提高，窑内水蒸气要逐步排出以免出现浆泡，或釉内沉炭。窑

门半开。闸板拉开作到上下空气对流，充分排出湿气，以防水分滞留，碳素沉积。

二、氧化阶段：

（575℃—950℃）窑门关闭、窑内温度逐步升高，坯内结晶水、碳素有机氧化物随着温度升高开始分解成气体排出，此时釉面开始熔融，在排除坯内气体后进入平烧和中火保温。窑内实际已是弱还原气氛，有利于缩小上下温差。有利于结晶水和有机物的分解排出。

强还原期：温度升到1000℃以上时合闸还原，微调闸板，一氧化碳气氛控制在百分之七至百分之十之间，坯釉中的硫酸盐和三氧化二铁充分还原为亚硫酸盐和氧化亚铁，随着温度升高，釉面玻化，在1000℃—1170℃时应以重还原烧成，由于Fe2O3对温度和气氛很敏感，所以在高温溶解时应保持还气氛亦称高火保温期。

冷却期：从高温热塑性状态到800℃可以快速冷却，以利釉下晶体形成。但到700℃以下要缓慢冷却。以防釉面炸裂，有利于天兰、天青釉成色。

<三>汝瓷天青釉呈色机理

汝瓷产品呈色的主要表现为黄色的釉料施在坯体上烧成后变成了各种青色：天青、粉青、卵青、豆青、灰青、虾青、月白等等。

探究中，我们深深地被汝瓷技师高超的烧制技艺折服，但我们当前的知识不具备研究汝瓷烧制中复杂的物理化学变化的能力。我们探究中发现，汝瓷烧制中都必须用还原焰。煤烧还原剂以一氧化碳（CO）为主，柴烧除一氧化碳（CO）外还有一定量的氢气（H2）作为还原剂。

天青釉的呈色机理为：

Fe2O3高温还原成Fe3O4。

氧化铁（Fe2O3 、其中铁元素为+3价）存在于釉料中。经烧制还原四氧化三铁（Fe3O4 、其中铁元素既有+2价又有+3价），在初中化学中我们学到四氧化三铁为黑色（见初中化学上册35页）。

下面讨论一下还原反应。

含氧化合物中的氧被夺去的反应叫还原反应（见初中化学上册108页）。一氧化碳（CO）、氢气（H2）、碳（C）均有还原性。

一氧化碳的还原性可用于冶金工业。例如可利用一氧化碳的还原性炼铁。

2Fe2O3+3C高温4Fe+3CO2↑

第三阶段：整理资料，撰写报告

在前期探究的基础上，几位同学分块整理了探究成果。最后由老师指导研究报告的书写。11月8日举行了班级总结报告会，由组织韩天鹤、李欣倪、李仪萌向全班同学宣读活动报告，使全班同学都以实践小组活动中取得知识的提升。

四、收获与体会

通过这次科技实践活动，我们实践小组的同学取得了很大的收获。

1.爱汝州，爱家乡。汝瓷是汝州人的骄傲，通过活动，我们走近了汝瓷，走进了汝州文化，更激发了我们爱家乡，爱祖国灿烂文化的热情。

2.爱科学，爱学习。科学与生活密切相连，生活中处处有科学，有知识，活动激发了我们小组及全班同学的学习热情。

3.开阔视野，能力提升。活动中我们团结协作，查阅了大量资料，参观了汝瓷工厂，了解汝瓷生产工艺，组织班级活动汇报会，每个同学的能力都有了提高。

参考文献：

1、《汝州文史资料》

2、《陶瓷工艺学》

３、相关网络资料