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如何推断青铜器的年代——固体微粒伏安法
发布时间:2014-08-13]  阅读次数:1027次

来源:分析测试百科网

  对于金属质地的文物,完善的碳定年法并不用适用,那么我们该如何确定文物的年代呢?来自西班牙和葡萄牙的科学家们,在德国应用化学杂志上发表了基于固体微粒伏安法的电分析方法,向我们展示了一种新的技术,来推断铜器和青铜器的年代。该技术通过比较各种从文物上取下的腐蚀物实现,这些腐蚀物都是经过相当长的时间才形成的,而实验时用的几毫微克材料并不会对文物造成损害。

  伏安法实验能够生成许多化合物的电流-电压特征曲线。为了推断含铜文物的年代,由瓦伦西亚大学的安东尼奥带领的团队检验了两种不同铜氧化物(黑铜矿和赤铜矿)的比率,并通过伏安曲线区分并量化两种氧化物。

  暴露于空气的铜会在表面自然形成赤铜矿层(Cu2O)。这一层会随着时间推移逐渐转变为其他腐蚀物。由于含铜文物存在于轻微的腐蚀环境中,不与土壤和海洋空气接触,所以最初形成的赤铜矿(Cu2O)层表面逐渐变成黑铜矿层(CuO)。原因是,在含CO2的气氛中或者接触含钙材料时,赤铜矿与空气中的氧气反应优先形成黑铜矿。通过将X射线与扫描电子显微镜结合来检测铜质硬币,确认了赤铜和黑铜是同时存在的。

  在电化学实验中,研究人员用石蜡浸渍石墨电极,并用石墨电极轻触文物表面。样品表面的几毫微克会粘到电极上,然后将其浸到含水电解质中。这样做对文物基本没有损害。铜的氧化物会使所得到的电流-电压曲线中存在特征峰。

  黑铜和赤铜电流峰值的比率让研究人员尤为感兴趣。通过在各家搜集的一系列古币上进行实验,表明,随着腐蚀时间增加,比率增大。这些古币来自西班牙的瓦伦西亚和科萨蒂瓦史前博物馆(Prehistory Museums of València and Xàtiva),同时还对一些人工老化的铜质一欧分硬币进行了试验。研究人员使用这些硬币建立了校准曲线,并以此来推断文物的年代。

  通过伏安法推断一个哈里发(Caliphal)时期的水罐和一个罗马时代的蒙泰福尔蒂诺(Montefortino)头盔的年龄分别是1050±80年和2150±150年。这一结果与考古结果十分吻合。


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