Химические реакции при обжиге исследованы Теодором Шуманом[2], Мейвисом Бимсон[4][5], В. Гофманом. Глина сосуды и тонкий слой лака содержат оксид железа (III)Fe2O3 (красный железняк). Восстановительный этап обжига происходит при недостатке кислорода и наличия водяного пара. При горении высокоуглеродистого топлива образуется не диоксид углерода CO2, но и монооксид углерода CO, который присоединяет к себе часть кислорода из оксида железа:
.
Образованный монооксид железа FeO имеет чёрный цвет. Наличие водяного пара способствует образованию магнетита, который имеет более интенсивный чёрный цвет, чем монооксид железа:
.
В результате и сосуд, и лакированная поверхность становятся глубоко чёрного цвета. При окислительном этапе под воздействием кислорода в пористой глине сосуда FeO и Fe3O4 переходят в красный железа (III) Fe2O3, тогда как в плотных ошлакованих покрытых лаком поверхностях при остывании печи такого не происходит, и поверхности, покрытые лаком, остаются черными.
Возможные дефекты
Процесс обжига был очень сложным. Из-за малого скопления воздуха внутри сосуда, он мог лопнуть, разрушив и другие вазы в печи. Среди дефектов нередко случались искажения формы, асимметричный корпус, неравные края или ножка — это могло быть следствием смешения разнородных глин. На поверхности сосуда могли проступать красные пятна, или если одна сторона после обжига становилась не чёрной, а бурой, это означало, что температура обжига в подходящий момент не была оптимальной и равномерной в печи. Если это красный цвет без металлического блеска — температура была ниже 800 °C, если же наоборот, цвет чёрный с интенсивным блеском — из-за окислительного этапа температура была слишком высокой. Случалось и так, что из-за избытка поташа лак приобретал не чёрный, а оливковый цвет, поскольку железо частично переходило в двухвалентное состояние Fe (OH)2.
