Эра металлов Химические технологии, связанные с использованием высоких температур

Эра металлов
Химические технологии, связанные с использованием
высоких температур
Знакомство человека с металлами произошло, по всей
видимости, случайно в процессе поиска минералов,
подходящих для изготовления каменных орудий труда.
В первую очередь люди натолкнулись на медные
самородки, которые более распространены в природе,
чем золотые и серебряные.
Самородок меди в форме
дендрита (музей Горного
университета в Канаде)
Самой ранней формой обработки металлов стала
холодная ковка (ковкость металлов, скорее всего, была
тоже обнаружена случайно), однако при таком способе
обработки можно было получить только мелкие изделия
– украшения. Холодной ковке подвергали самородки
меди, золота и серебра.
Самые древние
металлические изделия
датируются 8500 лет до н.э.
Начало веку меди положило
освоение людьми техники
литья и горячей ковки. Этому
во многом способствовало
распространение и
усовершенствование
гончарного производства конструирование керамических
печей и форм для литья.
Однако использование
самородной меди для литья
быстро истощало её запасы.
Мягкость меди ограничивала её
применение.
малахит
Следующим этапом стала
выплавка меди и других
металлов из руд. Произошло
это в период около 6000 лет
до Нашей Эры.
Как человек перешел от
использования самородной
меди к её выплавке - точно
неизвестно.
Первыми медными рудами,
которые использовались для
получения меди были
малахит и азурит.
азурит
Выплавка металлов из руд не могла быть открыта
случайно, т.к. для восстановительной плавки руды
недостаточно температуры обычного костра.
Потребовалось изобрести специальные медеплавильные
печи и создать особое топливо для них – древесный уголь.
Старинная печь в
долине Тимна
(Израиль)
применялась для
плавки меди
Для создания конструкции медеплавильной печи
человеку важно было осознать роль воздуха в процессе
горения, а также разработать конструкцию кузнечных
мехов – приспособления для принудительной подачи
воздуха в печь.
Большинство историков склоняется к мнению, что
колыбелью цветной металлургии следует считать
Западную Анатолию, которая располагалась на
территории современной Турции.
Горы в этой части Малой Азии обладали богатыми
залежами меди и олова.
Медные руды добывали также на Кипре, Крите, в
Египте, в пустыне Негев (Израиль), в Иране и по
побережью Персидского залива.
Ваза из бронзы
Следующим этапом бронзового века
стало использование собственно
бронзы. Начало этого периода
относят примерно к 3500 году до н.э.
Сначала использовалась
мышьяковистая бронза – сплав меди
и мышьяка (до 7% от массы сплава).
Археологические находки показали,
что медные руды, используемые в тот
период, были обогащены
соединениями мышьяка, поэтому
такая бронза могла быть получена
случайным сплавлением природного
сырья.
Век мышьяковистой бронзы был недолог, так как люди
быстро поняли, что полученный сплав сильно ядовит.
Случайно или в результате целенаправленных
экспериментов и наблюдений, мастера стали добавлять в
расплавленную медь небольшое количество олова (до
10%).
Так был получен сплав (бронза), который имел более
низкую температуру плавления, чем чистая медь, а также
обладал большей твердостью и износостойкостью по
сравнению с последней.
Этот сплав годился для
переплавки.
Китайская бронзовая ваза
Арсенопирит Fe(AsS), или
FeS2•FeAs2 (46 % As)
минерал, сопутствующий
медным рудам
Кристаллы касситерита —
оловянной руды
Недостатки бронзы – высокая себестоимость производства
и недостаток запасов оловянной руды.