Първите метали, които хората започнаха да добиват. Мед: Най -старият метал на човечеството

Бързо търсене на текст

Категории метали

Благородните или благородни метали включват редица вещества, които имат повишена износоустойчивост, не са засегнати от корозия и окисляване. Нещо повече, тяхната ценност идва от тяхната рядкост. Общо има 8 вида и се различават:

... Пластмаса, не корозира, ρ (плътност) = 19320 kg / m3, точка на топене - 1064 Cᵒ.
... Той има пластичност и пластичност, има висока отразяваща способност, електропроводимост, ρ = 10500 кг / м3, точка на топене - 961,9 Cᵒ.
... Пластичен, огнеупорен, ковък елемент, ρ = 21450 kg / m3, точка на топене - 1772 Cᵒ.
... Има мекота и пластичност, има сребристо -бял цвят, най -лекият, стопяем, пластмасов елемент, не корозира, ρ = 12020 кг / м3, точка на топене - 1552 Сᵒ
... Твърдостта и огнеупорът са над средните, той се отличава със своята крехкост, не се поддава на действието на основи, киселини и техните смеси, ρ = 22420 кг / м3, точка на топене - 2450 Сᵒ
... Външно той е подобен на платината, но има по -голяма твърдост, чупливост и огнеупор, ρ = 12370 кг / м3, точка на топене - 2950 Сᵒ.
Родий. Твърдостта е над средното, огнеупорна, крехка, с висока отразяваща способност, не е изложена на киселини, ρ = 12420 кг / см3, точка на топене - 1960 С
Осмий. Тежък, с повишена огнеупорна способност, твърдост над средното, чуплив, не реагира на киселини, ρ = 22480 кг / м3, точка на топене - 3047 Сᵒ.

Елементи, сходни по своята химическа структура и цвят (сребристо-бял). Има 17 вида тези метали. Те са открити през 1794 г. във Финландия от химика Йохан Гадолин. Към 1907 г. тези елементи вече са 14. Съвременното име "рядка земя" е присвоено на тази група до края на 18 век. Дълго време учените предполагаха, че елементите, принадлежащи към тази група, са редки. Известни са такива редкоземни метали:

Тулий;

По отношение на химичните свойства металите образуват огнеупорни и неразтворими във вода оксиди.

Първото развитие на металите

Четвъртото хилядолетие преди Христа донесе съдбоносни промени на човечеството. Най -важният процес беше развитието на метали. По това време човек открива такива метали като мед, злато, сребро, олово и калай. Медта е разработена най -бързо.

Първоначално металът се добива от рудата чрез изпичане на открит огън. Тази техника е усвоена приблизително през VI-V хилядолетие пр. Н. Е. В Индия, Египет и Западна Азия. Медта е най -широко използвана за производството на инструменти и оръжия. Подмяната на каменни инструменти, мед значително улесни човешкия труд. Те са изработвали предмети на труд с помощта на глинени форми и разтопена мед, изсипвали са ги във форми и са чакали да се охлади.

Освен това развитието на медта даде нов кръг в развитието на социалната система. Това бележи началото на стратификацията на обществото по отношение на благосъстоянието. Медта се е превърнала в знак за богатство и просперитет.

До 5 -то хилядолетие човек се запознава с благородни метали, а именно сребро и злато. Учените предполагат, че първата е сплав от мед и сребро, тя се нарича билон.

Предмети, направени от тези метали, са находки от древни погребения. В древни времена тези елементи са били добивани в Египет, Испания, Нубия и Кавказ. В Русия също се извършва добив, през II-III хилядолетие пр.н.е. Ако металите се добиват от росички, те се измиват с пясък върху подрязани животински кожи. За да се извлече метал от рудата, той се нагрява, напуква се, след което се натрошава, остъргва и измива.

През Средновековието в по -голямата си част се добива сребро. По -голямата част от производството се извършва в Южна Америка (Перу, Чили, Нова Гранада), Боливия, Бразилия.
В началото на 16 -ти век жителите на Испания откриват платина, която много напомня на сребро и затова умалителната й версия на испанската дума „plata“ - „платина“, което означава - малко сребро или сребро. Научно, платината е изследвана през 1741 г. от Уилям Уотсън.

1803 Откриване на паладий и родий. През 1804 г. - иридий и осмий. Четири години по -късно са открити Вести, по -късно преименувани на рутений.

Що се отнася до редкоземните метали, до 60 -те години на ХХ век те не са били интересни в научните среди. По това време обаче се появява технологията за разделяне на чисти метали. В същото време мощните магнитни свойства на тези метали станаха ясни. С течение на времето стана възможно да се отглеждат монокристали от тези метали. Днес редкоземните метали позволяват производството на много битови предмети, без които човек не може да си представи съществуването си, например енергоспестяващи лампи. Както и военно и автомобилно оборудване.

Модерно добив на благородни метали

В съвремието златото се счита за най -ценния метал. Дава се неговата плячка най -голямото числоресурси. Първите "златни вени" са разработени в Африка, Азия и Америка.

Днес златото се добива в Южна Америка, Австралия и Китай. Русия е една от най -големите държави за добив на злато и се нарежда на четвърто място в света. Производството се извършва от 16 компании в Магадан, Амурска област, Хабаровска област, Красноярски край, Иркутска област и Чукотка.

Методи за добив

Докато не е изобретен модерна технологиядобив на благородни метали, те се добиват на ръка. И да се каже, че това е изключително отнемащ време процес, означава да не казвате нищо.

Така, съвременни процесидобив на злато:

Скрининг. Този вид добив на злато е популярен по време на "златната треска" в Америка. Този метод отне много усилия, търпение и умения. Основните инструменти бяха сита, кофи с решетки на дъното или торби. За да намери поне капка злато, човек отиде в реката до кръста си, зачерпа вода и я изля върху сито и в кофа с решетъчно дъно. Така на повърхността му останаха големи камъни и златни частици. В този случай ситото или решетъчното дъно трябваше постоянно да се държи на повърхността, за да се измият ненужните камъни, пясък и вода и да останат само частици от благороден метал. Днес този метод се използва рядко.
Добив от златосъдържаща руда. Това е и ръчен метод за добив. Тук инструментите бяха лопата, чук за раздробяване на руда и кирка. Този метод включва изкачване на планини, копаене на почва, окопи и мини. Такова копаене се извършва главно на територията на Русия.
Индустриален метод. Благодарение на развитието на науката и откриването на определени химични съединения скоростта на извличане нараства значително и започват да се използват малки и големи технологии. Този процес се извършва автоматично и практически не изисква човешко изпълнение.

Индустриалният добив от своя страна се разделя на:

Алмагализация. Целта на този метод е взаимодействието на живак и злато. Живакът има тенденция да привлича и обгръща благородния метал. За откриване на метал рудата се излива в бъчви с живак на дъното. Златото беше привлечено от живака, а останалата част от разрушената руда беше изхвърлена. Този метод е търсен и е ефективен в средата на 20 век. Смяташе се за доста евтино и просто. Живакът обаче все още е токсичен елемент и затова методът е изоставен. Прилепналите частици от благороден метал не винаги са били напълно отделени от живака, което не е практично и води до загуба на част от добития метал.
Излугване. Този метод се произвежда с помощта на натриев цианид. С помощта на този елемент частиците от благородния метал се превръщат в състояние на водоразтворими цианидни съединения. След това с помощта на химически реактиви те отново се връщат в твърдо състояние.
Флотация. Има разновидности златосъдържащи частици, които не се поддават на вода и не се намокрят. Те изплуват на повърхността като въздушни мехурчета. Този вид скала се натрошава, след това се излива с течно или борово масло и се смесва. Необходимите златни частици плуват като въздушни мехурчета, те се пречистват и се получава крайният резултат. В промишлен мащаб боровото масло се заменя с въздух.

Съвременни технологии за обработка

Има два начина за обработка на благородни метали.

Кастинг

Този метод е сравнително прост. Всъщност всичко, което е необходимо, е да излеете разтопения метал в предварително подготвена форма, изработена от мед, олово, дърво или восък. След пълно охлаждане продуктът се изважда от формата и се полира.

За омекотяване на метала се използват специални топилни пещи. Те са индукционни и заглушаващи.

Индукционната пещ се счита за най -популярния и функционален вид топене. В него нагряването възниква поради ефекта на вихрови токове.
Муфелната пещ позволява нагряване на определени материали до предварително определена температура.

Муфелните пещи са разделени на различни видове в зависимост от вида нагревателен елемент (електрически, газов), от режима на защитна обработка (въздух, с газова атмосфера, вакуум), от вида на конструкцията (вертикално зареждане, тип камбана, хоризонтално зареждане, тръбен).

Преследване

Този метод се счита за по -труден. Тук металът не се топи, а се загрява до необходимото за по -нататъшна работа състояние. Освен това с помощта на чукове омекотената суровина се превръща в тънък слой върху оловен субстрат. Освен това бъдещият продукт получава необходимата форма.

Приложение и видове продукти

Първото нещо, което идва на ум, когато става въпрос за използването на благородни метали, е бижутерската индустрия. Днес виждаме изобилие от различни бижутаи продукти за всеки вкус. Това са както декорации, така и домакински предмети, например прибори за хранене, чинии. Всяко бижу има печат, който съответства на автентичността и определена проба. Това обаче е само малка част от използването на благородни метали.

Използването им е търсено в автомобилната индустрия.

Платината, иридият, паладийът и златото са незаменими в областта на медицината. Медицинските игли са отличен пример за това. Също така на базата на бял метал се правят протези, различни инструменти, части, препарати.

В допълнение, високоякостни и стабилни устройства в електрическото поле се правят с помощта на благородни метали. Например антикорозионни устройства и устройства, които са постоянни за образуването на електрическа дъга. Каталитичните свойства на платината се използват при производството на сярна и азотна киселина. Формалинът се произвежда с помощта на химичните свойства на Argentum. Трудно е да си представим нефтопреработвателната индустрия без злато.

По -здрави метали се използват за топене на части, изложени на по -агресивни условия. Например, когато става въпрос за работа с високи температури, агресивни химични реакции, електричество и др.

Спрейове от тези метали се използват и за покриване на други. Това помага да се отървете от корозията, придава защитните свойства, присъщи на благородните метали.

Ценообразуване

Цената на благородните метали е предопределена от много процеси, включително технически, фундаментални и спекулативни. Най -важният фактор обаче е търсенето и предлагането. Именно от този фактор се изхожда от формирането на цените на бижутата. Купувачите създават търсене. Те използват метали в различни индустрии - медицина, машиностроене, радиотехника, бижута. Също така наличието на предмети от благородни метали често определя принадлежността на човек към определен статус. Най -популярното сред другите е златото. Това се дължи и на факта, че всяка държава има собствен златен резерв и неговият мащаб отчасти определя теглото на държавата на световната арена.

Според Централната банка на Руската федерация цената на един грам злато е 2686,17 рубли, сребро - 31,78 рубли / грам, платина - 1775,04 рубли / грам, паладий - 2179,99 рубли / грам.

Произходът на металургията.Развитието и разпространението на металургията е от голямо значение за развитието на производителните сили на материалната култура на човечеството. С местния метал (мед, злато, метеоритно желязо, олово) хората бяха, съдейки по археологическите находки, познати през каменната ера. Самородките са били използвани като бижута, амулети и пр. В древни времена са открити методи за студено коване на метали, но късчетата са рядкост и това не би могло да бъде от икономическо значение. Изкуството да се топи метал е най -вероятно открито случайно. Бучки руда, уловени при пожар или пещ по време на производството на керамика, биха могли да дадат началото на идеята за металургията.

Началото на металообработването е възникнало в райони, където е имало издатини към повърхността на рудни скали. Къде и кога се е случило, не се знае. Има предположение, че родината на металургията е бил регионът от Закавказието до Мала Азия, въпреки че има находища на мед в Карпатите, на Балканите, в Кавказ, в Алтай и Тиен Шан и Урал. Що се отнася до времето на възникване на металургичното производство, то с всяка нова археологическа находка тя трябва да се състарява. Към VIII хилядолетие пр.н.е. NS. (тоест, когато мезолитните култури все още са съществували в повечето от населените земи) включват слоевете на паметника Chayenu-Tepezi в Анадола (Турция), където са открити медни и бронзови мъниста, четиристранно шило и телени щифтове. През VII хилядолетие пр.н.е. NS. металът е добит и обработен от жителите на селищата Чатал-Гуюк (Турция). В пластовете на селището Ярим-Тепе I в долината Синджар (Ирак), датиращо от VI хилядолетие пр.н.е. д., намерени медни бижутаи шлаки от топене на метал.

Местната мед е много рядка и затова, когато тя стана оскъдна, хората започнаха да я добиват с помощта на огън. Районът, където се е намирала рудата, се нагрява с огньове и след това се полива с вода; рудата беше напукана и след това изкопана с копачи, а големи парчета бяха отчупени с каменни брадви. Ударите отделиха рудата от ограждащите отпадъчни скали. Суровините бяха транспортирани до центрове за топене на мед. Тук металът се топи по най -примитивните начини: рудата е натрупана, покрита с дърво и подпалена. Така химичният състав и свойствата на готовия метал зависят от състава на рудата, примесите и тяхното количество, както и от температурата на топене.

Трябва да се отбележи, че рудата може да има различни примеси, в резултат на което се топи не чиста мед, а някои видове бронз. Традиционно се смята, че човек се е научил да прави медни сплави с примеси (лигатура), най -често арсен, антимон и олово. По -късно (приблизително през 3 -то хилядолетие пр. Н. Е.) Човекът създава „класически“ бронз - с добавяне на калай. Могат да се разграничат четири основни етапа в развитието на медната металургия: студено (след това горещо) коване, леене на естествена мед, топене на мед от руда (това е началото на самата металургия), бронзови сплави на медна основа.

Въпреки предимствата на медта и особено на бронза, металът не само не измества камъка, костите и дървото при производството на инструменти, но остава доста рядък и скъп материал до бронзовата епоха. Може да се добави, че дълго време медни изделия са били предимно малки - игли, шила, бижута, ножове и медни инструменти повтаряли формата на каменни. Към края на енеолита започват да се произвеждат масивни медни изделия, първо чрез коване, а по -късно и чрез леене. Следващият период се нарича Бронзова епоха и неговата хронологична рамка за всяка територия се определя отделно.

При леене се изразходва по -малко метал за продукта, формите на инструментите стават по -елегантни. Отливат се брадви, чукове, игли, шила, длета, удари, орнаменти. За леене е необходима температура над 1000 градуса. Към III-II хилядолетие пр.н.е. NS. металургичното производство се е подобрило донякъде. Топенето на бронз започна да се извършва в пещи, на въглища, което подобри процеса на възстановяване. Леенето беше подобрено, включително върху восъчен модел, техниките за коване, щамповане и втвърдяване на бронз бяха подобрени.

Но преходът към калай "класически" бронз предизвика определени трудности, свързани с извличането на калай, което е доста рядко. Неговите находища са далеч от древните металургични центрове. За да се преодолеят тези трудности, беше необходимо разширяване на търговските отношения, превозни средства и т.н., което от своя страна доведе до по -нататъшно развитие на производителните сили.

Наред с медта и бронза, хората познаваха и използваха други метали: олово, злато, сребро. Но по това време обхватът на оловото беше ограничен. Благородните метали, поради високата си цена, са били използвани само за орнаменти; древните майстори са постигнали високо съвършенство в обработката си. Те знаеха как да правят отливки, да ги украсяват с щамповане и да покриват повърхностите на изделия от по -евтини материали с най -фините златни листа. Те също така познават сплавта от злато и сребро - електрик, която е доста разпространена (такава сплав се среща в природата).

Бронзът донесе нов начин на живот. Новите инструменти и оръжия, развитието на нови преди това неизползваеми земи, увеличената мобилност на населението, разширяването на обмена, особено метала, беше придружено от усложняване на социалната структура на обществото, разширяване на неравенството, увеличаване на броя на военни конфликти и появата на робство. Териториите, разположени в близост до медни находища, изпреварват другите региони в своето развитие. И само появата на желязо ускорява напредъка, а новият метал става от 1 -то хилядолетие пр. Н. Е. NS. основният материал за производството на инструменти и оръжия, окончателно изместващ камък, кост, мед и бронз.

Познанството на човека с желязото се е случило много преди това. Да не говорим за метеорното желязо (евентуално самородно), което са знаели как да топят през III, а може би и през IV хилядолетие пр.н.е. NS. Но се среща дори по -рядко от медта, а първите железни изделия бяха редки и скъпи, използвани за бижута наравно с благородни метали. Известни са случаи на инкрустирани с желязо златни бижута и церемониални съдове за хранене. Желязото стана широко разпространено като евтин масов материал в края на 2 -ро и 1 -во хилядолетие пр.н.е. NS.

Най -древните находки за производство на желязо са записани на територията на ирански Азербайджан, те датират от около 2800 г. Пр.н.е. NS. Опитът с топенето на мед позволи на човека да овладее топенето на желязо, въпреки че това изисква по -висока температура. За да извлекат желязо от руда, древните металурзи са намерили изход - намаляване на метала чрез издухване на кислород в пещта по време на кипене на желязо („метод на издухване на сирене“). За това бяха използвани малки пещи, в които металът, може да се каже, се вари, а не се топи. По време на процеса на топене всички чужди примеси и отпадъчна скала изплуват (това е шлака), а металът се натрупва в дъното на пещта под формата на гъбеста маса, наситена с течна шлака (кора). Този метал е мек, затова е кован няколко пъти. Но все пак желязото остана по -меко от бронза. Само развитието на такива технологични процеси като карбонизиране (циментиране), закаляване и закаляване позволи на желязото да се издигне над бронза.

В допълнение към твърдостта си, желязото имаше и друго много важно предимство: желязната руда се среща почти навсякъде, включително в блата, горски зони, планински райони и пр. Бедните от мед страни бързо настигат други територии в своето развитие. Бронзовата ера се заменя с желязната.

Обща сума:

Овладяването на топенето на метали се превръща в най -голямото техническо постижение на човека през енеолита и бронзовата епоха, но истинска техническа революциянастъпило едва с развитието на металургията на желязото в края на II хил. пр. н. е. Желязната руда е по -разпространена от медта, поради което желязото се е превърнало в широко разпространен метал. Металургията ускори прогреса на обществото, подобри обработката на земята, отделянето на занаятите в независимо производство, развитието на търговията и използването на метали във военните дела, стимулира формирането на класово общество и появата на държава.

Темата „Метали в древността“ не е избрана от нас случайно. Сега не можем да си представим живота си без метали. Ние използваме метали и техните сплави - като един от основните структурни материали на съвременната цивилизация. Това се дължи преди всичко на тяхната висока якост, еднородност и непропускливост за течности и газове. Освен това чрез промяна на състава на сплавите е възможно да се променят техните свойства в много широк диапазон.

Металите се използват както като добри проводници на електричество (мед, алуминий), така и като материали с повишено съпротивление за резистори и електрически нагревателни елементи (нихром и др.).

Металите и техните сплави се използват широко за производството на инструменти (тяхната работна част). Това са предимно инструментални стомани и сплави от карбид. Диамантът, борният нитрид и керамиката също се използват като инструментални материали.

Числото 7 често се среща в различни мистични учения и дори просто в ежедневието: 7 цвята на дъгата, 7 метала от древността, 7 планети, 7 дни от седмицата, 7 бележки.

Нека се спрем на 7 метала от древността - мед, сребро, злато, калай, олово, живак, желязо, както и някои сплави на тяхна основа.

Древните философи идентифицират различни метали с костите на божествата. По -специално, египтяните разглеждат желязото като костите на Марс, а магнита като костите на Хор. Според тях оловото е скелетът на Сатурн, а медта съответно е Венера. Древните философи приписват живак на скелета на Меркурий, злато - Слънце, сребро - Луна, антимон - Земя.

Дълго време човек вярва, че планетите влияят върху функциите на човешкото тяло.

Смятало се е, че с помощта на метали можете да се борите с вредното въздействие на звездите.

От древни времена лечителите са използвали метали. Но любимото им лекарство все още бяха билките. Лечението с минерали на прах, взети вътрешно, започва да се използва едва през Средновековието. Най -често използването на метали в древни времена в това отношение се състои в носенето или използването им като талисмани, заедно с каменни талисмани. Елифас Леви, описвайки магьосника в облеклото му, казва, че:

„В неделя (денят на Слънцето) той държеше в ръцете си златен прът, украсен с рубин или хризолит; в понеделник (лунен ден) той носеше три нишки - перли, кристал и селенит; във вторник (ден на Марс) той имаше стоманена пръчка и пръстен от същия метал; в сряда (денят на Меркурий) носеше огърлица от перли или стъклени мъниста с живак и пръстен от ахат; в четвъртък (денят на Юпитер) той имаше гумен прът и пръстен с имералд или сапфир; в петък (денят на Венера) той имаше месингов прът, тюркоазен пръстен и корона с берили; в събота (денят на Сатурн) той имаше пръчка от оникс, както и пръстен от този камък и верига от калай на врата му. "

Когато се разви астрологията, седемте тогава известни метала започнаха да се сравняват със седемте планети, които символизираха връзката между металите и небесните тела и небесния произход на металите.

Всеки метал действа като посредник между боговете и земните явления, поради което те се свързват със знаците на планетите: злато - със Слънцето, сребро - с Луната, мед - с Венера, желязо - с Марс, олово - със Сатурн , калай - с Юпитер и живак - с Меркурий. Това сравнение стана често срещано преди повече от 2000 години и постоянно се среща в литературата до 19 век.

Очевидно човек първо се е запознал с онези метали, които са били открити в природата в родно състояние. Това са злато, сребро, мед, метеоритно желязо. С останалите метали - както се научи да ги получава от съединения чрез намаляване на топенето.

Докато работихме по проекта, научихме, че първите метални инструменти, след каменните, са били използвани от хората няколко хилядолетия преди нашата ера. Те бяха направени от естествена мед и следователно бяха мед. Местната мед се среща в природата доста често. Обработката на медни късчета за първи път е извършена от древни хора с помощта на камъни (т.е. всъщност той е използвал студено коване на метали, за да получава продукти от тях). Защо това е възможно? Открихме отговор на този наш въпрос. Медта е сравнително мек метал.

В теоретичната част на проекта Antiquity Metals предлагаме отговори на други въпроси, възникнали в хода на нашата работа:

Защо медта е първият метал, който човек започва да използва в живота си?

(вече отговорихме, вижте по -горе)

Защо медта не може напълно да измести каменните инструменти? В какво историческо минало се появяват „епохите на металите“ - мед, бронз и желязо? Защо бронзовата ера замени медната и желязната епоха? Какви нови свойства на металите и сплавите човек откри за себе си, което му даде възможност да направи по -модерни инструменти, оръжия, битови предмети? Защо човек е използвал талисмани? Как и какви антики е използвал човек в ежедневието си? За каква полза или вреда можем да говорим, когато се опитаха да се лекуват с „древни метали“? Как са били добивани или добивани метали в древността? Какъв е произходът на името на древните метали?

В практическата част на нашата работа решихме да проучим:

Какви свойства на метали или сплави от антики са осигурили запазването им и до днес?

Защо степента на запазване на предметите е различна?

За да решим практически проблеми, ние: 1) проведохме химически експеримент за определяне на химическата активност на древните метали и тяхната химическа устойчивост на определени химически и атмосферни влияния; 2) направи съответните изводи.

2.1 МЕД. МЕДНА ВЪЗРАСТ

Символът Cu идва от латинския кипрум (по -късно Cuprum), тъй като медните мини на древните римляни са били разположени в Кипър.

Чистата мед е вискозен, вискозен метал със светлорозов цвят, лесно се навива на тънки листове. Той провежда топлина и електрически ток много добре, на второ място след среброто в това отношение. При сух въздух медта почти не се променя, тъй като най -тънкият оксиден филм, образуван на повърхността му, дава на медта повече тъмен цвяти също така служи като добра защита срещу по -нататъшно окисляване. Но в присъствието на влага и въглероден диоксид, повърхността на медта е покрита със зеленикаво покритие от меден хидроксокарбонат - (CuOH) 2CO3.

Медта е широко използвана в промишлеността поради своята висока топлопроводимост, висока електрическа проводимост, ковкост, добри отливки, висока якост на опън, химическа устойчивост

Медта е първият метал, който хората за първи път започват да използват в древността, няколко хилядолетия преди Христа. Първите медни инструменти са направени от естествена мед, която е доста често срещана в природата, тъй като медта е неактивен метал. Най -големият къс мед е намерен в САЩ, той тежи 420 тона.

Но с оглед на факта, че медта е мек метал, медта в древността не е могла напълно да замени каменните оръдия на труда. Едва когато човек се е научил да топи мед и е изобретил бронз (сплав от мед и калай), металът е заменил камъка.

Широкото използване на медта започва през 4 -то хилядолетие пр.н.е. NS.

Смята се, че медта е започнала да се използва около 5000 г. пр.н.е. NS. В природата медта рядко се среща под формата на метал. Първите метални инструменти са направени от медни късчета, вероятно с помощта на каменни брадви. Индианците, които са живели на брега на езерото. Горна (Северна Америка), където има много чиста местна мед, методите за нейната студена обработка са били известни до времето на Колумб.

Медната епоха е преходна епоха между неолита и бронзовата епоха. Характеризира се с появата на първите медни инструменти с широкото използване на каменни. За южните райони на Поволжието, 4 хил. Пр.н.е. NS. , за горското стопанство - 3 хил. пр. н. е. NS. В горските райони на Поволжието риболовът и ловът остават основната търговия, на юг специализираният задвижван лов за коне се заменя с тяхното развъждане и земеделие. Около 3500 г. пр.н.е. NS. в Близкия изток се научиха да извличат мед от руди, тя се получава чрез редукция с въглища. В Древен Египет е имало и медни мини. Известно е, че блоковете за известната пирамида на Хеопс са обработени с меден инструмент.

В Южна Месопотамия най -древният метален предмет е върхът на копие, намерен в Ур, на пластове, датиращи от 4 -то хилядолетие пр. Н. Е. NS. Химическият анализ установява, че съдържа 99,69% Cu, 0,16% As, 0,12% Zn и 0,01% Fe. В Кавказ и Закавказието металът започва да се използва от първата половина на 4 -то хилядолетие пр.н.е. NS. Това беше мед, който беше получен чрез металургично топене на окислени медни руди, понякога заедно с арсенови минерали.

Дори по -късно металът започва да се използва в Централна Европа, поне не по -рано от III хилядолетие пр.н.е. NS. Примитивната плоска медна брадвичка, намерена в Горне Лефантовце в западна Словакия, датира от средата на 3 -то хилядолетие пр.н.е. NS. Според спектралния анализ, брадвата е направена от мед, съдържащ примеси на арсен (0,10%), антимон (0,35%) и малко количество други метали, което показва, че медта, от която е направена брадвата, не е с местен произход. и най -вероятно е получен чрез намаляване на топенето на малахитови руди.

Предците на древните славяни, които са живели в басейна на Дон и в района на Днепър, са използвали мед за производството на оръжия, бижута и предмети от бита. Руската дума "мед", според някои изследователи, идва от думата "мида", която сред древните племена, населяващи Източна Европа, означаваше метал като цяло.

МЕДИЦИНСКИ СВОЙСТВА НА МЕД

Лечебните свойства на медта са известни от много дълго време. Древните вярвали, че лечебният ефект на медта е свързан с нейните аналгетични антипиретични антибактериални и противовъзпалителни свойства. Дори Авицена и Гален описват медта като лекарство, а Аристотел, посочвайки укрепващото действие на медта върху тялото, предпочита да заспи с медна топка в ръка. Кралица Клеопатра носеше най -добрите медни гривни, предпочитайки ги пред злато и сребро, познавайки добре медицината и алхимията. В медната броня древните воини бяха по -малко уморени, а раните им се нагноиха по -малко и заздравяха по -бързо. Способността на медта да влияе положително върху „мъжката сила“ е забелязана и широко използвана в древния свят.

Скитащите се народи използваха медни прибори в ежедневието, които ги предпазваха от инфекциозни болести, а циганите носеха меден обръч на главата си за същите цели. Исторически факт: епидемията от холера и чума заобиколи хората, които работят с мед или живеят в близост до медни рудници. Не случайно по -рано дръжки на вратитев болниците те бяха изработени от мед, за да се изключи предаването на инфекция от инфекциозни пациенти към здрави хора.

Като дете, прилагайки медна стотинка на бучка по съвет на нашата баба, ние намалихме болката и възпалението, въпреки че съдържанието на мед в монета от 5 копейки, издадена по съветско време, беше ниско.

В днешно време използването на медни изделия е широко разпространено. В Централна Азия медни изделия се носят и практически не се разболяват от ревматизъм. В Египет и Сирия дори децата носят медни изделия. Във Франция медта се използва за лечение на слухови нарушения. В Съединените щати медни гривни се носят за артрит. В китайската медицина медни дискове се прилагат към активни точки. А в Непал медта се смята за свещен метал.

2. 2 Бронз. Бронзова епоха

Към 3000 г. пр.н.е. NS. в Индия, Месопотамия и Гърция калай се добавя към медта, за да се разтопи по -твърд бронз. Откриването на бронз е можело да се случи случайно, но предимствата му пред чистата мед бързо извеждат тази сплав на първо място.

Така започва „бронзовата епоха“.

Бронзовата епоха се характеризира с разпространението на бронзова металургия, бронзови инструменти и оръжия в Близкия изток, Китай, Южна Америка и др.

Думата „бронз“ звучи почти еднакво в много европейски езици. Произходът му се свързва с името на малко италианско пристанище на брега на Адриатическо море - Бриндизи. Именно през това пристанище бронзът е доставян в Европа в старите дни и през древен Римтази сплав е наречена "es brindisi" - мед от Бриндизи.

Асирийците, египтяните, индусите и други народи от древността имали изделия от бронз. Древните майстори обаче се научили да отливат масивни бронзови статуи не по -рано от 5 век. Пр.н.е. NS. Около 290 г. пр.н.е. NS. Колосът от Родос е създаден от Харес в чест на бога на слънцето Хелиос. Той беше висок 32 метра и стоеше над входа на вътрешното пристанище на древното пристанище Родос в източната част на Егейско море, това е гигантска бронзова статуя.

Защо медната ера се е променила в бронзовата епоха?

Бронзът има по -голяма здравина и износоустойчивост от медта; добра пластичност, устойчивост на корозия, добри леещи свойства

Бронз и месинг модерен свят

От химичен съставразграничават прост и сложен месинг, а по структура-еднофазни и двуфазни. Обикновените месинги са легирани с един компонент: цинк.

Месингите с по-ниско съдържание на цинк (томбаци и полукомпакти) са по-ниски от месингите L68 и L70 по пластичност, но ги превъзхождат по електрическа и топлопроводимост.

Тенекиени бронзи

Бронзите превъзхождат месинга по здравина и устойчивост на корозия (особено в морска вода).

Калаени бронзи - имат високи леещи свойства. Недостатъкът на отливките от калайдисан бронз е тяхната значителна микропорьозност. Затова за работа при повишено налягане те използват алуминиеви бронзи.

Поради високата цена на калай, по -често се използват бронзи, при които част от калай се заменя с цинк (или олово).

Алуминиеви бронзи

Тези бронзи все повече заместват месинговите и оловените бронзи.

Те се използват за лист и щамповане със значителна деформация. Те са по -здрави и издръжливи, не образуват порьозност, което осигурява по -плътни отливки. Леенето се подобрява чрез въвеждането на тези бронзи малки количествафосфор. Всички алуминиеви бронзи, подобно на калай, са добре устойчиви на корозия в морска вода и във влажна тропическа атмосфера, поради което се използват в корабостроенето, авиацията и др. Под формата на панделки, листове, проводници, те се използват за еластични елементи , по-специално за пружини с ток.

Силиконови бронзи

Тези бронзи се използват за фитинги и тръби, работещи в алкални (включително отпадъчни) среди.

Берилиеви бронзи

Берилиевите бронзи съчетават много висока якост (до 120 kgf / mm2) и устойчивост на корозия с повишена електропроводимост. Въпреки това, поради високата цена на берилия, тези бронзи се използват само за особено критични случаи в продукти с малко напречно сечение под формата на панделки, тел за пружини, мембрани, маншони и контакти в електрически машини, апарати и устройства.

2. 3 златни. Сребърен

Наред с медни късчета, късчета от злато и сребро също привличат вниманието на хората през новата каменна ера. Хората добиват злато от незапомнени времена. Човечеството се е сблъскало със злато още през V хилядолетие пр.н.е. NS. в епохата на неолита поради разпространението му в родния му вид. Според археолозите началото на системното копаене е поставено в Близкия изток, откъдето златните бижута се доставят, по -специално, в Египет. Именно в Египет в гробницата на кралица Зер и една от кралиците на Пу - Аби Ур в шумерската цивилизация са открити първите златни бижута, датиращи от 3 -то хилядолетие пр.н.е. NS.

В древни времена основните центрове за добив на благородни метали са Горният Египет, Нубия, Испания, Колхида (Кавказ); има информация за производството в Централна и Южна Америка, в Азия (Индия, Алтай, Казахстан, Китай). На територията на Русия златото се добива още през 2 - 3 хилядолетие пр.н.е. NS.

Металите се извличат от росичките чрез измиване на пясъка върху кожите на животни с подрязана вълна (за улавяне на зърна от злато), както и с използване на примитивни корита, тави и черпаци. Металите се извличат от руди чрез нагряване на скалата до напукване, последвано от смачкване на бучки в каменни разтвори, абразия с воденични камъни и измиване. Разделянето на размера се извършва на сита. В древен Египет е бил известен метод за отделяне на златни и сребърни сплави с киселини, отделяне на злато и сребро от оловна сплав чрез изрязване, извличане на злато чрез обединяване с живак или събиране на частици с помощта на мастна повърхност (Древна Гърция). Купелацията се извършва в глинени тигели, към които се добавят олово, готварска сол, калай и трици.

През XI-VI век пр.н.е. NS. среброто се добива в Испания в долините на реките Тежу, Дуеро, Миньо и Гуадиаро. През VI-IV век пр.н.е. NS. разработването на първични и алувиални златни находища започва в Трансилвания и Западните Карпати.

Добивът на злато през Средновековието се извършва чрез смилане на златоносната руда в брашно. Беше смесен в специални бъчви с живак на дъното. Живакът намокри и частично разтвори златото, за да образува амалгама (амалгамация). Той беше отделен от останалата част от скалата и разложен чрез нагряване. В същото време живакът се изпарява, а златото остава в дестилационния апарат.

В съвремието златото започва да се добива чрез цианиране на руди,

Геохимия на златото

Златото се характеризира с естествена форма. Сред другите му форми заслужава да се отбележи електрума, сплав от злато и сребро, която има зеленикав оттенък и сравнително лесно се разрушава, когато се пренася от вода. В скалите златото обикновено се разпръсква на атомно ниво. В находищата той често е затворен в сулфиди и арсениди.

Злато у дома

Златото, заедно с медта, беше един от първите метали, използвани от човека в ежедневието.

Високата пластичност на златото и среброто е широко използвана, особено в Египет под формата на ламарина - фолио, за покриване на мед и дори изделия от дърво. Покриването на медни изделия със злато ги спаси от корозия

Амулет "Бог на слънцето". Култът към Слънцето се среща във всички древни религии. Енергията му е свързана с живота и просперитета. Животворящите лъчи помагат за растежа на плодовете, които хранят целия свят. Келтите свързват това мощно светило с мъжкия символ на оплождане. Слънчевият талисман помага да усетите пълнотата на живота, да придобиете самочувствие и да възстановите умствената сила. Предпазва от трудностите на живота, физическата и духовната слабост.

Бижутата бяха изработени от сребро - мъниста, пръстени, пръстени, аксесоари за облекло, вази, съдове, амулети и др.

Още в съвременността златото и среброто се използват като пари. Основният валутен метал и до днес е златото.

Среброто след насищане на пазара всъщност загуби тази функция.

Златото е съществен елемент от съвременния свят финансова система, тъй като този метал не подлежи на корозия, има много области на техническо приложение и запасите му са малки. Златото практически не се губи в хода на историческите катаклизми, а само се натрупва и топи. Понастоящем световните банкови златни резерви се оценяват на 32 хиляди тона

Чистото злато е мек жълт пластмасов метал. Червеникав оттенък на някои златни предмети, като монети, се дава от примеси на други метали, по -специално мед.

Най -важната характеристика бижутае тяхната проба, която характеризира съдържанието на злато в тях. Съставът на такива сплави се изразява с фиността, която показва броя на теглови части злато в 1000 части от сплавта (в руската практика). Финотата на химически чисто злато съответства на 999. 9 финес се нарича още "банково" злато, тъй като слитъците се правят от такова злато.

В Русия се счита за начало на добива на злато на 21 май (1 юни) 1745 г., когато Ерофей Марков, който намери злато на Урал, обяви откриването си в Службата на Главния съвет на заводите в Екатеринбург. През цялата история човечеството е добивало около 140 хиляди тона злато.

Среброто е елемент от вторична подгрупа от първата група, петия период от Периодичната таблица на химичните елементи на Д. И. Менделеев, с атомен номер 47. Обозначава се със символа Ag (лат. Argentum)

Откриването на сребро. Минен

Финикийците откриват находища на сребро (сребърни руди) в Испания, Армения, Сардиния и Кипър. Сребро от сребърни руди се комбинира с арсен, сяра, хлор, а също и под формата на естествено сребро. Местният метал, разбира се, стана известен преди да се научат да го извличат от съединения. Самородното сребро понякога се среща под формата на много големи маси: най -голямото късче сребро се счита за късче, което тежи 13,5 тона. Среброто се намира и в метеорити и се намира в морска вода. Среброто е рядко под формата на късчета. Този факт, както и по -малко забележимият цвят (сребърните късчета обикновено са покрити с черно сулфидно покритие), послужиха като основа за по -късното откриване на човешкото естествено сребро от човека. Това обясняваше голямата рядкост и голямата стойност на среброто в началото. Но след това се случи второто откриване на сребро.При рафиниране на злато с разтопено олово в някои случаи вместо по -ярко от естественото злато се получава по -димен метал. Но от друга страна, имаше повече от него, отколкото оригиналния метал, който искаха да пречистят. Това бледо злато се използва от третото хилядолетие пр.н.е. Гърците го наричат електрон, римляните го наричат електрум, а египтяните го наричат асем. Понастоящем терминът електрум може да се използва за обозначаване на сплав от сребро и злато. Тези сплави от злато и сребро отдавна се считат за специален метал. В древен Египет, където среброто е донесено от Сирия, то се е използвало за изработване на бижута и сечене на монети. Този метал дойде в Европа по -късно (около 1000 г. пр. Н. Е.) И е бил използван за същите цели. Предполагаше се, че среброто е продукт на трансформацията на металите по пътя на тяхната „трансмутация“ в злато. За 2500 г. пр. Н. Е. В Древен Египет те носели бижута и сечели монети от сребро, вярвайки, че то е по -скъпо от златото. През 10 -ти век е показано, че има аналогия между сребро и мед, а медта се разглежда като сребристо оцветена в червено. През 1250 г. Винсент Боув предполага, че среброто се образува от живак под действието на сяра. През Средновековието „кобалд“ е името на руди, които са били използвани за получаване на метал със свойства, различни от вече познатото сребро. По-късно беше показано, че от тези минерали се добива сплав сребро-кобалт и разликата в свойствата се определя от наличието на кобалт. През XVI век. Парацелз получава сребърен хлорид от елементите, а Бойл определя неговия състав. Шеле изучава ефекта на светлината върху сребърен хлорид и откритието на фотографията привлича вниманието към други сребърни халогениди. През 1663 г. Glaser предлага сребърен нитрат като средство за изгаряне. От края на XIX век. сложни сребърни цианиди се използват при галванопластика. Използва се за сечене на монети, награди - ордени и медали.

Сребърните халогениди и сребърен нитрат се използват във фотографията поради тяхната висока фоточувствителност.

Поради най -високата електрическа проводимост и устойчивост на окисляване, той се използва: в електротехниката и електрониката като покритие за критични контакти; в микровълнова технология като покритие вътрешна повърхноствълноводи.

Използва се като покритие за силно отразяващи огледала (алуминият се използва в конвенционалните огледала).

Често се използва като катализатор в окислителни реакции, например при производството на формалдехид от метанол.

Използва се като дезинфектант, главно за дезинфекция на вода. Преди време разтвор на протаргол и коларгол, които бяха колоидно сребро, бяха използвани за лечение на настинки.

Едно от важните приложения на среброто е алхимията, тясно свързана с медицината. Вече 3 хиляди години пр.н.е. NS. в Китай, Персия и Египет са били известни лечебни свойствародно сребро. Древните египтяни например са прилагали сребърна плоча върху раните си, за да им помогне да заздравеят бързо. Способността на този метал да поддържа водата годна за пиене дълго време също е известна от древни времена. Например персийският цар Кир във военни кампании транспортира вода само в сребърни съдове. Известният средновековен лекар Парацелз лекувал някои болести с „лунен“ камък със сребърен нитрат (лапис). Този инструмент все още се използва в медицината днес.

Развитието на фармакологията и химията, появата на много нови естествени и синтетични лекарствени форми не са намалили вниманието на съвременните лекари към този метал. През нашите години той продължава да се използва широко в индийската фармакология (за производството на традиционни индийски аурведични лекарства). Аюрведа (Аюрведа) е древен метод за диагностика и лечение, малко известен извън Индия. Повече от 500 милиона души в Индия приемат такива лекарства, така че е очевидно, че консумацията на сребро във фармакологията на страната е много висока. Съвсем наскоро съвременните изследвания на телесните клетки за съдържанието на сребро доведоха до заключението, че то се увеличава в мозъчните клетки. Така беше направено заключението, че среброто е метал, необходим за живота на човешкото тяло и че лечебните свойства на среброто, открити преди пет хиляди години, не са загубили своята актуалност и в момента.

Ситно натрошеното сребро се използва широко за дезинфекция на вода. Водата, напоена със сребърен прах (обикновено се използва сребърен пясък) или филтрирана през такъв пясък, е почти напълно дезинфекцирана. Среброто под формата на йони активно взаимодейства с различни други йони и молекули. Ниските концентрации са полезни, тъй като среброто унищожава много болестотворни бактерии. Установено е също, че сребърните йони в ниски концентрации допринасят за увеличаване на общата устойчивост на организма към инфекциозни заболявания... Развивайки тази посока на употреба, в допълнение към пастите за зъби, защитните моливи, керамичните плочки, покрити със сребро, в Япония дори започнаха да правят тамян, който съдържа йонизирано сребро и при изгаряне отделя йони, които убиват бактериите. Това свойство на среброто се основава на действието на лекарства като протаргол, коларгол и др., Които са колоидни формисребро и помага за заздравяване на гнойни лезии на очите.

2.4 Желязо. Желязната ера

Желязото е елемент от странична подгрупа на осмата група от четвъртия период на периодичната система от химични елементи на Д. И. Менделеев, атомен номер 26. Обозначава се със символа Fe (лат. Ferrum). При високи температури или висока влажност в въздухът. В чист кислород желязото изгаря и във фино дисперсно състояние се запалва спонтанно във въздуха. Желязото има специално свойство - магнетизъм.

В природата желязото рядко се среща в чист вид. Най-често се среща в железо-никелови метеорити. По отношение на разпространението в земната кора желязото е на четвърто място след O, Si, Al (4,65%). Смята се също, че желязото съставлява по -голямата част от земното ядро.

Желязо в древни времена

Първите железни оръдия, намерени в Карпатско -Дунавско -Понтийския регион, датиращи от 12 век пр.н.е. NS.

Желязото като инструментален материал е известно от древни времена; най -старите железни предмети, открити по време на археологическите разкопки, датират от 4 -то хилядолетие пр. Н. Е. NS. и принадлежат към древните шумерски и древноегипетски цивилизации. Това са върховете на стрелите и декорациите от метеоритно желязо, тоест сплав от желязо и никел (съдържанието на последния варира от 5 до 30%), от които са съставени метеорити. От небесния им произход очевидно идва едно от имената на желязото в гръцкия език: „сайдер“ (а на латински тази дума означава „звезда“)

Изделия от изкуствено желязо са известни още от заселването на арийските племена от Европа до Азия и островите на Средиземно море (4-3 хилядолетие пр.н.е.). Най -старият известен железен инструмент е стоманено длето, намерено в каменната зидария на пирамидата на фараон Хуфу в Египет (построена около 2550 г. пр. Н. Е.).

Но използването на желязо започва много по -рано от неговото производство. Понякога откривали парчета от сивкаво-черен метал, които, изковани на кама или острие на копие, давали оръжие по-издръжливо и пластично от бронза, а по-дълго държали остро острие. Трудността беше, че този метал беше намерен само случайно. Сега можем да кажем, че това е метеоритно желязо. Тъй като железните метеорити са сплав желязо-никел, може да се предположи, че качеството на отделни уникални ками, например, може да се конкурира със съвременните потребителски стоки. Същата уникалност обаче доведе до факта, че такива оръжия не бяха на бойното поле, а в хазната на следващия владетел.

Естествено метално желязо с неземен произход - метеоритно желязо е използвано в зората на „желязната епоха“. Пътят на химическата трансформация на желязна руда изисква разработването на достатъчно високи температури. За редукцията на желязото от неговите оксиди с въглероден оксид, което се случва в обичайния металургичен процес, е достатъчна температура само малко над 700 ° C - дори лагерният огън дава такава температура. Полученото по този начин желязо обаче е спечена маса, състояща се от метал, неговите карбиди, оксиди и силикати; при коване се разпада. За да се реализират практически възможностите на процеса на редукция с цел получаване на желязо, подходящо за преработка, бяха необходими три условия: 1) въвеждане на железни оксиди в зоната на нагряване при редукционни условия; 2) достигане на температурата, при която се получава метал, подходящ за механична обработка; 3) откриването на действието на добавки - потоци, които улесняват отделянето на примеси под формата на шлаки, което осигурява производството на ковък метал при не твърде високи температури.

Първата стъпка в зараждащата се черна металургия е производството на желязо чрез редуцирането му от оксид. Рудата се смесва с въглен и се поставя в пещта. При високата температура, създадена от изгарянето на въглища, въглеродът започва да се комбинира не само с атмосферния кислород, но и с този, който е свързан с железните атоми.

FeO + C = Fe + CO

FeO + CO = Fe + CO2

След изгарянето на въглищата в пещта остава така наречената крица - бучка от вещества с примес на редуцирано желязо. След това зърната се нагряват отново и се подлагат на коване, принуждавайки желязото от шлаката. Дълго време в металургията на желязото коването беше основният елемент на технологичния процес, освен това беше свързан в последния завой с оформянето на продукта. Самият материал е кован.

"Желязната ера"

Желязната епоха измества бронзовата епоха главно в началото на I хилядолетие пр.н.е. NS

Желязната епоха измества бронзовата епоха главно в началото на I хилядолетие пр.н.е. NS. Това се случи поради следните причини: 1) желязото е по -обилно в природата от мед, калай и олово; 2) неговите сплави имат добра пластичност, пластичност; 3) по -голяма здравина от бронза; 4) добра устойчивост на влиянието на околната среда; 5) човек е усвоил основния метод за производство (редукционно топене) на желязо и неговите сплави. Всичко това взето заедно се превърна в предпоставка за замяна на бронзовата с желязната епоха.

Желязната епоха продължава и до днес.

Всъщност желязото обикновено се нарича неговите сплави с ниско съдържание на примеси (до 0,8%), които запазват мекотата и пластичността на чистия метал. Но на практика по -често се използват сплави от желязо с въглерод: стомана (до 2% въглерод) и чугун (повече от 2% въглерод), както и неръждаема стомана (легирана) стомана с добавка на легиращи метали (хром , манган, никел и др.). Наборът от специфични свойства на желязото и неговите сплави го превръщат в „метал No1“ по значение за хората.

Използването на желязо даде мощен стимул за развитието на производството и по този начин ускори социалното развитие. През желязната епоха по -голямата част от народите на Евразия преживяват разлагането на първобитната общностна система и прехода към класово общество.

Напредъкът не стоеше на едно място: първото устройство за извличане на желязо от руда беше духалка за еднократна употреба. С огромен брой недостатъци, дълго време това беше единственият начин да се получи метал от руда.

По -висок етап в развитието на черната металургия представляват постоянните високи пещи, наречени в Европа мазилки. Това наистина беше висока пещ - с четириметров комин за увеличаване на сцеплението. Духът на Стукофен вече се люлееше от няколко души, а понякога и от воден двигател. Стукофен има врати, през които крицата се извлича веднъж дневно.Стукофен са изобретени в Индия в началото на първото хилядолетие пр.н.е. В началото на нашата ера те дойдоха в Китай, а през 7 век, заедно с „арабските“ числа, арабите заимстваха тази технология от Индия. В края на 13 век мазилките започват да се появяват в Германия и Чехия (а още преди това са били в южната част на Испания) и през следващия век се разпространяват в цяла Европа.

Производителността на плутония беше несравнимо по -висока от тази на газодувна пещ - тя произвеждаше до 250 кг желязо на ден, а температурата на топене в нея беше достатъчна, за да се въглехидрира част от желязото до състояние на чугун. Въпреки това, когато пещта беше спряна, мазилката замръзна на дъното й, смесвайки се с шлаките, а след това те знаеха как да почистят метала от шлаките само чрез коване, но чугунът не му се поддаде. Трябваше да бъде изхвърлен.

Следващият етап в развитието на металургията е появата на доменни пещи. Използват се и до днес. Поради увеличаването на размера, предварително загряване на въздуха и механично издухване, в такава пещ цялото желязо от рудата се превръща в чугун, който се топи и периодично се освобождава навън. Производството става непрекъснато - пещта работи денонощно и не се охлажда. Тя произвеждаше до един и половина тона чугун на ден. Беше много по -лесно да се дестилира чугун в желязо в ковачници, отколкото да се избие от потока, въпреки че все още се изискваше коване - но сега шлаките бяха избити от желязо, а не желязо от шлаки

Използването на желязо в древността

Първата форма на организиране на производството на изделия от желязо са ковачите аматьори. Обикновени селяни, които в свободното си време от обработка на земята, търгуваха с такъв занаят. Ковач от този вид сам е намерил „руда“ (ръждясало блато или червен пясък), сам е изгарял въглища, сам е топял желязо, сам е ковал, сам е обработвал продукта.

Умението на майстора на този етап естествено се ограничаваше до коване на изделия от най -простата форма. Инструментариумът му се състоеше от кожи, каменен чук и наковалня и точило. Железните оръдия на труда били направени с помощта на каменни.

Ако в близост имаше удобни за развитие рудни находища, тогава цяло село можеше да се занимава с производство на желязо, но това беше възможно само ако имаше стабилна възможност за печеливш маркетинг на продукти, което на практика не би могло да бъде в условията на варварство .

Ако например за племе от 1000 души имаше десетина производители на желязо, всеки от които щеше да построи няколко пещи за издухване на сирене за една година, тогава техният труд осигуряваше концентрация на железни продукти от само около 200 грама на глава от населението . И не година, а като цяло. Тази цифра, разбира се, е много приблизителна, но факт е, че докато се произвежда желязо по този начин, никога не е било възможно за негова сметка да се покрият напълно всички нужди от най -прости оръжия и най -необходимите оръдия на труда. Брадвите продължават да се правят от камък, пирони и плугове от дърво. Металната броня остана недостъпна дори за лидерите.

Ролята на желязото в съвременния свят

21 век е ерата на полимерите, но ерата на желязото все още не е приключила.

В съвременния свят има много видове полимери, превъзхождащи желязото по лекота, пластичност и устойчивост на корозия, но в същото време те са много по -ниски от желязото по здравина, така че е твърде рано да се говори за желязо в минало време.

Желязото играе голяма роля в развитието човешкото обществои не е загубил значението си в момента. Железни сплави - чугун, стомана са гръбнакът на съвременната индустрия.

ГЛАВА III ЗАКЛЮЧЕНИЯ ОТ ТЕОРЕТИЧНИ ИЗСЛЕДВАНИЯ

В нашите теоретични изследвания стигнахме до следните изводи:

Основният извод

Промяната на "възрастта на металите" е свързана с откриването за човека на нови метали и сплави с подобрени качества в сравнение с предишните метали и сплави (освен това металите са доста често срещани в природата); овладяване на методите за тяхното извличане или производство, както и овладяване на методите за леене и коване на продукти от нови метали и сплави. Промяната на материалите за труд и производство повлия и повлия на техническия прогрес в обществото. Ролята на химията в този случай винаги е била и остава значителна.

Изводи за "векове" (потвърждаващи основния извод)

1. Медната епоха. Медта е първият метал, който хората за първи път започват да използват в древността, няколко хилядолетия пр. Н. Е. (4-3 хил. Пр. Н. Е.). Общото съдържание на мед в земната кора е относително ниско (0,01 тегл.%), Но е по -често от другите метали, открити в естественото състояние, а медните късове достигат значителен размер.

Това, както и сравнителната лекота на обработка на мед, обяснява факта, че тя е била използвана от хората по -рано от други метали.

Медта е мек метал. Следователно, в древни времена, медта не е можела да измести каменните оръдия на труда. Едва когато човекът се е научил да топи мед и е изобретил бронз (сплав от мед и калай), метал замества камъка.

Древните са вярвали, че лечебният ефект на медта се дължи на нейните антибактериални и противовъзпалителни свойства. В медната броня на древните воини раните се нагноиха по -малко и заздравяха по -бързо.

2. Бронзовата епоха продължава от края на 4 - началото. 1 -во хилядолетие пр.н.е. NS. Разпространява се металургията на бронз, бронзови инструменти и оръжия (Близкия изток, Китай, Южна Америка и др.). Бронзът е сплав на базата на мед (в древността това е мед + калай, по -рядко - мед + олово. Бронзът е имал по -голяма здравина от медта; добра пластичност, по -голяма устойчивост на корозия, добри отливни качества. Следователно епохата на медта е заменена от бронз.

3. Желязната епоха. В много древни времена железните изделия са правени от метеоритно желязо, от „небесния камък“. С метеоритното желязо беше лесно да се работи. От него са направени само бижута и най -простите инструменти. Топенето на желязо е било недостъпно за древните хора - получаването му от съединения. Следователно желязната епоха в Египет започва едва през 12 век.

Пр.н.е. NS. , а в други страни дори по -късно - в началото. 1 -во хилядолетие пр.н.е. NS.

Желязната епоха идва с разпространението на металургията на желязото и производството на инструменти и оръжия. По отношение на разпространението на метали в природата, желязото заема второ място след алуминия. С настъпването на желязната епоха желязото практически не се използва в чист вид. В ежедневието стоманени или чугунени изделия (сплави от желязо с въглерод и други елементи) често се наричат и се наричат желязо.

Добрата пластичност, пластичността на желязото и неговите сплави, както и особената здравина на продуктите, направени от тях, доведоха до промяната на бронзовата ера в желязната епоха, която продължава и до днес.

Железни сплави - чугун, стомана са в основата на съвременната индустрия.

Желязото е от съществено значение за живота на организмите. Той е част от хемоглобина.

Древните вярвали, че желязото е повлияно от Марс. С помощта на метален талисман, изработен от желязо, те се опитаха да излекуват анемичните хора: талисманът трябваше да отблъсне вредното влияние на Марс, неговата енергия и да нормализира съдържанието на желязо в кръвта.

4. Златото и среброто също са познати на човека от древни времена. Тези метали се характеризират с мекота, пластичност, много добра пластичност и пластичност. Следователно златото и среброто се обработват лесно. Изделия, изработени от тези метали, датират от 5-1 хил. Пр. Н. Е. NS. Красив цвят,

"Магическият" блясък, висока плътност, лекота, висока устойчивост на атмосферни влияния отдавна са оценени от човека.

Но златото и среброто са редки метали в природата. Затова от древни времена те се използват главно за изработка на декорации и домакински предмети.

Но с течение на времето златото (и в по -малка степен среброто) се превърна в мярка за материални ценности, започна да се използва като размяна на стоки, а по -късно - стана паричен еквивалент и по този начин „цар на металите“.

От древни времена се използват и лечебните свойства на среброто и златото: антисептични свойства сребърна вода; а за лечение на кожни заболявания са използвани свойствата на сребро, злато и мед.

ГЛАВА III НАШИТЕ ПРАКТИЧЕСКИ ИЗСЛЕДВАНИЯ

3.1 Химически експеримент

„Отношението на„ античните метали “към определени химически влияния“

На въпросите - "какви свойства на метали или сплави от антики са осигурили запазването им и до днес?" и "защо степента на запазване на различните предмети е различна?" ние се опитахме да дадем отговор, като прибягваме до химически експеримент.

Първо, ние излагаме следните хипотези: 1 - античните продукти са оцелели до наши дни, тъй като металите или сплавите, от които са направени, имат ниска химична активност; 2 - степента на безопасност на продуктите зависи от: а) корозионна устойчивост на материалите към влиянието на околната среда (корозионната устойчивост зависи преди всичко от химическата активност на металите и сплавите); б) времето на излагане на различни фактори (включително "химическия фактор") върху продукта, или - възрастта на продукта.

Ние проведохме такъв химически експеримент

Същността му е следната: изследвахме съотношението на древни метали и някои от техните сплави към такива реактиви и природни вещества като: въздушен кислород (при нормални условия и температурни ефекти); влажен въздух; вода - дестилирана, чешмяна, натурална; разтвори на киселини и основи.

Важно е, че всички те са основните разрушители (или сходството на тези разрушители) за метали и сплави в природата. Извършихме подходящите реакции и получихме резултати, потвърждаващи верността на нашите предположения (хипотези).

Изводи от практически изследвания

Разработен и извършен от нас химически експеримент показа това

Химическата активност на изследваните метали и сплави (всъщност „метали от древността“) - ниска

Корозионна устойчивост на химическа атака - висока.

Резултатите от експеримента са представени в таблицата

Ние заключаваме, че тези характеристики на материалите могат да бъдат решаващи във факта, че античните продукти са оцелели до нашето време

Изпитана е реакцията на метали и сплави към продължителността на химичното действие на лабораторни и естествени реактиви (за 2 месеца)

Експериментът показа: разрушаването на метали и сплави се увеличава с времето

Експериментът също потвърди предположението ни, че химическата активност на изследваните материали е относително ниска; все още има различия в химическата им активност

Както знаете, камъкът беше основният материал, от който първобитните хора правеха оръдия на труда. Нищо чудно, че стотиците хиляди години, изминали между появата на човека на земята и появата на първите цивилизации, се наричат каменна ера. Но през 5-6 хилядолетия пр.н.е. NS. хората са открили метал.

Най -вероятно първоначално човек третира метала по същия начин като камък. Той открива например медни късчета и се опитва да ги обработва по същия начин като камък, тоест с помощта на тапицерия, смилане, изстискване на люспи и т. Н. Но много бързо разликата между камък и мед стана ясна. Може би дори първоначално хората решиха, че няма да има полза от метални късчета, особено след като медта беше достатъчно мека и инструментите, които бяха направени от нея, бързо се провалиха. Кой е изобретил да топи мед? Сега никога няма да разберем отговора на този въпрос. Най -вероятно всичко се е случило случайно. Раздразнен мъж хвърли в огъня камъче, което му се струваше неподходящо за изработване на брадва или накрайник на стрела, а след това с изненада забеляза, че камъчето се разпространи в лъскава локва и след като огънят изгоря, замръзна. След това беше нужно само малко размисъл - и идеята за топене беше открита. На територията на съвременна Сърбия е намерена медна брадва, създадена 5500 години преди раждането на Христос.

Вярно е, че медта, разбира се, отстъпваше по много характеристики дори на камъка. Както бе споменато по -горе, медта е твърде мек метал. Основното му предимство е топимостта, която дава възможност да се правят различни предмети от мед, но по отношение на здравина и острота оставя много да се желае. Разбира се, преди откриването например на златоустовска стомана (статия "Руски Булат от Златоуст") трябваше да минат още няколко хилядолетия. В крайна сметка технологиите бяха създадени постепенно, отначало - с колебливи, плахи стъпки, чрез опит и безброй грешки. Скоро медта беше заменена от бронз, сплав от мед и калай. Вярно е, че калай, за разлика от медта, не се среща навсякъде. Неслучайно в древни времена Великобритания е била наричана „Калаените острови“ - много народи са оборудвали там търговски експедиции за калай.

Медта и бронзът са в основата на древногръцката цивилизация. В „Илиада” и „Одисея” постоянно четем, че гърците и троянците са били облечени в медни и бронзови доспехи и са използвали бронзови оръжия. Да, в древни времена металургията до голяма степен е служила на армията. Често ораха земята по старомоден начин, с дървен плуг и например улуците можеха да бъдат направени от дърво или глина, но войниците отиваха на бойното поле със здрави метални брони. Бронзът като материал за оръжия обаче имаше един сериозен недостатък: той беше твърде тежък. Следователно с течение на времето човек се научи да топи и обработва стомана.

Желязото е било известно още по времето на бронзовата епоха на Земята. Суровото желязо, получено чрез преработка при ниски температури, обаче е твърде меко. Най -популярното беше метеоритното желязо, но беше много рядко, можеше да се намери само случайно. Оръжията от метеоритно желязо обаче бяха скъпи и много престижни за притежаване. Египтяните нарекоха камите, изковани от падналите от небето метеорити, Небесни.

Смята се, че обработката на желязо е била широко разпространена сред хетите, живеещи в Близкия изток. Те са около 1200 г. пр.н.е. NS. се научи да топи истинска стомана. За известно време страните от Близкия изток станаха невероятно мощни, хетите предизвикаха самия Рим, а филистимците, споменати в Библията, притежаваха огромни територии на съвременния Арабски полуостров. Но скоро технологичното им предимство изчезна, тъй като технологията за производство на стомана, както се оказа, не беше толкова трудна за заемане. Основният проблем беше създаването на пещи, в които беше възможно да се достигне температурата, при която желязото се превръща в стомана. Когато околните народи се научиха да строят такива топилни пещи, производството на стомана започна буквално в цяла Европа. Разбира се, много зависи от суровините. В крайна сметка хората едва сравнително наскоро са се научили да обогатяват суровините с допълнителни вещества, които придават нови свойства на стоманата. Например римляните се подиграваха на келтите, тъй като много келтски племена имаха толкова бедна стомана, че мечовете им се огънаха в битка и воините трябваше да тичат обратно към задния ред, за да изправят острието. Но римляните се възхищавали на продуктите на майсторите оръжейници от Индия. А сред някои келтски племена стоманата не отстъпва на известния Дамаск. (Статия „Дамаска стомана: митове и реалност“)

Но във всеки случай човечеството навлезе в желязната епоха и вече не можеше да бъде спряно. Дори най -широкото разпространение на пластмаси, което се случи през ХХ век, не можеше да изтласка метала от повечето сфери на човешката дейност.

Медта с право може да се нарече първият метал на човечеството, защото хората са започнали да я използват преди повече от 10 000 години - през каменната ера. През вековете хората са се научили как правилно да боравят с метал, като го обработват по различни начини - с чукове, нагряване, леене или чрез легиране (смесване) с други метали като олово, сребро, цинк или калай. Откритието, че медта и цинкът се комбинират добре, бележи началото на цяла епоха, чието име: бронзовата епоха.

Всички големи култури и народи са работили с мед: Колосът на Родос е построен от мед, а древните египтяни са използвали мед за изграждане на своите акведукти. Римляните първи назоваха този метал: нарекоха медта „aes cyprium“ (руда от Кипър). По -късно за кратко се нарича "cuprum". От тази дума имената на медта са се образували в много европейски езици (мед, Kupfer. Cuivre).

В природата медта се среща като самороден метал, както и в минерали. Тази суровина се намира на всички континенти и нейните запаси все още не се очаква да намалят, тъй като медта не се консумира, а само се използва, което се осигурява чрез рециклиране на този метал. Това спестява мед в природните ресурси и отговаря на идеалното боравене с минерали.

Най -значимите находища на мед се намират днес в Чили и САЩ, където са концентрирани около 20 % от известните запаси в света. Други важни минни региони са Африка, Австралия, Китай, Канада, Индонезия, Южна Америка, Русия и Полша. В Европа има и малки медни находища. За съжаление много от тях вече са се изтощили.

Земните запаси от мед ще бъдат достатъчни за много дълго време, тъй като въпреки годишното увеличаване на добива на медна руда, известните находища не намаляват, а дори нарастват. Причината за това е откриването на все повече находища на този метал. В допълнение, непрекъснато развиващите се процеси и техники за добив водят до увеличаване на използваемите запаси от суровини.

Изследванията потвърждават, че известните световни запаси са се увеличили от 90 милиона тона (1950 г.) до 280 милиона тона (1970 г.), а до 1998 г. те са достигнали 340 милиона тона. Според последните оценки световните запаси от мед възлизат на повече от 2,3 милиарда тона.

Медната руда се добива както в открит рудник, така и в мини. Преди същинската металургична преработка на медна руда се извършва отделяне на "празни" съпътстващи скали, в резултат на което след флотация (флотационна концентрация) се получава руден концентрат със съдържание на мед в границите 20 - 30 процента. Медните концентрати се обработват изключително по пирометалургичен метод, а оксидните медни руди (медни руди приблизително 15-20%) се преработват по хидрометалургичен метод, което води до рафиниране (пречистване), по време на което се отстраняват останалите примеси.

Електролизата е предпочитаната технология днес.

Знаете ли, че медта, като естествена, е ограничена по количество и следователно ценна суровина не се консумира, а се използва в различни форми и след употреба може да се използва повторно?

Ето защо дори древните египтяни са определяли медта с така наречения символ „ankh“, което означава „вечен живот“ - наистина, най -подходящото име. Тъй като този метал, откакто е открит, може да се използва без никакви ограничения. Следователно едва ли има съмнение, че някъде на Земята все още активно се използва мед, която по едно време се добива в Древен Египет.

Причината за това е безпроблемната способност за претопяване. Това прави възможно регенерирането на мед безкрайно често.

Повече от 80% от добитата мед все още е в обращение днес.