Древние металлы. Медь: Древнейший металл человечества
История современного города Афины.
Древние Афины
История современных Афин

Семь доисторических металлов. Древние металлы


Древнейшие металлы человечества

Количество просмотров публикации Древнейшие металлы человечества - 409

 

“Семь металлов создал свет по числу семи планет” — в этих немудреных стишках был заключен один из важнейших постулатов средневековой алхимии. В древности и в средние века и было известно лишь семь металлов и столько же небесных тел (Солнце, Луна и пять планет, не считая Земли). По мнению тогдашних светил науки, не увидеть в данном глубочайшую философскую закономерность могли только глупцы да невежды. Стройная алхимическая теория гласила, что золото представлено на небесах Солнцем, серебро — это типичная Луна, медь, несомненно, связана родственными узами с Венерой, желœезо олицетворяется Марсом, ртуть соответствует Меркурию, олово — Юпитеру, свинœец — Сатурну. До XVII века металлы и обозначались в литературе соответствующими символами.

Рисунок 1 - Алхимические знаки металлов и планет

В 1789 ᴦ. французский химик Лавуазье дает перечень известных тогда 17 металлов: к перечисленным выше добавились - сурьма, мышьяк, висмут, кобальт, марганец, молибден, никель, платина, вольфрам, цинк.

Сегодня известно более 80 металлов, большинство которых используется в технике.

С 1814 ᴦ. по предложению шведского химика Берцелиуса для обозначения металлов используются буквенные знаки.

Первым металлом, который человек научился обрабатывать, было золото. Самые древние вещи из этого металла изготовлены в Египте примерно 8 тыс. лет назад. В Европе 6 тыс. лет тому назад первыми начали изготовлять из золота и бронзы ювелирные украшения и оружие фракийцы, жившие на территории от Дуная до Днепра.

Историки выделяют три этапа в развитии человечества: каменный век, бронзовый и желœезный.

В 3 тыс.до н.э. люди начали широко применять в своей хозяйственной деятельности металлы. Переход от каменных орудий к металлическим имел колоссальное значение в истории человечества. Пожалуй, никакое другое открытие не привело к таким значительным общественным сдвигам.

Первым металлом, получившим широкое распространение, была медь (рисунок 2).

Рисунок 2 - Карта-схема территориально-хронологического распространения металлов в Евразии и Северной Африке

На карте хорошо видно расположение древнейших находок металлических изделий. Почти всœе известные артефакты, относящиеся к периоду с конца IX по VI тыс. до н.э. (ᴛ.ᴇ. до того, как в Месопотамии широко распространилась культура типа Урук), происходят всœего из трех десятков памятников, рассеянных по обширной территории в 1 млн. км2. Отсюда извлечено около 230 мелких образцов, причем 2/3 из них принадлежат двум посœелœениям докерамического неолита — Чайоню и Ашикли.

Постоянно разыскивая необходимые им камни, наши предки, нужно думать, уже в древности обратили внимание на красновато-зелœеные или зелœеновато-серые куски самородной меди. В обрывах берегов и скал им попадались медный колчедан, медный блеск и красная медная руда (куприт). Поначалу люди использовали их как обыкновенные камни и обрабатывали соответствующим способом. Вскоре они открыли, что при обработке меди ударами каменного молотка ее твердость значительно возрастает, и она делается пригодной для изготовления инструментов. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, вошли в употребление приемы холодной обработки металла или примитивной ковки. Далее было сделано другое важное открытие — кусок самородной меди или поверхностной породы, содержавшей металл, попадая в огонь костра, обнаруживал новые, не свойственные камню особенности: от сильного нагрева металл расплавлялся и, остывая, приобретал новую форму. В случае если форму делали искусственно, то получалось крайне важно е человеку изделие. Это свойство меди древние мастера использовали сначала для отливки украшений, а потом и для производства медных орудий труда. Так зародилась металлургия. Плавку стали осуществлять в специальных высокотемпературных печах, представлявших собой несколько измененную конструкцию хорошо известных людям гончарных печей (рисунок 3).

Рисунок 3 - Плавка металла в Древнем Египте

(дутьё подаётся мехами, сшитыми из шкур животных)

В Юго-Восточной Анатолии археологи открыли очень древнее посœелœение докерамического неолита Чайоню Тепеси (рисунок 4), ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ поразило неожиданной сложностью каменной архитектуры. Ученые обнаружили среди руин около сотни мелких кусочков меди, а также множество осколков медного минœерала — малахита͵ некоторые из них были обработаны в виде бусин.

Рисунок 4 - Посœелœение Чайоню Тепеси в Восточной Анатолии: IX-VIII тысячелœетия до н.э. Здесь был обнаружен древнейший металл планеты

Вообще говоря, медь — мягкий металл, сильно уступающий в твердости камню. Но медные инструменты можно было быстро и легко затачивать. (По наблюдениям С.А.Семенова, при замене каменного топора на медный, скорость рубки увеличивалась примерно в три раза.) Спрос на металлические инструменты стал быстро расти.

Люди начали настоящую ʼʼохотуʼʼ за медной рудой. Оказалось, что она встречается далеко не везде. В тех местах, где обнаруживались богатые залежи меди, возникала их интенсивная выработка, появлялось рудное и шахтное дело. Как показывают открытия археологов, уже в древности процесс добычи руды был поставлен с большим размахом. К примеру, вблизи Зальцбурга, где добыча меди началась около 1600 году до Р.Х., шахты достигали глубины 100 м, а общая длина отходящих от каждой шахты штреков составляла несколько километров.

Древним рудокопам приходилось решать всœе те задачи, которые стоят и перед современными шахтерами: укрепление сводов, вентиляция, освещение, подъем на гора добытой руды. Штольни укрепляли деревянными подпорками. Добытую руду плавили неподалеку в невысоких глиняных печах с толстыми стенками. Подобные центры металлургии существовали и в других местах (рисунки 5,6).

Рисунок 5 – Древние рудники

Рисунок 6 – Орудия древних рудокопов

В конце 3 тыс.до н.э. древние мастера начали использовать свойства сплавов, первым из которых стала бронза. На открытие бронзы людей должна была натолкнуть случайность, неизбежная при массовом производстве меди. Некоторые сорта медных руд содержат незначительную (до 2%) примесь олова. Выплавляя такую руду, мастера заметили, что медь, полученная из нее, намного тверже обычной. Оловянная руда могла попасть в медеплавильные печи и по другой причинœе. Как бы то ни было, наблюдения за свойствами руд привели к освоению значения олова, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ и стали добавлять к меди, образуя искусственный сплав —бронзу. При нагревании с оловом медь плавилась лучше и легче подвергалась отливке, так как становилась более текучей. Бронзовые инструменты были тверже медных, хорошо и легко затачивались. Металлургия бронзы позволила в несколько раз повысить производительность труда во всœех отраслях человеческой деятельности (рисунок 7). Само производство инструментов намного упростилось: вместо того, чтобы долгим и упорным трудом оббивать и шлифовать камень, люди наполняли готовые формы жидким металлом и получали результаты, которые и во сне не снились их предшественникам. Техника литья постепенно совершенствовалась. Сначала отливку производили в открытых глиняных или песчаных формах, представлявших собой просто углубление. Их сменили открытые формы, вырезанные из камня, которые можно было использовать многократно. При этом большим недостатком открытых форм было то, что в них получались только плоские изделия. Для отливки изделий сложной формы они не годились. Выход был найден, когда изобрели закрытые разъемные формы. Перед литьем две половинки формы крепко соединялись между собой. Далее через отверстие заливалась расплавленная бронза. Когда металл остывал и затвердевал, форму разбирали и получали готовое изделие.

Рисунок 7 – Бронзовые инструменты

Такой способ позволял отливать изделия сложной формы, но он не годился для фигурного литья. Но и это затруднение было преодолено, когда изобрели закрытую форму. При этом способе литья сначала лепилась из воска точная модель будущего изделия. Далее ее обмазывали глиной и обжигали в печи.

Воск плавился и испарялся, а глина принимала точный слепок модели. В образовавшуюся таким образом пустоту заливали бронзу. Когда она остывала, форму разбивали. Благодаря всœем этим операциям мастера получили возможность отливать даже пустотелые предметы очень сложной формы. Постепенно были открыты новые технические приемы работы с металлами, такие как волочение, клепка, пайка и сварка, дополнявшие уже известные ковку и литье (рисунок 8).

Рисунок 8 – Золотая шляпа кельтского жреца

Пожалуй, самую крупную отливку из металла удалось сделать японским мастерам. Было это 1200 лет назад. Весит она 437 т и представляет собой Будду в позе умиротворения. Высота скульптуры вместе с пьедесталом — 22 м. Длина одной руки — 5м. На раскрытой ладони могли бы свободно танцевать четыре человека. Добавим, что знаменитая древнегреческая статуя — Колосс Родосский — высотой 36 м весила 12 т. Отлита она была в III в. до н. э.

С развитием металлургии бронзовые изделия, повсюду стала вытеснять каменные. Но не нужно думать, что это произошло очень быстро. Руды цветных металлов имелись далеко не везде. Причем олово встречалось гораздо реже, чем медь. Металлы приходилось транспортировать на далекие расстояния. Стоимость металлических инструментов оставалась высокой. Все это мешало их широкому распространению. Бронза не могла до конца заменить каменные инструменты. Это оказалось под силу только желœезу.

Кроме меди и бронзы широко использовались и другие металлы.

Древнейшими изделиями из свинца считаются найденные в Малой Азии при раскопках Чатал-Хююка бусы и подвески и обнаруженные в Ярым-Тепе ( Северная Месопотамия) печати и фигурки. Эти находки датируются VI тыс. до н. К тому же времени относятся и первые желœезные раритеты, представляющие собой небольшие крицы, найденные в Чатал-Хююке. Старейшие серебряные изделия обнаружены на территории Ирана и Анатолии. В Иране их нашли в местечке Тепе-Сиалк: это пуговицы, датируемые началом V тыс. до н. В Анатолии, в Бейджесултане, найдено серебряное кольцо, датируемое концом того же тысячелœетия.

В доисторические времена золото получали из россыпей путем промывки. Оно выходило в виде песка и самородков. Далее начали применять рафинирование золота (удаление примесей, отделœение серебра), во второй половинœе 2-го тысячелœетия до н.э. В 13-14 веках научились применять азотную кислоту для разделœения золота и серебра. А в 19 веке был развит процесс амальгамации (хоть он и был известен в древности, но нет доказательств, что его использовали для добычи золота из песков и руд).

Серебро добывали из галенита͵ вместе со свинцом. Затем, через столетия, их начали выплавлять совместно (примерно к 3-му тысячелœетию до н.э. в Малой Азии), а широкое распространение это получило еще спустя 1500-2000 лет.

Около 640 ᴦ. до н. э. начали чеканить монеты в Малой Азии, а около 575 ᴦ. до н. э.— в Афинах. По сути дела, это начало штамповочного производства.

Олово когда-то давно выплавляли в простых шахтных печах, после чего делалась его очистка специальными окислительными процессами. Сейчас в металлургии олово получают путем переработки руд по сложным комплексным схемам.

Ну, а ртуть производили путем обжига руды в кучах, при котором она конденсировалась на холодных предметах. Далее уже появились керамические сосуды (реторты), на смену которым пришли желœезные. А с ростом спроса на ртуть ее стали получать в специальных печах.

Желœезо было известно в Китае уже в 2357 ᴦ. до н. э., а в Египте — в 2800 ᴦ. до н. э., хотя еще в 1600 ᴦ. до н. э. на желœезо смотрели как на диковинку. “Желœезный век” в Европе начался приблизительно за 1000 лет до н. э., когда в государства Средиземноморья проникло от скифов Причерноморья искусство выплавки желœеза.

Использование желœеза началось намного раньше, чем его производство. Иногда находили куски серовато-черного металла, который, перекованный в кинжал или наконечник копья, давал оружие более прочное и пластичное, чем бронза, и дольше держал острое лезвие. Затруднение состояло в том, что данный металл находили только случайно. Теперь мы можем сказать, что это было метеоритное желœезо. Поскольку желœезные метеориты представляют из себяжелœезоникелœевый сплав, можно предположить, что качество отдельных уникальных кинжалов, к примеру, могло соперничать с современным ширпотребом. При этом, та же уникальность, приводила к тому, что такое оружие оказывалось не на поле боя, а в сокровищнице очередного правителя.

Желœезные орудия решительно расширили практические возможности человека. Стало возможным, к примеру, строить рубленные из брёвен дома — ведь желœезный топор валил дерево уже не в три, как медный, а в 10 раз быстрее, чем каменный. Широкое распространение получило и строительство из тесаного камня. Он, естественно, употреблялся и в эпоху бронзы, но большой расход сравнительно мягкого и дорогого металла решительно ограничивал такие эксперименты. Значительно расширились также и возможности земледельцев.

Впервые желœезо научились обрабатывать народы Анатолии. Древнегреческая традиция считала открывателœем желœеза народ халибов, для которых в литературе использовалось устойчивое выражение ʼʼотец желœезаʼʼ, и само название народа происходит именно от греческого слова Χάλυβας (ʼʼжелœезоʼʼ).

ʼʼЖелœезная революцияʼʼ началась на рубеже I тысячелœетия до н. э. в Ассирии. С VIII века до н. э сварное желœезо быстро стало распространяться в Европе, в III веке до н. э. вытеснило бронзу в Галлии, во II веке новой эры появилось в Германии, а в VI веке нашей эры уже широко употреблялось в Скандинавии и в племенах, проживающих на территории будущей Руси. В Японии желœезный век наступил только в VIII веке нашей эры.

Вначале получали только маленькие партии желœеза, и в течение нескольких столетий оно стоило порой в сорок раз дороже серебра. Торговля желœезом восстановила процветание Ассирии. Открылся путь для новых завоеваний (рисунок 9).

Рисунок 9 - Печь для выплавки желœеза у древних персов

Увидеть же желœезо жидким металлурги смогли только в XIX веке, однако, ещё на заре желœезной металлургии — в начале I тысячелœетия до новой эры — индийские мастера сумели решить проблему получения упругой стали без расплавления желœеза. Такую сталь называли булатом, но из-за сложности изготовления и отсутствия необходимых материалов в большей части мира эта сталь так и осталась индийским секретом на долгое время.

Более технологичный путь получения упругой стали, при котором не требовались ни особо чистая руда, ни графит, ни специальные печи, был найден в Китае во II веке нашей эры. Сталь перековывали очень много раз, при каждой ковке складывая заготовку вдвое, благодаря чему получался отличный оружейный материал, называемый дамаском, из которого, в частности, делались знаменитые японские катаны.

2 Зарождение металлургического производства

referatwork.ru

История металлов - СветлояР

История металловНе будет преувеличением, если сказать, что в любой сфере человеческой деятельности присутствуют металлы. Они повсюду. Столовые приборы, множество инструментов, автомобили, железные дороги - всё это достижения человечества, которые были достигнуты благодаря металлам и их сплавам. Металлы используются уже на протяжении многих тысячелетий, и с древнейших времён ценились те, кто умел обращаться с металлом и изготавливать из него разнообразные орудия труда.

В качестве доказательство хотелось бы привести одну притчу, которая повествует о действительной значимости лиц, "владеющих" металлом:

Царь Соломон по окончании строительства Иерусалимского храма решил прославить лучших строителей и пригласил их во дворец. Даже свой царский трон уступил он на время пира лучшему из лучших - тому, кто особенно много сделал для сооружения храма.

Когда приглашенные явились во дворец, один из них быстро взошел по ступеням золотого трона и сел на него. Его поступок вызвал изумление присутствующих.

- Кто ты и по какому праву занял это место? - грозно спросил разгневанный царь.

Незнакомец обернулся к каменщику и спросил его:

- Кто сделал твои инструменты?

- Кузнец - ответил тот.

Сидевший обратился к плотнику, столяру:

- Кто тебе сделал инструменты?

- Кузнец, - отвечали те.

И все, к кому обращался незнакомец, отвечали:

- Да, кузнец выковал наши инструменты, которыми был построен храм.

Тогда незнакомец сказал царю:

- Я кузнец. Царь, видишь, никто из них не мог бы выполнить свою работу без сделанных мною железных инструментов. Мне по праву принадлежит это место.

Убежденный доводами кузнеца, царь сказал присутствующим:

- Да, кузнец прав. Он заслуживает наибольшего почёта среди строителей храма...

 История металловВ древности деятельность кузнеца заключалась не только в обработке металла. Труд кузнеца включал в себя всю полную цепочку от добычи руды до создания готово изделия. А это подразумевало наличие огромных знаний и навыков. Поэтому профессия кузнеца всегда была в почёте.И даже одна из финских поговорка отмечает, что с кузнецом не положено говорить на "ты". Кузнечное знание чаще всего передавалось из поколения в поколение. И во многих исторических фильмах можно лицезреть отца кузнеца и снующих вокруг батьки детей, желающих испробовать себя в деле.

Великий философ Древнего Рима Тит Лукреций Кар в I веке до нашей эры писал:

"Прежде служили оружием руки могучие, когти, зубы, каменья, обломки ветвей от деревьев и пламя, после того, как последнее стало людям известно. После того была найдена медь и порода железа. Все-таки в употребление вошла прежде медь, чем железо. Так как была она мягче, притом изобильней гораздо. Медным орудием почва пахалась, и медь приводила битву в смятенье, тяжкие раны везде рассевая. Скот и поля похищали при помощи меди, легко ведь все безоружное, голое повиновалось оружию. Начали мало-помалу мечи из железа ковать. Вид же оружия из меди в людях возбуждать стал презрение. В это время и землю возделывать стали железом, и при войне с неизвестным исходом равнять свои силы."

Данное писание наглядно показывает нам деление всех истории человечества на периоды: каменный, медный и железный века. В первой половине XIX века учёными К. Томсеном и Е.Ворсо данный перечень был дополнен еще одним пунктом. В итоге мы с вами видим то, что многие знаю еще со школы:

КАМЕННЫЙ ВЕК

МЕДНЫЙ ВЕК

БРОНЗОВЫЙ ВЕК

ЖЕЛЕЗНЫЙ ВЕК

Каменный век

Каменный векВремя, когда в своей деятельности человек использовал то, что было под рукой. В ход шли камни, кости, дерево и другие материалы, которые давала природа. Со временем человек научился обрабатывать данные инструменты. Как следствие, улучшалось их полезное свойство. Наибольшую значимость имели камни.  Человек сразу понял на сколько они полезны. Если в первое время камни использовались в обычном виде, то постепенно человек научился откалывать их, улучшая тем самым коэффициент полезного действия данного инструмента. А спустя какое-то время камни начали подвергаться сверлению, шлифовке и полировке, придавая им дополнительные преимущества. Без преувеличения камень играл одну из важнейших ролей в обиходе человечества на протяжении сотен лет.

Медный век

Медный векМедный век охватывает приблизительно период с IV по III тысячилетия до н.э. В это время начинается активное использование меди. В книге Р. Малиновой и Я. Малина "Прыжок в прошлое: Эксперимент раскрывает тайны древних эпох" высказывается предположение, о том, что человеку случайна попала в руки медь вместе с теми камнями, которые он использовал. Поскольку в природе в самородном виде медь и золото встречается чаще, чем, например, серебро и тем более железо, то первым металлом, с которым человека познакомился, стала медь и золото. Именно из них наши предки стали делать украшения и различные орудия труда. Первые изделия из меди делались посредством обычных ударов. Но эти предметы были мягкими и хрупкими, поэтому быстро ломались и затуплялись. Прошло большое количество времени, но наши предки выяснили, что при воздействии больших температур медь начинает плавиться и превращается в текучее вещество, которое может принять любую форму. Приноровившись, человек смог создавать действительно острые инструменты, пригодные для заточки. И даже если инструмент ломался, ничто не мешало переплавить орудие в новый предмет.  Первые опыты с медью послужили началом в развитии металлургии и кузнечного дела. Спустя тысячелетия человек начал использовать не только металлы в чистом виде, но и металлосодержащие руды. На вопрос о том, как же человек пришёл к тому, чтобы начать извлекать металлы из рудных камней, учёные не могут ответить до сих пор. Вокруг можно услышать только одни предположения. Тем не менее, это позволило увеличить производительность металлических изделий.

Продолжая экспериментировать, наши предки изобрели закрытую печь. А для повышения температуры внутри печи придумали систему подвода необходимого для этого кислорода. Изначально это было естественный приток воздуха, но со временем была разработана система искусственного поддува. Для этих же целей стал использоваться древесный уголь, который обладает огромной теплотворной способностью.

Бронзовый век

Бронзовый векВ один прекрасный момент эксперименты наших предков позволили получить новый металл. Сплав меди и олова позволил создать бронзу. Это послужило началу новой эпохе - Бронзовому веку. По мнению учёных бронза стала известной человечеству в 3500 году до н.э. Олово наши предки получали, выплавляя его из камня - касситерит. Олово по своим свойством является мягким и непрочным, но в комбинации с медью получается металл гораздо твёрже меди. Придя к более совершенному знанию в области металлургии, наши предки стали изготавливать орудия труда из бронзы. Это позволило совершить очередной толчок вперёд в развитии человечества.

Железный век

Железный векИ в какой-то момент человек начал использовать железо.  Активное его применение в металлургии началось примерно с 1200 г. до н. э. до 340 г. н. э. Причины, которые послужили столь позднему освоению данного металла, следующие. Во-первых, температура плавления железа достаточно высокая, а достичь таких градусов в старых металлургических печах было невозможно. Вторая причина, а возможно и самая главная заключается в том, что железо само по себе не такой уж и твёрдый металл. Лишь когда человек экспериментально дошел до "сплава" железа и углерода, началось активное использование железа в изготовлении орудий труда, т.к. именно это соединение позволило придать железу конкурентоспособную твёрдость. 

Самым древних способом получения железа считается сыродутный процесс. Когда железо получали из руды в небольших печах, создаваемых в первое время в земле. Сыродутным этот способ называется из-за того, что воздух в печь подавался через поддув холодного "сырого" атмосферного воздуха. Данный процесс не позволял достичь Сыродутный процесстемпературы плавления железа 1537 градусов, а держался максимально на уровне 1200 градусов, что позволяло создать атмосферу варки железа. Железо после температурной обработки концентрировалось в тестообразном виде на дне печи, образуя крицу (железную губчатую массу с частицами несгоревшего древесного угля и примесями шлаков). Из крицы, которую извлекали в раскаленном виде, можно было что-то делать, только после очистки от шлаков и устранения губчатости. Для этого осуществлялась холодная и горячая ковка, которые заключались в периодическом прокаливании крицы и её проковывании. В результате создавались заготовки, которые можно было использовать для создания железных изделий. Весь процесс, как вы заметили, достаточно сложен и длителен, поэтому железо начали применять в металлургии так поздно. И даже сегодня, в век высоких технологий, обработка железа сильно изменилась, но главное, что данный металл остается основным материалом во всех сферах человеческой жизнедеятельности.

xn----ctbjypmbbheq3i7a.xn--p1ai

Тайны древних сплавов

Фото: Владислав СтрекопытовРезультаты исследований древнейших находок металлических изделий показывают, что древние мастера не только владели обширными познаниями в области свойств металла и способах его обработки, но и то, что эти знания были универсальными.Как могло получиться, что в период раннего и среднего бронзового века на огромной территории от Южного Урала до Адриатики, Персидского залива и Восточного Средиземноморья существовала единая технология выплавки металлов, да и составы получаемых сплавов были во многом идентичные? Ведь если принять за основу общепринятую теорию освоения человеком металлургии методом «случайного экспериментирования», технологии и методы выплавки металлов должны были довольно сильно отличаться друг от друга в разных центрах древней металлургии, находясь в зависимости от десятка различных факторов — различия минеральных видов руд, топлива, местных географических и климатических условий. Исследования последних десятилетий серьезно пошатнули традиционный взгляд на историю освоения металлов человеком. Особенно много противоречий между эмпирическими фактами и устоявшейся теорией обнаруживается для самых ранних стадий древней металлургии, считает Андрей Скляров.

Скляров Андрей Юрьевич

Директор Фонда развития науки «III тысячелетие». писатель, режиссер, путешественник, исследователь, организатор ряда съемочно-исследовательских экспедиций в разные страны мира. Автор ряда книг и статей. Обладатель премии «Золотое перо Руси».РЗ: Что можно сказать по поводу состава древних сплавов?Установлено, что многие древнейшие бронзовые предметы изготовлены не из чистой меди, а из медно-мышьяковых сплавов. При этом производство мышьяковистых бронз даже на самом раннем этапе явно не было «случайным результатом», а имеет все признаки целенаправленного легирования меди мышьяком — причем не добавками к готовому металлу, а посредством смешивания медных и мышьяковистых руд на стадии плавки. Абсолютно нигде не обнаруживается никаких следов неудачных экспериментов с «неправильными» рудами.Древние металлурги каким-то образом сразу использовали верный рецепт. Нигде нет следов и экспериментирования с топливом. В частности, при наличии больших залежей каменного угля в Турции ни на одном этапе своей деятельности древние металлурги его так и не пытались использовать. Для плавок всегда использовался только древесный уголь.

Фото: Владислав Стрекопытов

В целом получается, что в Анатолийско-Иранском очаге древний человек каким-то образом освоил сразу и вдруг довольно сложную, но при этом весьма эффективную технологию получения медных сплавов из руды.Чаще всего в древних находках мы видим присутствие сплава обычной оловянистой бронзы с метеоритным железом. Также везде, где материалом предположительно служили металлы, относящиеся к древней цивилизации, в больших количествах присутствует никель. Еще в 20-е годы прошлого века при Британском королевском обществе была создана специальная комиссия, которая пыталась выяснить источники никеля в самых древних из известных металлических изделиях. Откуда взялся никель в самой древней бронзе, непонятно. В Турции есть находки бронзовых изделий, в которых 20–40% никеля. Это невозможно объяснить наличием в руде первичных примесей, так как 1,5% — это уже богатое металлом месторождение. Большинство залежей содержит еще меньше никеля. А месторождения никеля в Восточной Турции или Северном Иране неизвестны. Неужели руду возили за тысячи километров? Зато и в Восточной Турции, точно так же, как в Южной Америке, присутствуют древние сооружения с полигональной мегалитической кладкой. Но в этих регионах обнаруживаются не только абсолютно схожие сооружения, но и тот же состав бронзы.

РЗ: То есть можно говорить о древних технологиях, унифицированных в глобальном масштабе?Да. В Перу тоже использовался в процессе плавки только древесный уголь, хотя на севере Перу масса антрацита. Вся бронза там тоже мышьяковистая, хотя проявления мышьяковых руд есть только высоко в горах. А производство датируется III тысячелетием до н. э. Интереснейшие древние изделия — металлические стяжки, скреплявшие каменные блоки древних сооружений. В частности, знаменитый район Тиауанако в Боливии — там тоже нет ни одной находки с оловянистой бронзой. Здесь в составе всех изделий из бронзы помимо меди и мышьяка еще и никель, хотя нигде в округе никелевых руд нет. Ближайшие месторождения есть в Бразилии и в Колумбии. И туда и туда — 2000 км. Причем до определенного периода бронзовые изделия и посуда содержали в своем составе никель, а потом бронза стала просто мышьяковистой. Вывод — бронза с никелем была получена путем переплавки стяжек, скрепляющих плиты и блоки древних мегалитических сооружений. Данный вывод подкреплен результатами анализов содержания изотопов свинца в сплавах. А эти стяжки были выплавлены неизвестно кем и неизвестно когда.

Состав медных сплавов изделий Циркумпонтийской металлургической провинцииРЗ: Как же получали такие сплавы, причем массово?Когда мы говорим о сплаве металлов, бронзе, латуни и так далее, все привыкли воспринимать стереотипно — сначала надо получить металлы в чистом виде, а потом сплавить. Да, так работает современная промышленность. Для примитивных технологий гораздо эффективнее выплавлять сразу из руды комплексный продукт.Если это так, то отсюда получается очень интересный вывод — раннего периода, так называемого «медного века», в истории человечества, скорее всего, не было. А это значит, что древний человек, осваивая металлы, сразу перешел к плавке и сразу начал изготавливать сложные сплавы. Ранее нас учили, что для организации металлургического процесса нужно наличие высокоорганизованного общества. А на самом деле мы видим, что люди перешли к выплавке бронзы, когда еще не было никаких государственных образований. Это был период племенного уклада, когда люди жили небольшими общинами.

РЗ: Где были обнаружены древнейшие металлические изделия?Самым древним свидетельством использования человеком металла считаются находки в неолитическом поселении на холме Чайоню-Тепеси в Юго-Восточной Анатолии (в верховьях реки Тигр). Металлические изделия были найдены в напластованиях холма, возраст которых по радиоуглероду составляет 9200 ±200 и 8750 ±250 лет до нашей эры.

РЗ: Можно ли в связи с этим сказать, что впервые люди научились обрабатывать металлы именно в Междуречье?Еще не так давно шумерская цивилизация, располагавшаяся в Междуречье — обширном низменном районе между реками Тигр и Евфрат, считалась историками чуть ли не самой древнейшей цивилизацией на планете, с достижениями которой (равно как и с достижениями Древнего Египта) сравнивались новые археологические находки в других регионах. Порой датировки этих находок подгонялись под известные шумерские артефакты так, чтобы не нарушить почтенного звания Шумера как «древнейшей цивилизации». Однако во второй половине ХХ века ситуация начала серьезно меняться. Резко возросло число находок, которые были куда совершеннее шумерских, но при этом оказывались более древними по возрасту. Датировки соседних с Древним Шумером культур уверенно поползли назад во времени, и ныне разрыв между ними достигает порой уже многие тысячи лет. Жители Древнего Шумера во многих сферах своей деятельности оказались вовсе не гениальными изобретателями, а всего лишь наследниками и продолжателями более древних народов. Именно такая ситуация имела место, например, с Бактрийско-Маргианским археологическим комплексом. Найденные здесь выполненные на высочайшем уровне изделия из бронзы датируются XXIII–XVIII тысячелетиями до н. э., а это гораздо древнее. Дело в том, что металлургия невозможна без соответствующей сырьевой базы, а на территории Междуречья нет и не было сколь-нибудь серьезных рудных залежей. Так что шумерские мастера могли работать только с привозным сырьем (рудами) или уже со слитками металла, выплавленного в других регионах. То, что так и было, подтверждается переводами шумерских текстов, где указывается на весьма развитую систему торговли и обмена металлами не только с соседями, но и с весьма удаленными странами. В этих условиях трудно себе представить, чтобы искусство металлургии могло возникнуть в самом Древнем Шумере. Оно явно должно было иметь внешний источник.

1–2. Абсолютное сходство технологий полигональной кладки на сооружениях из Аладжа-хююка, Турция (1) и Куско, Перу (2).3. Бронзовая маска культуры Саньсиндуй (Китай, III – начало I тысячелетия до н. э.). 4. Бронзовая маска (Перу). 5. Бронзовый «солнечный диск» из Аладжа-хююка (Турция)Фото: Фонд развития науки "III тысячелетие"

РЗ: То есть «древнейшая» шумерская цивилизация от кого-то унаследовала технологию обработки металла?Ни один народ, ни одна древняя культура не ставит себе в заслугу изобретение металлургии. Абсолютно все древние легенды и предания единодушно утверждают — умение получать и обрабатывать металлы народам дали некие могущественные боги. Боги, которые жили и правили на Земле много тысяч лет назад. Любопытно, что, согласно легендам и преданиям, те же самые боги обучили людей гончарному ремеслу. А ведь гончарное производство является жизненно необходимым для древней металлургии — без керамических тиглей тут никак не обойтись. Вдобавок для качественного обжига керамики требуются температуры, аналогичные температурам при металлургической плавке, а следовательно, нужны и схожие конструкции печей, обеспечивающие необходимый температурный режим. Более того. Те же боги дали людям и земледелие. И в этом случае получает вполне логичное объяснение та странная связь, которая существует между очагами древней металлургии и центрами древнейшего земледелия. Связь, которую историки подметили, но никак не объясняют.Когда речь идет о древних богах, упоминаемых в легендах и преданиях, необходимо учитывать очень важный момент, что в этот термин наши предки вкладывали совсем иной смысл, нежели мы сейчас вкладываем в слово «Бог». Наш современный Бог — это сверхъестественное всесильное существо, обитающее вне материального мира и распоряжающееся всем и вся. Древние же боги в легендах и преданиях вовсе не столь могущественные — их способности хоть и превышают многократно способности людей, но вовсе не бесконечны. При этом довольно часто эти боги, для того чтобы что-то сделать, нуждаются в специальных дополнительных предметах, конструкциях или установках — пусть даже «божественных».

РЗ: Насколько уникальны находки древних металлических изделий, и ограничиваются ли они только регионом Междуречья?Подобные находки есть и в древних поселениях на территории Анатолии. Таких поселений уже найдено немало, и еще больше подобных находок следует ожидать в ближайшем будущем, поскольку ныне археологические исследования в центральных и восточных районах Турции только набирают обороты. Есть подобные находки и в северо-западном Иране. Характер находок во всех регионах Ближнего Востока, относящихся к раннему бронзовому веку, сходный, что свидетельствует о вхождении Северной Месопотамии, Восточной Анатолии, Западного Ирана и Северного Кавказа в единую культурную Сиро-Палестинскую зону, о которой писали и другие авторы. Наши исследования подтверждают эту точку зрения и позволяют говорить о том, что основой формирования этой зоны во многом стала общая традиция металлопроизводства. Еще один регион распространения бронзы — Индия. Совершенно самостоятельный регион, где примерно в III тысячелетии до н. э. появляются бронзовые статуэтки, обладающие характерной стилистикой и очень высоким уровнем детализации. В III тысячелетии до н. э. изделия из бронзы появляются и в Китае. На территории Индокитая есть находки бронзовых изделий, относящихся к V тысячелетию до н. э.

Полигональная мегалитическая кладка (Ольянтайтамбо, Перу). Фото: Владислав Стрекопытов

Доисторический «Вторцветмет»Разнообразие форм выемок под стяжки и их расположение привели участников экспедиции Фонда «III тысячелетие», которая посетила Тиауанако (Мексика) в 2007 году, к двум версиям того, как можно было изготавливать эти стяжки. Либо использовалось что-то типа модифицированной технологии порошковой металлургии, когда сначала в выемки засыпался порошок металла, а затем через него пропускался мощный импульс тока, в результате чего происходил быстрый и сильный нагрев частиц металла и они сплавлялись в единое целое. Либо создатели комплекса заливали в выемки расплавленный металл, для чего использовали мобильные портативные металлургические печи для плавки металла непосредственно на месте строительства. Более вероятным представляется второй вариант, тем более что и другие исследователи выдвигали именно это предположение.К счастью, некоторые стяжки сохранились до наших дней и были найдены археологами. И, если ориентироваться на имеющиеся материалы, речь все-таки нужно вести об отливке стяжек. Химический анализ состава найденных археологами стяжек дал сенсационный результат. Этот анализ показал, что они содержат 95,15% меди, 2,05% мышьяка, 1,70% никеля, 0,84% кремния и 0,26% железа. Если наличие кремния и железа можно списать на остаточные примеси, которые имелись в исходной руде и флюсах, то присутствие в сплаве подобного количества мышьяка и никеля однозначно указывает на преднамеренное легирование этими элементами.

Одна из немногих сохранившихся стяжек (Аксум, Эфиопия). Фото: Владислав Стрекопытов

Первоначально историки не увидели в подобном составе металлических стяжек ничего обескураживающего, поскольку найденные в комплексе Тиауанако и близ него бронзовые изделия, которые относятся к одноименной культуре, имеют схожий состав. И даже наоборот, это сходство состава использовалось историками в качестве «доказательства» того, что сооружения древнего комплекса якобы создавались как раз индейцами культуры тиауанако три с половиной тысячи лет назад. Оставалась только одна проблема — отсутствие поблизости необходимых месторождений никелевых руд. Ясно, что вряд ли индейцы культуры тиауанако перемещались на тысячи километров в поисках необходимого металла. Кроме того, получение чистого никеля — процесс очень непростой и весьма капризный. И ныне основная часть никеля производится в качестве побочного продукта в ходе получения других металлов. Так что индейцам пришлось бы доставлять за две тысячи километров непосредственно руду. При этом никелевые руды не поддаются механическому обогащению, а содержание металла в рудах обычно очень невелико. Ясно, что это выходит за любые разумные рамки.Однако проблема с источником никеля достаточно легко снимается, если не ограничиваться той картиной, которую историки нарисовали для древнего Тиауанако. Для этого нужно лишь учесть некоторые особенности в распространенности изделий из различных видов бронзы в данном регионе. На раннем этапе 80% всех изделий были изготовлены из трехкомпонентной бронзы (медь, мышьяк, никель), однако затем состав изделий сменяется оловосодержащей бронзой. При этом механические свойства оловянной бронзы мало отличаются от свойств трехкомпонентной бронзы. Производство из трехкомпонентной бронзы просто закончилось в одночасье. Но источников олова (в отличие от источников никеля) в высокогорьях Перу и Боливии предостаточно. Тогда почему производство изделий из трехкомпонентной бронзы продолжалось весьма длительное время, а затем внезапно закончилось? Наиболее простое объяснение буквально лежит на поверхности. Производство изделий из трехкомпонентной бронзы закончилось, потому что иссяк источник. Медные и мышьяковистые руды никуда не делись — их и сейчас там очень много. Иссяк источник никеля, местоположения которого исследователи до сих пор не могут найти. И вряд ли найдут до тех пор, пока будут искать его среди местных руд.Все встает на свои места, если предположить, что источником не только никеля, но и всех других составляющих трехкомпонентной бронзы для индейцев служили… стяжки, которые строители мегалитических сооружений в Тиауанако использовали для скрепления блоков. Индейцы не выплавляли трехкомпонентную бронзу из руд, а просто переплавляли эти стяжки и использовали уже готовый сплав для отливки из него своих собственных изделий. Это объясняет и сходство состава изделий из трехкомпонентной бронзы на обширной территории, и внезапное прекращение производства индейцами изделий из такой бронзы — в некий момент стяжки просто закончились.

Владислав Стрекопытов

rareearth.ru

Семь доисторических металлов — реферат

Презентация по химии  

на тему:  

Семь доисторических металлов

Содержание 

  • Создатели
  • Цели и задачи исследования
  • Цитата по теме исследований
  • Введение
  • Золото
  • Серебро
  • Медь
  • Железо
  • Ртуть
  • Олово
  • Свинец
  • Список литературы

Создатели 

  • Васильев  Евгений
  • Катцин Олег

Цели  и задачи исследования 

  • Изучить эпоху знакомства с  7 металлами древности
  • Классификация древнего периода
  • Изучение особенностей различных металлов

Цитата  по теме исследований 

    
  • Периодический  закон и Периодическая система  химических элементов Д. И. Менделеева - основа современной химии. Они  относятся к таким научным  закономерностям, которые отражают  явления, реально существующие в  природе, и поэтому никогда не  потеряют своего значения.
  •  Их открытие было подготовлено всем ходом истории развития химии, однако потребовалась гениальность Д. И. Менделеева, его дар научного предвидения, чтобы эти закономерности были сформулированы и графически представлены в виде таблицы.
  • Олимпиодр (VI в.), греческий философ и астролог, профессор Александрийской школы. Он соотнес 7 планет древности с 7 металлами и ввел обозначение этих металлов символами планет (Золото—Солнце, Серебро—Луна, Ртуть—Меркурий, Медь—Венера, Железо—Марс, Олово—Юпитер, Свинец-Сатурн).
  • Термин "металл" произошёл от греческого слова metallon (от metalleuo - выкапываю, добываю из земли). По алхимическим представлениям, металлы зарождались в земных недрах под влиянием лучей планет и постепенно крайне медленно совершенствовались, превращаясь в серебро и золото. Алхимики полагали, что металлы - вещества сложные, состоящие из "начала металличности" (ртути) и "начала горючести" (серы).
 

Введение

Золото (лат.Aurum) 

    
  • Золото-элемент  редкий, его содержание в земной  коре составляет всего 4,310-7%. В природе золото встречается почти всегда в чистом виде: в самородках или в виде мелких зерен и чешуек, вкрапленных в твердые породы или рассредоточенных в золото-носных песках. В наши дни основным источником золота служат руды, в которых на тонну пустой породы приходятся считанные граммы драгоценного металла.
  •  Золото добывают и попутно- при переработке полиметаллических и медных руд. Есть оно и в морской воде – в крайне малых концентрациях.
  •  В представлении алхимиков золото считалось «царем металлов». Причиной тому, очевидно, его эффектный внешний вид, неизменный блеск и устойчивость к действию подавляющего большинства реагентов. Золото при нагревании не реагирует с кислородом, водородом, углеродом, азотом, щелочами и большинством кислот. Растворяется золото лишь в хлорной воде, смеси соляной и азотной кислот (царской водке), в растворах цианидов щелочных металлов, продуваемых воздухом, а также в ртути.
  •  В ювелирных и технических изделиях применяют не чистое золото, а его сплавы, чаще всего с медью и серебром, а его сплавы, чаще всего с медью и серебром. Чистое золото – металл слишком мягкий, ноготь оставляет на нем след, износостойкость его невысока. Проба, стоящая на золотых изделиях отечественного производства, означает содержание золота в сплаве из расчета на тысячу его весовых частей.
 

Золотой  самородок «Мефистофель» массой 20,25 г, найденный в Сибири. Алмазный  фонд. Москва.

Серебро (лат. Argentum) 

    
  • Серебро  – драгоценный металл, известный  с глубокой древности. Серебренные  самородки люди находили еще  до того, как научились выплавлять  металлы из руд. Серебро встречается  на нашей планете и почти  чистым, самородным, и в виде соединений (например, Ag2S, Ag3SbS3 и др.) На Земле этого элемента в 20 раз больше, чем золота,- примерно 7×10-6% от массы земной коры, но значительно меньше, чем меди.
  •  Чистое серебро – блестящий белый металл, очень мягкий, по ковкости уступает лишь золоту. Лучше всех металлов проводит тепло и электрический ток.
  •  Как и другим благородным металлам, серебру свойственна высокая химическая стойкость. Серебро не вытесняет водород из растворов обычных кислот, не изменяется на чистом и сухом воздухе, но, если в воздухе содержатся сероводород и другие летучие соединения серы, серебро темнеет. Азотная и концентрированная серная кислоты медленно реагируют с серебром, растворяя его.
  •  Бромид серебра (в меньшей степени и другие галогениды) чрезвычайно важен для фото- и кинопромышленности как важнейший компонент светочувствительной пленки.
  •  Поскольку мировые запасы этого металла уменьшаются, серебро стараются заменить везде, где только можно. Для этого химики-технологи ищут рецептуры бессеребренных светочувствительных кинофотоматериалов. Из похожих на серебро сплавов на никелевой основе делают монеты, посуду и художественные изделия.

Медь (лат. Cuprum) 

    
  • Медь  входит более чем в 170 минералов, из которых для промышленности  важны лишь 17. Иногда встречается  и самородная медь. Содержание  меди в земной коре 4,7×10-3% по массе.
  •  Каменные глыбы пирамиды Хеопса были обработаны медным инструментом. Целый период истории человечества назван медным веком.
  •  Чистая медь – тягучий, вязкий металл красного, в изломе розового цвета, в очень тонких слоях на просвет медь выглядит зеленовато-голубой. В соединениях медь обычно проявляет степень окисления +1 и +2, известны также немногочисленные соединения трехвалентной меди.
  •  Медь-металл сравнительно мало активный. В сухом воздухе и кислороде при нормальных условиях медь не окисляется. Она достаточно легко вступает в реакции с галогенами, серой, селеном. А вот с водородом, углеродом и азотом медь не взаимодействует даже при высоких температурах.
  •  Особенно важна медь для электротехники. По электропроводности медь занимает II место среди всех металлов - после серебра. Однако в наши дни во всем мире электрические провода, на которые раньше уходила почти половина выплавляемой меди, все чаще делают из алюминия. Он хуже проводит ток, но легче и доступнее.
  •  Чаще всего медь вносят в почву в виде пятиводного сульфата – медного купороса. В значительных количествах он ядовит. В малых дозах медь совершенно необходима всему живому.
 

Медная  сковорода, ок.3000г до н.э. 

«Медный  всадник». Санкт-Петербург.

Железо (лат.Ferrum) 

    
  • Железо  можно назвать главным металлом  нашего времени. Это химический  элемент очень хорошо изучен. Тем не менее ученые не знают, когда и кем открыто железо: слишком давно это было. Использовать  железные изделия человек начал  еще в начале I тысячелетия до  н.э. На смену бронзовому веку  пришел железный. Металлургия железа  на территории Европы и Азии  начала развиваться еще в IX-VII в.в. до н.э.
  •  Первое железо, попавшее в руки человека, вероятно, неземного происхождения. Ежегодно на Землю падает больше тысячи метеоритов, часть их железные, состоящие в основном из никелистого железа. Самый большой из обнаруженных железных метеоритов весит около 60 т. Он найден в 1920 г. В юго-западной части Африки. У «небесного» железа есть одна важная технологическая особенность: в нагретом виде этот металл не поддается ковке, ковать можно лишь холодное метеоритное железо. Оружие из «небесного» металла долгие века оставалось чрезвычайно редким и драгоценным.
  •  Железо- металл войны, но это и важнейший металл мирной техники. Из железа, как полагают ученые, состоит ядро Земли, и вообще на Земле это один из самых распространенных элементов. На Луне железо найдено в больших количествах в двухвалентном состоянии и самородное.  В таком же виде железо существовало и на Земле, пока на ней восстановительная атмосфера не сменилась на окислительную, кислородную. Еще в глубокой древности было открыто замечательное явление – магнитные свойства железа, которые объясняются особенностями строения электронной оболочки атома железа. В древности железо ценилось очень высоко.
  •  Основная масса железа находится в месторождениях, которые можно разрабатывать промышленным способом. По запасам в земной коре железо занимает 4 место среди всех элементов, после кислорода, кремния и алюминия. Намного больше железа в ядре планеты. Но это железо недоступно и вряд ли станет доступным в обозримом будущем. Больше всего железа – 72,4% - в магнетите. Крупнейшие в СССР железорудные месторождения – Курская магнитная аномалия, Криворожское железорудное месторождение, на Урале (горы Магнитная, Высокая, Благодать), в Казахстане – Соколовское и Сарбайское месторождения.
  •  Железо – блестящий серебристо-белый металл, его легко обрабатывать: резать, ковать, прокатывать, штамповать.  
 

Древние  предметы из железа,бронзы,

меди  датированы 1300г. до н.э.

Ртуть (лат. Hydrargyrum) 

    В  египетских гробницах, сооруженных  за 1500 лет до н.э. найдены также  изделия из железа, свинца, олова,   ртути. Железо в те времена  ценилось во много раз дороже  золота. В гробнице фараона Тутанхамона  (14 век до н.э.) найдено лишь  несколько предметов из железа: маленькие лезвия, подголовник, амулет  и небольшой кинжал. 

    
  • Ртуть  – элемент редкий и рассеянный, его содержание примерно 4,5×10-6% от массы земной коры. Тем не менее известна ртуть с глубокой древности.
  •  Ртуть – тяжелый (плотность 13,52 г/см3) металл серебристо-белого цвета, единственный металл, жидкий при обычных условиях. Затвердевает ртуть при -38,9°С, закипает – при +357,25°С. При нагревании ртуть довольно сильно (всего в 1,5 раза меньше воды) расширяется, плохо проводит электрический ток и тепло – в 50 раз хуже серебра.
  •  Как и благородные металлы, ртуть на воздухе не изменяется- не окисляется кислородом, не реагирует с другими компонентами атмосферы. С галогенами ртуть реагирует легче, чем с кислородом; взаимодействует с азотной кислотой, а при нагревании и с серной. В соединении ртуть всегда двухвалентна.
  •  Соединения ртути весьма ядовиты. Работа с ними требует не меньшей осторожности, чем работа с самой ртутью.
  •  В промышленности и в технике ртуть используют очень широко и разнообразно. Каждый из нас держал в руках ртутный термометр. Ртуть работает и в других приборах- барометрах, расходомерах. Важны ртутные катоды в производстве хлора и едкого натра, щелочных и щелочноземельных металлов, известны ртутные выпрямители переменного тока, ртутные лампы.

Олово  (лат. Stannum) 

    Колокольчик  из бронзы, середина второго тысячелетия  до н. э.  

    
  • Олово  – один из металлов, известных людям с древности. Сплав олова с медью – бронза – был впервые получен более 4000 лет назад. Бронза и в наши дни остается главным сплавом олова.  Олово – средний по распространенности элемент, в природе он встречается в составе 24 минералов, 2 из них – касситерит и станин – имеют промышленное значение.
  •  Олово – достаточно пластичный серебристо-белый металл, плавится при 231,9°С, кипит при 2270°С. Существует в двух аллотропических модификациях- альфа и бета-олово.
  •  При комнатной температуре олово обычно существует в бета-форме. Это всем известное белое олово – знакомый и привычный металл, из которого раньше отливали оловянных солдатиков, делали посуду  и которым до сих пор покрывают изнутри консервные банки. При температуре ниже +13,2°С более устойчиво альфа-олово-серый мелкокристаллический порошок. Процесс превращения белого олова в серое быстрее всего идет при -33°С. Это превращение получило образное название «оловянной чумы». В прошлом оно не раз приводило к драматическим последствиям.
  •  Химическая стойкость олова достаточно высока. При температуре до 100°С оно практически не окисляется кислородом воздуха – лишь поверхность покрывается тонкой оксидной пленкой состава SnO2. Растворяет олово и азотная кислота, даже разбавленная, и на холоде.
  •  Большая часть олова идет на производство припоев и сплавов, главным образом типографских и подшипниковых.

Свинец  (лат. Plumbum) 

    
  • Свинец – это синевато-серый мягкий и тяжелый металл, это цветной металл.
  •  Содержание  свинца в земной коре 1,6×10-3% по массе. Самородный свинец встречается крайне редко. Чаще всего свинец встречается в виде в виде сульфида PbS. Этот хрупкий блестящий минерал серого цвета называют галенитом, или свинцовым блеском.
  • Плавится свинец при температуре 327,4°С, а кипит при 1725°С. Плотность его 11,34 г/см. Свинец – пластичный,  мягкий металл: он режется ножом, царапается ногтем.
  •  На воздухе он  быстро покрывается тонким слоем оксида PbO. Разбавленные соляная и серная кислоты на свинец почти не действуют, но он растворяется  в концентрированных  серной и азотной кислотах. С середины XIV в. из свинца отливали пули для огнестрельного оружия, в XV в. Гуттенберг в Германии приготовил знаменитый типографский сплав сурьмы, свинца и олова, или гарт, и положил начало книгопечатанию.
  •  Легкоплавкий, удобный в переработке, свинец широко применяется в наши дни. Свинец хорошо поглощает рентгеновское и радиоактивное излучение
 

Топор - секира из бронзы, второе тысячелетие  до н. э.

Список  литературы 

  • Крицман  В.А., Станцо В.В. Энциклопедический  словарь юного химика 1982г.
  • Дибров И.А. Неорганическая химия. СПб.: Изд. «Лань», 2001*.
  • Краткий справочник физико-химических величин / Под ред.К.П.Мищенко А.А. Равделя. Л.: Химия, 1999 *.
  • Нейгебауэр О. Точные науки в древности. - М.: "Наука", 1968.

student.zoomru.ru

Медь: Древнейший металл человечества

десять копеекМедь можно с полным основанием назвать первым металлом человечества, потому что люди стали его использовать еще более 10.000 лет назад – в каменном веке. На протяжении столетий люди учились правильно обращаться с металлом, обрабатывая его самыми различными способами – с помощью молотков, нагреванием, литьем или путем легирования (смешивания) с другими металлами, как свинец, серебро, цинк или олово. Открытие, что медь и цинк хорошо соединяются, положило начало целой эпохе, имя которой: бронзовый век.

Все великие культуры и народы работали с медью: Колосс Родосский был построен из меди, а древние египтяне использовали медь для строительства своих водопроводов. Первыми же название этому металлу дали римляне: Они называли медь "aes cyprium" (руда с Кипра). Позднее его стали называть сокращенно "cuprum". От этого слова образовались названия меди во многих европейских языков (copper, Kupfer. cuivre).

В природе медь встречается, как самородный металл, а также в составе минералов. Сырье это находят на всех континентах и уменьшения его запасов пока что не предвидится, потому что медь не расходуется, а только используется, что обеспечивается повторной переработкой этого металла. Это экономит медь в природных ресурсах и соответствует идеальному обращению с полезными ископаемыми.

Наиболее значительные месторождения меди находятся на сегодняшний день в Чили и в США, где сконцентрированы порядка 20 процентов известных мировых запасов. Другими важными регионами добычи являются Африка, Австралия, Китай, Канада, Индонезия, Южная Америка, Россия и Польша. В Европе существуют также и мелкие месторождения меди. К сожалению, многие из них уже исчерпали себя.

В общем, содержание меди  в земной коре составляет в среднем 0,006 процентов. Таким образом, по частоте всех элементов, представленных в земной кьоре, медь занимает 23-е место. Причем, следы меди присутствуют практически во всех каменных породах.

Земных резервов меди хватит еще очень надолго, потому что несмотря на ежегодный рост добычи медной руды, известные месторождения не уменьшаются, а даже растут. Причина этого состоит в открытии все новых залежей этого металла. Кроме того, постоянно развивающиеся процессы и техника разработки и добычи ведут к увеличению пригодных для использования резервов сырья.

Исследования подтверждают, что известные мировые резервы увеличились с 90 миллионов тонн (1950 год) до 280 миллионов тонн (1970 год), а к 1998 году они достигли черты в 340 миллионов тонн. По последним оценкам, мировые запасы меди составляют более 2,3 миллиардов тонн.

Медная руда добывается как открытым способом, так и в шахтах. Перед собственно металлургическим переделом медной руды осуществляется отделение "пустых" сопровождающих пород, в результате чего после флотации (флотационного обогащение) получают рудный концентрат с содержанием меди в диапазоне 20 - 30 процентов. Медные концентраты перерабатываются исключительно пирометаллургическим способом, а окисные медные руды (медные руды прибл. 15-20%) гидрометаллургическим способом, что в результате заканчивается рафинированием (очисткой), в процессе которого происходит удаление оставшихся загрязнений.

На сегодняшний день наиболее предпочтительной технологией является электролиз.

А знаете ли вы, что медь, как природный, ограниченный в количестве и потому ценный сырьевой материал не расходуется, а используется в различных формах и после использования может использоваться повторно?

Именно поэтому  еще древние египтяне обозначали медь так называемым символом "анкх", означающим "вечную жизнь" – действительно, наиболее подходящее название. Потому что этот металл, со времен его открытия, может использоваться без всяких ограничений. Поэтому навряд ли возникают сомнения в том, что где-то на Земле все еще активно используется медь, которую, в свое время, добыли еще в Древнем Египте.

Причина этого заключается в не представляющей проблем способности к переплавке. Именно это обеспечивает возможность неограниченно частую регенерацию меди.

Более 80% когда-либо добытой меди в настоящее время все еще находятся в обороте.

Статью добавил maksim

Похожие статьи

znaytovar.ru

Металлы, хронология « Попаданцев.нет

Этот пост — просто сборка списка металлов в последовательности, как они были найдены и использованы человечеством.Однако даже из такого простого упорядочения можно сделать выводы…

metall

Скажу сразу — я не буду перебирать те элементы, которые сейчас считают металлами, например кальций или калий. Он не имеют классических металлических использований даже в составе присадок. Потому что оксиды металлов это обычное дело и какое-либо применение им находили всегда. Не буду я трогать разные лантиноиды с актиноидами. Конечно, формально плутоний это металл, но его применение выходит за пределы конструктивных элементов. При этом заметьте — ртуть будет, это вполне конструктивный элемент в раннем электрооборудовании и присадка — составной элемент амальгамм.Еще я пытался ставить даты получения именно чистого металла — даже если он не применяется нигде кроме сплавов, все равно это дает куда более контролируемый результат, и именно это позволяет запускать промышленное использование. Кроме прочего в простейшей лампе накаливания восемь металлов. А если нужно посложнее?

Поэтому все просто — я смотрю с точки зрения попаданца, который будет строить что-либо из металлов. И уж поверьте мне — атомную бомбу он точно строить не будет, даже если окажется в период между мировыми войнами…

Золото. Самый древний металл доступный человечеству. Похоже, что-либо делать из него стали в раннем неолите, причем на всех континентах. Было бы золота на планете много, то, возможно, медный век начался бы много позже. Или много раньше.

Серебро. Опять-таки древний металл и опять-таки ранний неолит. Серебра на пару порядков больше, чем золота, но в своем большинстве оно идет вместе с другими рудами, например со свинцовыми.

Свинец. Очень древний металл. Уже конец неолита, в районе 10 тысяч лет назад. Именно на свинце человечество отрабатывало трюк «восстановление металла из руды». Но применение было эпизодическим — так, статуетку сделать, бусины отлить или медальончики. Как конструктивный элемент свинец начал массово применяться в Римской Империи и это было его лебединая песня.

Медь Медь запустила одну из первых технологических революций. Примерно 10 тысяч лет назад из медной руды выплавили первую медь. Но по своим технологическим свойствам чистая медь недалеко ушла от золота с серебром и поэтому все основное началось только 6 тысяч лет назад, пока появилась бронза. В любом случае медь это металл, который развернул течении истории.

Олово. Составная часть бронзы и именно олову обязан бронзовый век 6 тысяч лет назад. По-видимому олово натолкнуло человека на само понятие «сплав» и показало насколько сплавы могут быть полезными.

Железо Первые выплавки из железа — 5 тысяч лет назад. Всякие побрякушки из метеоритного железа не в счет, они погоду не делают. Так как температура плавления железа вполовину выше, чем у бронзы, то выплавка железа оказалась для человечества технологическим подвигом. Дикое количество возможных примесей, кардинальное изменение свойств металла при микроскопических добавках некоторых элементов, проблемы с окислением железа… я вообще плохо представляю как это все побеждалось без понимания процессов. Получение более-менее стабильного производства железа на тот момент было много круче, чем сейчас выход человечества в космос. Использование железа это очень и очень крутая ступенька для человечества.

Ртуть. Ртути на планете только немногим больше чем серебра. Но она сильно рассеяна, но эти 0.02% самородных месторождений ртути позволили человечеству познакомится с ней в Древнем Египте за 1500 лет до нашей эры. Чуть позднее до нее добрались и Китае и в Индии и на Мексиканском полуострове. В чистом виде ртуть фактически не применялась до 16 века, когда стали ее использовать в приборах. В составе соединений (киноварь, амальгамма) применялась чуть ли не раньше, чем люди осознали что это ртуть.

Лирическое отступление. Как видим, эти металлы были получены очень давно, но до конца средневековья считалось, что «существует семь планет и семь металлов». Конечно, средневековье время особенное, там умели отказываться от знаний историю с Аристотелем и четырьмя ногами у мухи помнят все. Создается впечатление, что человечество сделало рывок, а потом остановилось на тысячи лет.

Платина Известна за 1200 лет до нашей эры в Древнем Египте. Хотя, по-видимому, там ее не распознавали как отдельный металл, а принимали за серебро. Аборигены Южной Америки тоже использовали самородную платину, но обрабатывать ее не могли. Европейцы узнали про платину во время конкисты, но обрабатывать научились начиная с 1766-го.

Цинк Получен в 1738 году, а промышленное производство было запущено в 1743. Однако, в хронологии цинк расположен здесь. Все просто — это редчайший случай, когда человечество использовало веками, но не понимало что использует. В Древнем Риме к медной руде добавляли некий минерал и получалась латунь низкого качества. При этом сам металл из этой руды получить не могли ни в какую. Это было колдунство чистой воды и из результата можно было только жетоны с монетами отливать, больше ни на что та латунь не годилась. Но зато было дешевой, дефицитное олово было не нужно а результат все равно превосходил просто медь.

Висмут. Получен в 1738-м. Однако, он был известен и в средневековье. Просто считалось, это такая разновидность свинца или олова, плохая разновидность. Алхимики проводили с ним опыты, пытаясь превратить его в серебро.

Марганец. Открыт в 1774

Титан. Выделен в 1791, но в чистом металлическом виде получен только в 1910, а впервые был доступен вне лаборатории с 1932-м

Кобальт Металл получен в 1735-м, руда была известна тысячелетиями.

Никель. Открыт в 1751-м, руда никеля столетиями использовалась в стекловарении.

Молибден. Открыт в 1778-м, в металлическом состоянии — начиная с 1817

Вольфрам. Открыт в 1781, в металле получен в 1783-м.

Магний. Получен в 1792-м, в промышленных масштабах начали выпускать после 1830-го, когда Фарадей получил его электролизом.

Хром. Открыт в 1793-м, доступен с начала 1800-х

Литий. Открыт в 1800-м, в чистом виде с 1817

Тантал. Обнаружен в 1802-м, но долгое время не получилось выделить. В металлическом виде получен только в 1903-м, а промышленный выпуск — начиная с 1922-го (миллиграммами).

Осмий. Открыт в 1803-м

Иридий. Тоже 1803-й

Ванадий. Открыт в 1801-м, начали производить с 1831-го.

Алюминий. Впервые получен в 1852-м, но при химическом получении он дороже золота. Электрохимический метод разработан в 1886 и только этого времени алюминий стал доступен.

Индий. В 1863-й обнаружен при спектроскопии. Получен в виде слитка в 1867-м.

Галлий. Открыт в 1875-м.

Радий. Добавлен сюда… ну наверное по приколу. Как металл этот металл бесполезен, хотя имеет требуемые свойства. Которые никому не нужны. Но — открыт в 1898 году.

Все остальное — иттрии-цирконии-рубидии примерно все в то же время. Но получать их, а тем более найти применение смогли уже в 20-м веке.

А теперь смотрим — до времен Джеймса Уатта попаданцу доступны только эти самые семь металлов.И только они.Возникает один вопрос: неужели случайно все так происходит, что одновременно повалили и паровые машины, открытия в химии, да и в физике было подобное (Ньютоны с Лавуазье тоже примерно в это время всплыли)? ИМХО, это результат других социальных процессов, связанных с изменением роли религии, но это отдельная тема.

Но попаданцу следует помнить — попаданцу для развития технологии нужно сдвинуть огромные пласты во всех областях. И сдвинуть так, как случилось в реальной истории, все вместе. И что-то мне подсказывает, что это вряд ли по силам одному человеку..

www.popadancev.net

Металлы и металлургия

К содержанию книги Брайана Фагана и Кристофера ДеКорса «Археология. В начале» | Далее

Изучение металлургии и металлов, найденных на археологических памятниках, ограничено как состоянием находок, так и нашими знаниями о доисторической металлургии в целом (Мюли и Уэртайм — Muhly and Wertime, 1980; Тайлекоут — Tylecote, 1992). Сохранность металлических орудий в археологических горизонтах целиком зависит от кислотности почвы. При некоторых обстоятельствах железные предметы сохраняются хорошо и их можно детально изучить; в других случаях кислоты почвы превращают железо в совершенно бесполезную ржавую кучку. Медь, серебро и золото обычно сохраняются несколько лучше.

Сначала люди познакомились с металлами в виде пород, которые их окружали. Свойства металлосодержащих пород — цвет, блеск и вес — делали их привлекательными для использования в натуральном виде. Постепенно люди поняли, что нагревание таких пород, как кремний и сланец, облегчает работу с ними. Применив эти познания к металлическим породам, обработчики камня обнаружили, что из чистой меди и других металлов можно делать орудия посредством последовательных обивок и нагреваний. До XVIII века н. э. из приблизительно семидесяти металлических элементов на земле использовались только восемь — железо, медь, мышьяк, олово, серебро, золото, свинец и ртуть. Для древних мастеров по металлу представляли интерес такие свойства металлов, как цвет, блеск, отражающая способность (для зеркал), акустические свойства, легкость литья и ковки, степень твердости и прочности. Те металлы, которые можно было переработать вторично, имели явные преимущества (Крэддок — Craddock, 1995).

Мы много знаем о древней металлургии, потому что доисторические артефакты в своей микроструктуре хранят следы термической и механической обработки. Эту структуру можно изучать с помощью оптического микроскопа. Каждая мельчайшая частица металла является кристаллом, который формируется по мере отвердевания металла. Их размер и форма могут дать информацию о том, использовались ли сплавы, об условиях охлаждения и типе использованных форм. Сначала древние металлурги использовали чистые металлы, которые можно было легко обрабатывать, но из них получались только мягкие орудия. Затем они научились сплавлять одни металлы с другими для получения более твердых и прочных изделий с более низкими точками плавления.

Основные данные для изучения доисторических сплавов дают фазовые диаграммы, которые соотносят температуру и состав сплава, показывая сравнительную растворимость металлов при соединении с другими металлами. Фазовые диаграммы разрабатываются при контролируемых условиях в лабораториях и скорее отражают идеальные условия. При изучении предмета под оптическим микроскопом исследователи часто отмечают различия в химическом составе, такие как сердцевинная древоподобная структура, характерная для литых медно-оловянных сплавов. В металлах есть нерастворимые частицы, которые могут дать ключи к пониманию процедур плавления и информацию об используемых рудах. Энергодисперсионный рентгеновский спектрометр и сканирующий электронный микроскоп используются для идентификации таких частиц. Этот впечатляющий набор аналитических средств дал археологам возможность изучить, как в течение 6000 лет экспериментирования привели человечество от простых манипуляций с породами к производству стали приблизительно в 1000 году до н. э. Объективы микроскопов зафиксировали достижений этих тысячелетий и открыли нам триумфы и разочарования древних кузнецов.

Медь

Древнейшие металлические орудия изготавливались методом холодной ковки меди. Такие предметы были достаточно обычными в азиатских селениях еще до 6000 года до н. э. Постепенно люди начали плавить медь. Возможно, они смогли достичь достаточных температур с помощью существовавших методов обжига глины в печах. Медь обычно расплавляли и помещали в формы или чушки внутри самой печи. Медная металлургия широко распространилась около 4000 года до н. э. Европейские кузнецы работали с медью на Балканах еще в 3500 году до н. э. В отличие от высококачественного камня и железа медные руды встречались редко и концентрировались в определенных районах. Обычно, но не непременно, в медь добавлялось олово, которое встречалось еще реже. В Новом мире обработка меди была хорошо развита среди ацтеков и инков. Архаичные племена, обитавшие в районе озера Верхнее (США и Канада), разрабатывали залежи медной руды на южных берегах озера; от архаичного периода до Вудленда этим металлом оживленно торговали и ковали из него артефакты холодным способом (рис. 11.12).

Рис. 11.12. Барельеф головы человека, выполненный на медной пластине, возможно, портрет. Культура Миссисипи. Приблизительно 1100 год н. э.

Рис. 11.12. Барельеф головы человека, выполненный на медной пластине, возможно, портрет. Культура Миссисипи. Приблизительно 1100 год н. э.

Бронза

Настоящий прорыв произошел в медной металлургии в середине 4-го тысячелетия до н. э., когда кузнецы Юго-Западной Азии обнаружили, что они могут улучшать свойства меди посредством добавления в нее другого металла — мышьяка, свинца или олова. Возможно, первые сплавы появились в то время, как они пытались получить иной цвет или текстуру меди при изготовлении украшений. Но вскоре осознали преимущества сплавов, позволившие получать более твердые и прочные артефакты, к тому же легче подвергавшиеся обработке. Есть основания считать, что в течение какого-то времени они экспериментировали с пропорцией олова, но первые бронзы содержали от 5 до 10 % олова (10 % — оптимальный вариант для твердости). Необычайное развитие металлургических технологий произошло в 3-м тысячелетии до н. э., возможно, частично благодаря развитию письменности и расширению торговли сырьевыми материалами. К 2500 году до н. э. были известны и регулярно использовались практически все типы металлургических явлений, за исключением закаливания стали. Возможно, что использование сплавления олова стимулировало торговлю, поскольку этот металл достаточно редок, особенно в Юго-Западной Азии. После 2000 года до н. э. выработка бронзы достигла своего пика в Северном Китае (Чанг — Chang, 1984).

Золото

Украшенные золотом захоронения завораживают многих людей, но на самом деле такие археологические находки очень редки. Однако золото действительно играло очень важную роль в демонстрации престижа и использовалось для украшений во многих доисторических сообществах. Так, Тутанхамона иногда называют «Золотым фараоном»: его усыпальница изобиловала эффектными золотыми находками (Ривз — Reeves, 1990). Захоронения правителей моче под саманной платформой в Сипане на северном побережье Перу, относящиеся к 400 году н. э., свидетельствуют о замечательных богатствах этой пустынной цивилизации. У обернутой в саван фигуры священника-воина из золота были глаза, нос, забрало, голова покоилась на золотом подголовнике (см. рис. 1.4). Сотни маленьких золотых и бирюзовых бусинок украшали правителя Сипана, на груди у него было шестнадцать золотых дисков размером с серебряный доллар. Там встречались золотые головные уборы с перьями и замысловатые украшения для ушей, у одного из воинов имелась подвижная дубинка (Элва и Доннан — Alva and Donnan, 1993). Более поздние племена сикан и чиму прибрежного Перу являлись замечательными золотых дел мастерами доколумбовой Латинской Америки (см. вставку «Памятники»). Ацтеки и инки также были талантливыми мастерами, их замечательные изделия отправляли в Европу и переплавляли для королевских сокровищниц в XVI веке (Хозьер — Hosier, 1995).

В своем натуральном виде золото редко образует соединения. Оно встречается в виде самородков или золотого песка. Точка плавления золота приблизительно такая же, что и у меди, поэтому для его обработки не требовалось особой технологии. Золото легко оббивается в тонкие листы без отжига — нагревания и охлаждения для устранения хрупкости. Доисторические мастера часто использовали такие листы для обертывания деревянных предметов, например статуэток. Они также отливали золото, использовали методы аппликации и делали сплавы с серебром и другими металлами. Золото обрабатывалось в Юго-Западной Азии столь же давно, как и медь, вскоре оно стало ассоциироваться с царскими почестями. Во многих частях Америк и Старого Света золотом торговали в виде песка, украшений и бус.

Железо

Мастерам бронзового века железо, безусловно, было известно. Любопытство, не более того, ведь явного применения ему не было. Они знали, где искать руды, как придавать форму предметам из железа ковкой и нагреванием. Но ключевой процесс в производстве железа — это науглероживание, при котором железо превращается в сталь. В результате получается более твердый объект, намного тверже бронзы. Железный объект науглероживается посредством нагревания в тесном контакте с углем в течение значительного периода времени. Растворимость углерода в железе очень низка при комнатной температуре, но резко увеличивается при температурах свыше 910 °C, которые можно было легко достичь при наличии угля и хороших кузнечных мехов, имевшихся во времена бронзового века. Именно эта технология привела к широкому распространению железных технологий в восточной части Средиземноморья, по крайней мере, к 1000 году до н. э. (Мюли и Уэртайм — Muhly and Wertime, 1980).

Железные орудия иногда находят на некоторых памятниках, относящихся еще к 3000 году до н. э., но похоже, что широкое распространение плавка получила не ранее 2-го тысячелетия до н. э. Сначала использование железа было случайным, предметы из металла были диковинкой. Орудия из железа не были обычными приблизительно до 1200 года до н. э., к этому времени относятся оружейные находки из железа в захоронениях в восточном Средиземноморье. Новый металл распространялся медленно, частично из-за трудностей, связанных с плавкой. Возможно, что его широкое распространение совпало с периодом крушения торговых путей в восточной части Средиземноморья в результате падения нескольких основных царств, среди них царство хеттов, после 1200 года до н. э. Лишившись олова, кузнецы обратились к его более доступному заменителю — железу. Вскоре его использовали для изготовления орудий, и крупномасштабное употребление было отмечено племенами гальштата в континентальной Европе в VII веке до н. э. (Коллис — Collis, 1997).

ПАМЯТНИКИ ПОВЕЛИТЕЛЬ СИКАНА В ХУАКА ЛОРО, ПЕРУ

В 1990–1992 годах археолог Изуму Шимада с группой исследователей проводил раскопки пирамиды Хуако Лоро в долине Ламбайек на северном побережье Перу. Там они изучали малоизвестную культуру сикан, последовавшую за процветавшим в этом регионе государством Моче. В северной части пирамиды археологи раскопали склеп, который представлял из себя усыпальницу площадью 3 квадратных метра, находившуюся в основании вертикальной шахты, уходившей на глубину 10 метров в глиняную породу реки.

В усыпальнице лежал мужчина лет 40–50 в окружении своих пышных одежд и регалий. Среди них были большая шаль из ткани с почти двумя тысячами маленьких золотых листочков, пришитых к уже истлевшей ткани. Ее владелец сверкал бы на солнце в таком наряде. Пара церемониальных перчаток были украшены золотом, серебром и медью. В одну из них была вставлена золотая чаша, в другую — деревянный предмет, украшенный орнаментами из золота и сплавом из золота, серебра и меди. У этого человека были также несколько золотых головных уборов, полукруглый ритуальный нож с серебряной режущей поверхностью и официальный флаг. На нем была также золотая маска с отверстиями для ноздрей, что говорило о его роли как шамана и живого воплощения божества племени сикан, которое (божество) описывается в аналогичных одеждах.

В усыпальнице находились скелеты двух молодых женщин и двух юношей, принесенных в жертву; разобранный паланкин, на котором повелителя доставили к могиле; привезенные морские раковины; кучки бисера; связки кусочков меди и железа, тысячи фрагментов медных листов — полагают, что это форма примитивной валюты.

Содержимое усыпальницы говорит о необычайном мастерстве перуанских мастеров по металлу, живших за многие века до завоевания испанцами. Им были известны сплавы; они умели соединять металлические листы без припоя; они украшали металлические поверхности резьбой и обивкой для получения эффекта барельефа. Как и другие мастера региона Анд, они использовали технику обеднения золочения, при которой с помощью кислоты обеднялся основной метал сплава на поверхности предмета из сплава, при этом на поверхности металла сохранялась высокая концентрация золота, и предмет выглядел как золотой.

В более ранние времена железо играло сравнительно ограниченную экономическую роль. До того как полностью был реализован потенциал этого металла, большинство артефактов из железа были копиями бронзовых орудий. Первыми артефактами, изменившимися из-за применения железа, явились мечи и копья. Специализированные орудия для обработки дерева и производства металла, такие как щипцы, начались использоваться тогда, когда были признаны свойства железа.Железные руды в естественном состоянии имеются в большем количестве, чем медные. Ее можно добывать в готовом виде на поверхностных обнажениях пород и в залежах торфяника. Когда был осознан потенциал железа, камень и бронза превратились во второстепенные материалы, часто их использовали в декоративных целях.

Влияние железа было огромным, так как оно сделало доступными земледельческие орудия труда с твердой режущей кромкой. Железные орудия облегчили расчистку лесов, и человек в большей степени подчинил себе окружающую среду. Обработка железа оказала большое влияние на развитие цивилизаций, обладавших письмом. Некоторые народы, например австралийские аборигены и американские племена доколумбовой эпохи, никогда не знали металлургии.

Технологии металла

Технология обработки меди началась с холодной ковки руды в простые артефакты. Возможно, что плавка меди началась со случайного расплавления медной руды в домашнем очаге или печи. При плавке руда плавится при высокой температуре в маленькой печи — кильне, далее расплавленный металл стекает сквозь горящий древесный уголь в сосуд в основании печи. Потом медь при высокой температуре раскисляется (reduced), затем медленно охлаждается и ковкой ей придается нужная форма. Такой отжиг добавляет металлу крепость. Расплавленный металл разливают в самые различные литейные формы.

Медные руды добывались из обнаженных ветрами залежей, но лучшие материалы получались из подземных руд, которые добывались опытными копателями. Медные рудники имелись во многих частях Старого Света, и они представляют собой обширное поле для изучения. Наиболее совершенные выработки были в районах Тироля и Зальцбурга, где во многие овальные разработки сверху вели шахты (Канлифф — CunlifTe, 1997). В Миттербурге, Австрия, горняки медными кирками прорубали шахты в склонах холмов и добывали медь с помощью сложных методов прожигания грунтов.

Много древних разработок меди было найдено в Южной Африке, где горняки двигались под землей вдоль рудоносных жил (см. рис. 11.13) (Биссон — Bisson, 1977). К счастью, информация о традиционных процессах плавления меди в Центральной и Восточной Африке была зафиксирована. Руду помещали в маленькую печь с чередующимися слоями древесного угля и плавили в течение нескольких часов при высокой температуре, которую поддерживали с помощью мехов из козлиной кожи. После каждой плавки печь разрушали, а расплавленная медь стекала в верхнюю часть заполненного песком горшка, находящегося под топкой. Технология бронзы зависела от легирования , смешения с медью небольших количеств таких веществ, как мышьяк и олово. Имея низкую точку плавления, бронза скоро вытеснила медь в большей части металлообработки. Некоторые из самых сложных работ из бронзы были созданы китайскими мастерами, которые отливали в глиняных формах сложные горшки с ножками и менее крупные сосуды с характерной формой и украшениями (рис. 11.14).

Рис. 11.13. Раскопки доисторического рудника в Кансанши, Замбия, Центральная Африка. Рудокопы двигались вдоль залежи руды по узким шахтам глубоко в земле; в вынутом из шахт грунте были обнаружены радиоуглеродные образцы и артефакты, оставленные рудокопами

Рис. 11.13. Раскопки доисторического рудника в Кансанши, Замбия, Центральная Африка. Рудокопы двигались вдоль залежи руды по узким шахтам глубоко в земле; в вынутом из шахт грунте были обнаружены радиоуглеродные образцы и артефакты, оставленные рудокопами

Рис. 11.14. Ритуальный бронзовый сосуд эпохи династии Шань, приблизительно XII век до н. э., и схемы глиняных форм для отлива таких сосудов. Размеры 52,8 х 30,5 см

Рис. 11.14. Ритуальный бронзовый сосуд эпохи династии Шань, приблизительно XII век до н. э., и схемы глиняных форм для отлива таких сосудов. Размеры 52,8 х 30,5 см

Выработка железа является сложной технологией, требующей температуры плавления, по крайней мере, в 1537 °C. (О традиционных африканских технологиях см. у Шмидта (Schmidt, 1996a), а также очерки Норбаха (Norbach, 1997).) Древние кузнецы обычно использовали сложные печи, заполненные чередующимися слоями угля и железной руды, высокая температура на протяжении нескольких часов поддерживалась в них с помощью мехов. При одном цикле сжигания получался только один кусок губчатого железа, называемый блюмом (bloom), из которого далее нужно было выковать артефакт. Потребовалось некоторое время, чтобы мастера узнали, что рабочие края можно сделать более твердыми посредством закаливания орудия в холодной воде. Этот процесс придавал твердость, но также делал предмет хрупким. Процесс отпуска, повторного нагревания до температуры ниже 727 °C, восстанавливал прочность. Технология обработки железа развивалась так медленно, что приблизительно с 600-го года до н. э. до Средних веков в основном оставалась неизменной (Пигготт — Piggott, 1985).

Анализ артефактов из металла

Типологические анализы. В Европе типологические анализы металлических орудий производились с XIX века. Стилистические черты бронзовых брошей, мечей и топоров и железных артефактов были подвержены моде и меняющимся торговым схемам. Поэтому в Европе можно проследить эволюцию бронзовых булавок или, например, железных мечей, конструкция которых мало менялась, провести сравнительную датировку и взглянуть на образ жизни тех людей, которые пользовались ими (Канклифф — Cunliffe, 1997). Подобные исследования во многом схожи с теми, что проводятся в отношении каменных и глиняных предметов.

Технологический анализ. Во многих отношениях технологический анализ важнее изучения готовых артефактов. Многие из самых важных вопросов, относящихся к доисторической металлургии, затрагивают методы производства. Технологические исследования начинаются с этнографических аналогий и реконструкции доисторических металлургических процессов. Химики изучают железный и медный шлаки и остатки печей. Микроскопическое исследование структуры металлов и руд дает ценную информацию не только о металле и его составляющих, но также и о методах изготовления предмета из него. Конечной целью технологических анализов является реконструкция всего процесса изготовления предмета из металла, начиная с добычи руды и кончая обработкой готового артефакта.

К содержанию книги Брайана Фагана и Кристофера ДеКорса «Археология. В начале» | Далее

В этот день:
  • Дни смерти
  • 1887 Умер Константин Иванович Гревингк — российский геолог, минералог и археолог, исследователь Онежских петроглифов.
  • 1916 Умер Гастон Масперо — французский египтолог, командор ордена Почётного легиона, исследователь тайника с царскими мумиями в Дейр эль-Бахри.
  • 1924 Умерла Прасковья Сергеевна Уварова ― русская учёная, историк, археолог, председатель Московского археологического общества, организатор Археологических съездов.
Свежие записи

arheologija.ru


Смотрите также