Storia del rame. Sette metalli preistorici L'umanità ha conosciuto i metalli fin dall'antichità

(lat Ferrum).

Il ferro può essere definito il metallo principale del nostro tempo. Questo elemento chimico è molto ben studiato. Tuttavia, gli scienziati non sanno quando e da chi è stato scoperto il ferro: è passato troppo tempo. L'uomo iniziò a utilizzare prodotti in ferro all'inizio del I millennio a.C. L'età del bronzo fu sostituita dall'età del ferro. La metallurgia del ferro in Europa e in Asia iniziò a svilupparsi già nel IX-VII secolo. AVANTI CRISTO. Il primo ferro caduto nelle mani dell'uomo, probabilmente di origine ultraterrena. Ogni anno cadono sulla Terra più di mille meteoriti, alcuni dei quali sono di ferro, costituiti principalmente da ferro nichel. Il più grande dei meteoriti di ferro scoperti pesa circa 60 tonnellate ed è stato trovato nel 1920 nell'Africa sudoccidentale. Il ferro "celeste" ha un'importante caratteristica tecnologica: quando riscaldato, questo metallo non può essere forgiato, solo il ferro meteorico freddo può essere forgiato. Le armi in metallo "celeste" sono rimaste estremamente rare e preziose per molti secoli. Il ferro è il metallo della guerra, ma è anche il metallo più importante della tecnologia pacifica. Gli scienziati ritengono che il nucleo della Terra sia costituito da ferro, e in generale è uno degli elementi più comuni sulla Terra. Sulla Luna si trova il ferro grandi quantità nello stato bivalente e nativo. Nella stessa forma, il ferro esisteva anche sulla Terra, fino a quando l'atmosfera riducente su di esso non si trasformò in un'atmosfera ossidante di ossigeno. Anche nei tempi antichi è stato scoperto un fenomeno notevole: le proprietà magnetiche del ferro, che sono spiegate dalle caratteristiche strutturali del guscio elettronico dell'atomo di ferro. Nei tempi antichi, il ferro era molto apprezzato. La maggior parte del ferro si trova in depositi che possono essere sviluppati industrialmente. In termini di riserve nella crosta terrestre, il ferro è al 4° posto tra tutti gli elementi, dopo ossigeno, silicio e alluminio. Molto più ferro nel nucleo del pianeta. Ma questo hardware non è disponibile ed è improbabile che lo diventi disponibile nel prossimo futuro. La maggior parte del ferro - 72,4% - in magnetite. I più grandi depositi di minerale di ferro nell'URSS sono l'anomalia magnetica di Kursk, il deposito di minerale di ferro di Krivoy Rog, negli Urali (Magnitnaya, High, Blagodat Mountains), in Kazakistan - i depositi di Sokolovskoye e Sarbayskoye. Il ferro è un metallo bianco-argenteo lucido, facile da lavorare: tagliare, forgiare, arrotolare, timbrare.

I risultati degli studi sui più antichi reperti di prodotti in metallo mostrano che gli antichi maestri non solo possedevano una vasta conoscenza nel campo delle proprietà del metallo e dei metodi della sua lavorazione, ma anche che questa conoscenza era universale.

Come è potuto accadere che durante il periodo della prima e media età del bronzo su un vasto territorio dagli Urali meridionali all'Adriatico, al Golfo Persico e al Mediterraneo orientale esistesse un'unica tecnologia per la fusione dei metalli e le composizioni dei risultanti le leghe erano in gran parte identiche? Dopotutto, se prendiamo come base la teoria generalmente accettata dello sviluppo della metallurgia da parte dell'uomo con il metodo della "sperimentazione casuale", le tecnologie e i metodi di fusione dei metalli avrebbero dovuto essere abbastanza diversi l'uno dall'altro nei diversi centri dell'antica metallurgia , a seconda di una dozzina vari fattori- differenze nei tipi di minerali di minerali, carburante, condizioni geografiche e climatiche locali.

La ricerca negli ultimi decenni ha seriamente scosso la visione tradizionale della storia dello sviluppo dei metalli da parte dell'uomo. Soprattutto molte contraddizioni tra fatti empirici e teoria consolidata si trovano per le prime fasi dell'antica metallurgia, ritiene Andrey Sklyarov.


Sklyarov Andrey Yurievich
Direttore della Fondazione per lo Sviluppo della Scienza "III Millennio". scrittore, regista, viaggiatore, ricercatore, organizzatore di numerose riprese e spedizioni di ricerca in paesi diversi pace. Autore di diversi libri e articoli. Vincitore del premio "Penna d'oro della Rus'".

RZ: Cosa puoi dire sulla composizione delle leghe antiche?
È stato stabilito che molti antichi oggetti in bronzo non erano realizzati in rame puro, ma in leghe rame-arsenico. Allo stesso tempo, la produzione di bronzi all'arsenico, anche nelle primissime fasi, non era chiaramente un "risultato accidentale", ma presenta tutti i segni di una lega mirata del rame con l'arsenico - e non con additivi al metallo finito, ma mescolando minerali di rame e arsenico nella fase di fusione. Non ci sono assolutamente tracce di esperimenti falliti con i minerali "sbagliati" da nessuna parte.
Gli antichi metallurgisti in qualche modo usavano subito la ricetta giusta. Non ci sono tracce e sperimentazioni con il carburante da nessuna parte. In particolare, in presenza di grandi giacimenti di carbone in Turchia, gli antichi metallurgisti non cercarono di utilizzarlo in nessuna fase della loro attività. Per la fusione è sempre stato utilizzato solo il carbone.


Foto: Vladislav Strekopytov

In generale, risulta che nel focus anatolico-iraniano uomo antico in qualche modo ha imparato subito e improvvisamente una tecnologia piuttosto complicata, ma allo stesso tempo molto efficace per ottenere leghe di rame dal minerale.
Molto spesso, in antichi reperti, vediamo la presenza di una lega di comune bronzo allo stagno con ferro meteorico. Inoltre, ovunque il materiale fosse presumibilmente un metallo legato a un'antica civiltà, il nichel è presente in grandi quantità. Negli anni '20 del secolo scorso, fu creata una commissione speciale presso la British Royal Society, che cercò di scoprire le fonti di nichel nei più antichi prodotti in metallo conosciuti. Da dove provenisse il nichel nel bronzo più antico non è chiaro. In Turchia sono stati trovati oggetti in bronzo contenenti il ​​20-40% di nichel. Ciò non può essere spiegato dalla presenza di impurità primarie nel minerale, poiché l'1,5% è già un deposito ricco di metalli. La maggior parte dei depositi contiene ancora meno nichel. E i depositi di nichel nella Turchia orientale o nell'Iran settentrionale sono sconosciuti. Il minerale è stato trasportato a migliaia di chilometri di distanza? Ma nella Turchia orientale, proprio come in Sud America, ci sono strutture antiche con muratura megalitica poligonale. Ma in queste regioni si trovano non solo strutture assolutamente simili, ma anche la stessa composizione di bronzo.

RZ: Quindi puoi parlare di tecnologie antiche, unificate su scala globale?
SÌ. Anche in Perù nel processo di fusione veniva utilizzato solo carbone, sebbene l'antracite sia abbondante nel nord del Perù. Tutto il bronzo c'è anche l'arsenico, anche se ci sono manifestazioni di minerali di arsenico solo in alta montagna. E la produzione risale al III millennio a.C. e.
I prodotti antichi più interessanti sono le fascette metalliche che fissavano i blocchi di pietra delle strutture antiche. In particolare, la famosa regione di Tiahuanaco in Bolivia - non c'è nemmeno un solo ritrovamento con bronzo allo stagno. Qui, oltre al rame e all'arsenico, il nichel è presente anche in tutti i prodotti in bronzo, anche se nel distretto non ci sono minerali di nichel. I depositi più vicini sono in Brasile e Colombia. E qua e là - 2000 km. Inoltre, fino a un certo periodo, i prodotti e i piatti in bronzo contenevano nichel nella loro composizione, quindi il bronzo divenne semplicemente arsenico. Conclusione: il bronzo con nichel è stato ottenuto fondendo i massetti che fissano le lastre e i blocchi di antiche strutture megalitiche. Questa conclusione è supportata dai risultati delle analisi del contenuto di isotopi di piombo nelle leghe. E questi massetti sono stati fusi da nessuno sa chi e nessuno sa quando.



La composizione delle leghe di rame dei prodotti della provincia metallurgica della Circumpontian

RZ: Come hai ottenuto tali leghe e in grandi quantità?
Quando parliamo di una lega di metalli, bronzo, ottone e così via, tutti sono abituati a prenderla in modo stereotipato: devi prima ottenere i metalli nella loro forma pura e poi legarli. Sì, è così che funziona l'industria moderna. Per le tecnologie primitive, è molto più efficiente fondere immediatamente un prodotto complesso dal minerale.
Se è così, ne consegue una conclusione molto interessante: molto probabilmente, non c'era un periodo iniziale, la cosiddetta "età del rame", nella storia dell'umanità. E questo significa che l'uomo antico, padroneggiando i metalli, passò subito alla fusione e iniziò subito a produrre leghe complesse. In precedenza, ci è stato insegnato che l'organizzazione del processo metallurgico richiede la presenza di una società altamente organizzata. Ma in effetti, vediamo che le persone sono passate alla fusione del bronzo quando non c'erano ancora formazioni statali. Era un periodo tribale in cui le persone vivevano in piccole comunità.

RZ: Dove sono stati trovati gli oggetti metallici più antichi?
La più antica prova dell'uso umano del metallo è considerata trovata nell'insediamento neolitico sulla collina di Chayonu-Tepesi nell'Anatolia sud-orientale (nel corso superiore del fiume Tigri). Oggetti metallici sono stati trovati negli strati della collina, che sono datati al radiocarbonio a 9200 ± 200 e 8750 ± 250 a.C.

RZ: A questo proposito, possiamo dire che per la prima volta si è imparato a lavorare i metalli in Mesopotamia?
Non molto tempo fa, la civiltà sumera, situata in Mesopotamia - una vasta regione pianeggiante tra i fiumi Tigri ed Eufrate, era considerata dagli storici quasi la civiltà più antica del pianeta, con i cui risultati (oltre a con le conquiste dell'antico Egitto) sono stati confrontati nuovi ritrovamenti archeologici in altre regioni. A volte la datazione di questi reperti è stata adattata ai noti manufatti sumeri per non violare il venerabile titolo di Sumer come la "civiltà più antica".
Tuttavia, nella seconda metà del XX secolo, la situazione iniziò a cambiare seriamente. Il numero di reperti che erano molto più perfetti di quelli sumeri, ma allo stesso tempo si rivelarono più vecchi per età, aumentò notevolmente. La datazione delle culture vicine all'antica Sumer è tornata indietro nel tempo con sicurezza, e ora il divario tra loro a volte raggiunge molte migliaia di anni. Gli abitanti dell'antica Sumer in molte aree della loro attività si rivelarono per niente geniali inventori, ma solo eredi e successori di popoli più antichi. Questa è esattamente la situazione che si è verificata, ad esempio, con il complesso archeologico Bactria-Margiana. Gli oggetti in bronzo qui rinvenuti, realizzati al più alto livello, risalgono al 23°-18° millennio a.C. e., e questo è molto più antico.
Il fatto è che la metallurgia è impossibile senza un'adeguata base di materie prime, e sul territorio della Mesopotamia non ci sono e non ci sono mai stati depositi di minerali seri. Quindi gli artigiani sumeri potevano lavorare solo con materie prime importate (minerali) o già con lingotti di metallo fusi in altre regioni. Che fosse così è confermato dalle traduzioni dei testi sumeri, che indicano un sistema altamente sviluppato di commercio e scambio di metalli non solo con i vicini, ma anche con paesi molto lontani. In queste condizioni, è difficile immaginare che l'arte della metallurgia possa essere sorta nell'antica Sumer stessa. Chiaramente doveva avere una fonte esterna.


1–2. Somiglianza assoluta delle tecnologie di muratura poligonale su strutture di Aladzha-huyuk, Turchia (1) e Cusco, Perù (2).
3. Maschera in bronzo della cultura Sanxingdui (Cina, III - inizio I millennio aC). 4. Maschera in bronzo (Perù). 5. "Disco solare" in bronzo proveniente da Aladzha-huyuk (Turchia)
Foto: Fondazione per lo sviluppo della scienza "III Millennio"

RZ: Cioè, la "più antica" civiltà sumera ha ereditato da qualcuno la tecnologia della lavorazione dei metalli?
Nessun popolo, nessuna cultura antica si prende il merito dell'invenzione della metallurgia. Assolutamente tutte le antiche leggende e tradizioni affermano all'unanimità che la capacità di ottenere e lavorare i metalli è stata data ai popoli da alcuni potenti dei. Divinità che vissero e governarono sulla Terra molte migliaia di anni fa. È curioso che, secondo leggende e tradizioni, gli stessi dei abbiano insegnato alle persone il mestiere della ceramica. Ma la ceramica è vitale per l'antica metallurgia: qui i crogioli di ceramica sono indispensabili. Inoltre, la cottura di ceramica di alta qualità richiede temperature simili a quelle della fusione metallurgica e, di conseguenza, sono necessari modelli di forno simili per fornire il regime di temperatura richiesto. Inoltre. Gli stessi dei hanno dato alle persone l'agricoltura. E in questo caso, la strana connessione che esiste tra i centri dell'antica metallurgia ei centri dell'antica agricoltura riceve una spiegazione del tutto logica. Una connessione che gli storici hanno notato, ma non spiega in alcun modo.
Quando si tratta degli antichi dei menzionati nelle leggende e nelle tradizioni, è necessario tenerne conto molto punto importante che i nostri antenati hanno dato a questo termine un significato completamente diverso da quello che noi ora mettiamo nella parola "Dio". Il nostro Dio moderno è un essere onnipotente soprannaturale che vive al di fuori del mondo materiale e controlla tutto e tutti. Gli antichi dei nelle leggende e nelle tradizioni non sono affatto così potenti: le loro capacità, sebbene molte volte maggiori delle capacità delle persone, non sono affatto infinite. Inoltre, molto spesso questi dei, per fare qualcosa, hanno bisogno di speciali oggetti, strutture o installazioni aggiuntive, anche se sono "divini".

RZ: Quanto sono unici i ritrovamenti di antichi prodotti in metallo e sono limitati solo alla regione mesopotamica?
Esistono reperti simili in antichi insediamenti sul territorio dell'Anatolia. Sono già stati trovati parecchi di questi insediamenti e nel prossimo futuro dovrebbero essere previsti ancora più ritrovamenti di questo tipo, poiché ora la ricerca archeologica nelle regioni centrali e orientali della Turchia sta solo guadagnando slancio. Ci sono reperti simili nell'Iran nordoccidentale.
La natura dei ritrovamenti in tutte le regioni del Vicino Oriente risalenti alla prima età del bronzo è simile, il che indica l'ingresso della Mesopotamia settentrionale, dell'Anatolia orientale, dell'Iran occidentale e del Caucaso settentrionale in un'unica zona culturale siro-palestinese, che altri autori di cui hanno scritto. La nostra ricerca conferma questo punto di vista e ci consente di affermare che la tradizione generale della produzione di metalli è diventata la base per la formazione di questa zona.
Un'altra regione di distribuzione del bronzo è l'India. Una regione completamente indipendente, dove approssimativamente nel III millennio a.C. e. Compaiono figurine in bronzo, che hanno uno stile caratteristico e sono molto alto livello dettaglio. Nel III millennio a.C. e. oggetti in bronzo compaiono anche in Cina. Sul territorio dell'Indocina sono presenti reperti di oggetti in bronzo risalenti al V millennio a.C. e.


Muratura megalitica poligonale (Ollantaytambo, Perù). Foto: Vladislav Strekopytov

"Vtortsvetmet" preistorico
La varietà delle forme dei ritagli per le cravatte e la loro collocazione hanno portato i partecipanti alla spedizione della 3rd Millennium Foundation, che ha visitato Tiahuanaco (Messico) nel 2007, a due versioni di come queste cravatte potessero essere realizzate. Oppure è stata utilizzata qualcosa come una tecnologia modificata della metallurgia delle polveri, quando la polvere metallica è stata prima versata nei recessi, quindi è stata fatta passare attraverso di essa un potente impulso di corrente, a seguito della quale le particelle di metallo si sono rapidamente e fortemente riscaldate e sono state fuse in un unico insieme. Oppure i creatori del complesso hanno versato metallo fuso nei recessi, per i quali hanno utilizzato forni metallurgici portatili mobili per fondere il metallo direttamente in cantiere. La seconda opzione sembra più probabile, soprattutto perché altri ricercatori hanno avanzato proprio questa ipotesi.
Fortunatamente, alcuni massetti sono sopravvissuti fino ad oggi e sono stati trovati dagli archeologi. E, se ci si sofferma sui materiali a disposizione, resta da parlare di massetti di getto. Un'analisi chimica della composizione dei massetti rinvenuti dagli archeologi ha dato un risultato sensazionale. Questa analisi ha mostrato che contenevano il 95,15% di rame, il 2,05% di arsenico, l'1,70% di nichel, lo 0,84% di silicio e lo 0,26% di ferro. Se la presenza di silicio e ferro può essere attribuita a impurità residue che erano presenti nel minerale e nei flussi originali, allora la presenza di una quantità simile di arsenico e nichel nella lega indica chiaramente una deliberata lega con questi elementi.


Uno dei pochi massetti superstiti (Aksum, Etiopia). Foto: Vladislav Strekopytov

Inizialmente, gli storici non vedevano nulla di scoraggiante in una tale composizione di massetti metallici, poiché gli oggetti in bronzo rinvenuti nel complesso di Tiahuanaco e nelle vicinanze, che appartengono all'omonima cultura, hanno una composizione simile. E anche viceversa, questa somiglianza nella composizione è stata utilizzata dagli storici come "prova" che le strutture dell'antico complesso sarebbero state create proprio dagli indiani della cultura Tiahuanaco tremilacinquecento anni fa. Rimaneva solo un problema: l'assenza dei depositi necessari di minerali di nichel nelle vicinanze. È chiaro che è improbabile che gli indiani Tiahuanaco abbiano percorso migliaia di chilometri alla ricerca del metallo necessario. Inoltre, ottenere nichel puro è un processo molto difficile e capriccioso. E ora la parte principale del nichel viene prodotta come sottoprodotto durante la produzione di altri metalli. Quindi gli indiani avrebbero dovuto consegnare il minerale direttamente a duemila chilometri di distanza. Allo stesso tempo, i minerali di nichel non sono suscettibili di arricchimento meccanico e il contenuto di metallo nei minerali è generalmente molto basso. È chiaro che questo va oltre ogni ragionevole limite.
Tuttavia, il problema con l'origine del nichel è abbastanza facilmente risolto, se non limitato al quadro che gli storici hanno tracciato per l'antica Tiahuanaco. Per fare questo, devi solo tenere conto di alcune caratteristiche nella prevalenza di prodotti di vari tipi di bronzo in questa regione. In una fase iniziale, l'80% di tutti i prodotti era realizzato in bronzo a tre componenti (rame, arsenico, nichel), ma poi la composizione dei prodotti viene sostituita da bronzo contenente stagno. Allo stesso tempo, le proprietà meccaniche del bronzo allo stagno differiscono poco dalle proprietà del bronzo a tre componenti.
La produzione di bronzo a tre componenti è appena terminata durante la notte. Ma le fonti di stagno (al contrario delle fonti di nichel) abbondano negli altopiani del Perù e della Bolivia. Allora perché la produzione di prodotti in bronzo a tre componenti è continuata per molto tempo e poi si è interrotta improvvisamente? La spiegazione più semplice giace letteralmente in superficie. La produzione di prodotti in bronzo tricomponente è terminata perché la fonte si è prosciugata. I minerali di rame e arsenico non sono scomparsi: ce ne sono molti anche adesso. La fonte del nichel si è prosciugata, la cui posizione i ricercatori non riescono ancora a trovare. Ed è improbabile che lo trovino finché non lo cercano tra i minerali locali.
Tutto va a posto, se assumiamo che la fonte non solo del nichel, ma anche di tutti gli altri componenti del bronzo a tre componenti per gli indiani fosse ... accoppiatori che i costruttori di strutture megalitiche a Tiahuanaco usavano per fissare i blocchi. Gli indiani non fondevano il bronzo a tre componenti dai minerali, ma semplicemente fondevano questi accoppiatori e usavano la lega finita per fondere i propri prodotti da esso. Ciò spiega sia la somiglianza della composizione dei prodotti in bronzo a tre componenti su un vasto territorio, sia l'improvvisa cessazione della produzione di prodotti da tale bronzo da parte degli indiani: a un certo punto i massetti sono semplicemente finiti.

Vladislav Strekopytov

Presentazione di chimica

sul tema di:

Sette metalli preistorici

  • Creatori
  • Finalità e obiettivi dello studio
  • Citazione di ricerca
  • introduzione
  • Oro
  • Argento
  • Rame
  • Ferro
  • Mercurio
  • Lattina
  • Guida
  • Bibliografia

Creatori

  • Vasiliev Evgeniy
  • Kazin Oleg

Finalità e obiettivi dello studio

  • Esplora l'era degli appuntamenti con 7 metalli dell'antichità
  • Classificazione del periodo antico
  • Studiare le caratteristiche di vari metalli

Citazione di ricerca

  • Legge periodica e sistema periodico di elementi chimici di D. I. Mendeleev - la base della chimica moderna. Si riferiscono a tali regolarità scientifiche che riflettono fenomeni che esistono realmente in natura e quindi non perderanno mai il loro significato.
  • La loro scoperta è stata preparata dall'intero corso della storia dello sviluppo della chimica, ma ci è voluto il genio di D. I. Mendeleev, il suo dono di lungimiranza scientifica, perché questi schemi fossero formulati e presentati graficamente sotto forma di tabella.
  • Olimpiodrus(VI secolo), filosofo e astrologo greco, professore alla scuola alessandrina. Ha correlato 7 pianeti dell'antichità con 7 metalli e ha introdotto la designazione di questi metalli con i simboli dei pianeti (Oro-Sole, Argento-Luna, Mercurio-Mercurio, Rame-Venere, Ferro-Marte, Stagno-Giove, Piombo-Saturno ).
  • Il termine "metallo" deriva dalla parola greca metallon (da metallouo - scavo, il mio da terra). Secondo i concetti alchemici, i metalli hanno avuto origine nelle viscere della terra sotto l'influenza dei raggi dei pianeti e gradualmente sono migliorati molto lentamente, trasformandosi in argento e oro. Gli alchimisti credevano che i metalli fossero sostanze complesse, costituite dall'"inizio della metallicità" (mercurio) e dall'"inizio della combustibilità" (zolfo).

introduzione

Oro(lat.Aurum)

  • L'oro è un elemento raro, il suo contenuto nella crosta terrestre è solo del 4.310 -7%. In natura l'oro si trova quasi sempre allo stato puro: in pepite o sotto forma di piccoli granelli e scaglie intercalati in dure rocce o dispersi in sabbie aurifere. Al giorno d'oggi, la principale fonte di oro sono i minerali, in cui ci sono pochi grammi di metallo prezioso per tonnellata di roccia di scarto.
  • L'oro viene anche estratto come sottoprodotto della lavorazione di minerali polimetallici e di rame. Si trova anche nell'acqua di mare, in concentrazioni estremamente ridotte.
  • Secondo gli alchimisti, l'oro era considerato il "re dei metalli". La ragione di ciò è ovviamente la sua spettacolarità aspetto, brillantezza permanente e resistenza all'azione della stragrande maggioranza dei reagenti. Quando riscaldato, l'oro non reagisce con l'ossigeno, l'idrogeno, il carbonio, l'azoto, gli alcali e la maggior parte degli acidi. L'oro si dissolve solo in acqua clorata, una miscela di acido cloridrico e nitrico (acqua regia), in soluzioni di cianuri di metalli alcalini soffiati con aria, e anche nel mercurio.
  • In gioielleria e prodotti tecnici non viene utilizzato oro puro, ma le sue leghe, più spesso con rame e argento, e le sue leghe, più spesso con rame e argento. Oro puro: il metallo è troppo morbido, l'unghia lascia un segno su di esso, la sua resistenza all'usura è bassa. Il test, in piedi sui prodotti d'oro di produzione nazionale, indica il contenuto d'oro nella lega in base a mille delle sue parti di peso.

Pepita d'oro "Mefistofele" del peso di 20,25 g, trovata in Siberia. Fondo di diamanti. Mosca.

Argento(lat. Argentum)

  • L'argento è un metallo prezioso conosciuto fin dall'antichità. Le persone trovavano pepite d'argento ancor prima di imparare a fondere i metalli dai minerali. L'argento si trova sul nostro pianeta sia quasi puro, nativo, sia sotto forma di composti (ad esempio Ag 2 S, Ag 3 SbS 3, ecc.) Sulla Terra, questo elemento è 20 volte più di oro, - circa 7 × 10 -6% della massa della crosta terrestre, ma significativamente inferiore a rame.
  • L'argento puro è un metallo bianco brillante, molto morbido, secondo solo all'oro in malleabilità. È il miglior conduttore di calore ed elettricità di tutti i metalli.
  • Come altri metalli nobili, l'argento è caratterizzato da un'elevata resistenza chimica. L'argento non sposta l'idrogeno dalle soluzioni di acidi ordinari, non cambia nell'aria pulita e secca, ma se l'aria contiene idrogeno solforato e altri composti volatili zolfo, l'argento si scurisce. Gli acidi nitrico e solforico concentrato reagiscono lentamente con l'argento, dissolvendolo.
  • Il bromuro d'argento (e, in misura minore, altri alogenuri) è estremamente importante per l'industria fotografica e cinematografica come componente essenziale della pellicola fotosensibile.
  • Poiché le riserve mondiali di questo metallo stanno diminuendo, stanno cercando di sostituire l'argento ove possibile. Per fare questo, i chimici-tecnologi stanno cercando formulazioni di materiali per pellicole fotosensibili senza argento. Le leghe a base di nichel simili all'argento vengono utilizzate per realizzare monete, piatti e oggetti d'arte.

Rame(lat. Cuprum)

  • Il rame è incluso in più di 170 minerali, di cui solo 17 sono importanti per l'industria, ma a volte si trova anche rame nativo. Il contenuto di rame nella crosta terrestre è 4,7×10 -3% in peso.
  • I blocchi di pietra della piramide di Cheope sono stati lavorati con uno strumento di rame. Un intero periodo della storia umana è chiamato età del rame.
  • Il rame puro è un metallo rosso malleabile e viscoso, in una frattura Colore rosa, in strati molto sottili, il rame appare blu-verdastro alla luce. Nei composti, il rame di solito presenta uno stato di ossidazione di +1 e +2 e sono noti anche alcuni composti di rame trivalente.
  • Il rame metallico è relativamente inattivo. In aria secca e ossigeno in condizioni normali, il rame non si ossida. Reagisce prontamente con alogeni, zolfo, selenio. Ma con idrogeno, carbonio e azoto il rame non interagisce nemmeno ad alte temperature.
  • Il rame è particolarmente importante per l'ingegneria elettrica. In termini di conduttività elettrica, il rame è al secondo posto tra tutti i metalli, dopo l'argento. Oggi, tuttavia, i cavi elettrici in tutto il mondo, che un tempo rappresentavano quasi la metà del rame fuso, sono sempre più realizzati in alluminio. Conduce la corrente peggio, ma è più leggero e più accessibile.
  • Molto spesso, il rame viene applicato al terreno sotto forma di solfato pentaidrato - solfato di rame. È velenoso in quantità significative. A piccole dosi, il rame è assolutamente necessario per tutti gli esseri viventi.

Padella in rame, circa 3000 a.C

"Cavaliere di bronzo". San Pietroburgo.

Ferro(lat. ferrum)

  • Il ferro può essere definito il metallo principale del nostro tempo. Questo elemento chimico è molto ben studiato. Tuttavia, gli scienziati non sanno quando e da chi è stato scoperto il ferro: è passato troppo tempo. L'uomo iniziò a utilizzare prodotti in ferro all'inizio del I millennio a.C. L'età del bronzo fu sostituita dall'età del ferro. La metallurgia del ferro in Europa e in Asia iniziò a svilupparsi già nel IX-VII secolo. AVANTI CRISTO.
  • Il primo ferro caduto nelle mani dell'uomo, probabilmente di origine ultraterrena. Ogni anno cadono sulla Terra più di mille meteoriti, alcuni dei quali sono di ferro, costituiti principalmente da ferro nichel. Il più grande dei meteoriti di ferro scoperti pesa circa 60 tonnellate ed è stato trovato nel 1920 nell'Africa sudoccidentale. Il ferro "celeste" ha un'importante caratteristica tecnologica: quando riscaldato, questo metallo non può essere forgiato, solo il ferro meteorico freddo può essere forgiato. Le armi in metallo "celeste" sono rimaste estremamente rare e preziose per molti secoli.
  • Il ferro è il metallo della guerra, ma è anche il metallo più importante della tecnologia pacifica. Gli scienziati ritengono che il nucleo della Terra sia costituito da ferro, e in generale è uno degli elementi più comuni sulla Terra. Sulla Luna il ferro si trova in grandi quantità allo stato bivalente e nativo. Nella stessa forma, il ferro esisteva anche sulla Terra, fino a quando l'atmosfera riducente su di esso non si trasformò in un'atmosfera ossidante di ossigeno. Anche nei tempi antichi è stato scoperto un fenomeno notevole: le proprietà magnetiche del ferro, che sono spiegate dalle caratteristiche strutturali del guscio elettronico dell'atomo di ferro. Nei tempi antichi, il ferro era molto apprezzato.
  • La maggior parte del ferro si trova in depositi che possono essere sviluppati industrialmente. In termini di riserve nella crosta terrestre, il ferro è al 4° posto tra tutti gli elementi, dopo ossigeno, silicio e alluminio. Molto più ferro nel nucleo del pianeta. Ma questo hardware non è disponibile ed è improbabile che lo diventi disponibile nel prossimo futuro. La maggior parte del ferro - 72,4% - in magnetite. I più grandi depositi di minerale di ferro nell'URSS sono l'anomalia magnetica di Kursk, il deposito di minerale di ferro di Krivoy Rog, negli Urali (Magnitnaya, High, Blagodat Mountains), in Kazakistan - i depositi di Sokolovskoye e Sarbayskoye.
  • Il ferro è un metallo bianco-argenteo lucido, facile da lavorare: tagliare, forgiare, arrotolare, timbrare.

Oggetti antichi in ferro, bronzo,

rame datato 1300. AVANTI CRISTO.

Mercurio(lat. Idrargirum)

Nelle tombe egizie costruite nel 1500 a.C. sono stati trovati anche oggetti fatti di ferro, piombo, stagno e mercurio. Il ferro a quei tempi era valutato molte volte più dell'oro. Nella tomba del faraone Tutankhamon (XIV secolo a.C.) sono stati rinvenuti solo pochi oggetti in ferro: piccole lame, un poggiatesta, un amuleto e un piccolo pugnale.

  • Il mercurio è un elemento raro e diffuso, il suo contenuto è circa 4,5 × 10 -6% della massa della crosta terrestre. Tuttavia, il mercurio è noto fin dai tempi antichi.
  • Il mercurio è un metallo bianco-argento pesante (densità 13,52 g/cm3), l'unico metallo liquido a condizioni normali. Il mercurio indurisce a -38,9°C, bolle a +357,25°C. Quando riscaldato, il mercurio si espande abbastanza fortemente (solo 1,5 volte meno dell'acqua), si espande male, conduce elettricità e riscalda male - 50 volte peggio argento.
  • Come i metalli preziosi, il mercurio non cambia nell'aria - non è ossidato dall'ossigeno e non reagisce con altri componenti dell'atmosfera. CON alogeni il mercurio reagisce più facilmente che con l'ossigeno; interagisce con l'acido nitrico e, se riscaldato, con l'acido solforico. In un composto, il mercurio è sempre bivalente.
  • I composti del mercurio sono altamente tossici. Lavorare con loro richiede non meno cura che lavorare con il mercurio stesso.
  • Nell'industria e nella tecnologia, il mercurio è ampiamente utilizzato e in vari modi. Ciascuno di noi teneva in mano un termometro a mercurio. Il mercurio funziona anche in altri dispositivi: barometri, misuratori di portata. I catodi di mercurio sono importanti nella produzione di cloro e soda caustica, alcalino E metalli alcalino terrosi, sono noti raddrizzatori al mercurio di corrente alternata, lampade al mercurio.

Lattina(lat. Stanno)

Campana in bronzo, metà del II millennio a.C. e.

  • Lo stagno è uno dei metalli noto alla gente fin dall'antichità. Lega di stagno con rame- bronzo - fu ottenuto per la prima volta più di 4000 anni fa. Il bronzo rimane la principale lega di stagno fino ad oggi. Lo stagno è un elemento di media abbondanza, in natura si presenta come parte di 24 minerali, 2 dei quali - cassiterite e stanina - sono di importanza industriale.
  • Lo stagno è un metallo bianco-argento abbastanza duttile, fonde a 231,9°C e bolle a 2270°C. Esiste in due modifiche allotropiche: alfa e beta stagno.
  • A temperatura ambiente, lo stagno di solito esiste nella forma beta. Questa è la famosa latta bianca, un metallo familiare e familiare, da cui venivano fusi i soldati di stagno, venivano realizzati i piatti e con cui i barattoli di latta sono ancora ricoperti dall'interno. A temperature inferiori a +13,2°C, la polvere cristallina fine grigio alfa-stagno è più stabile. Il processo di trasformazione dello stagno bianco in grigio è più veloce a -33°C. Questa trasformazione ha ricevuto il nome figurativo di "peste di stagno". In passato, ha portato a conseguenze drammatiche più di una volta.
  • La resistenza chimica dello stagno è piuttosto elevata. A temperature fino a 100°C, non è praticamente ossidato dall'ossigeno dell'aria - solo la superficie è ricoperta da un sottile film di ossido di composizione SnO2. Scioglie stagno e acido nitrico, anche diluito, ea freddo.
  • La maggior parte dello stagno va alla produzione di saldature e leghe, principalmente per stampa e cuscinetti.

Guida(lat. Plumbum)

  • Il piombo è un metallo morbido e pesante grigio-bluastro, è un metallo non ferroso.
  • Il contenuto di piombo nella crosta terrestre è 1,6×10-3% in peso. Il piombo nativo è estremamente raro. Il piombo si trova più comunemente come solfuro PbS. Questo fragile minerale lucido colore grigio chiamato galena, o lustro di piombo.
  • Il piombo fonde a 327,4°C e bolle a 1725°C. La sua densità è di 11,34 g/cm. Il piombo è un metallo plastico, tenero: si taglia con un coltello, si graffia con un'unghia.
  • In aria, viene rapidamente ricoperto da un sottile strato di ossido di PbO. Gli acidi cloridrico e solforico diluiti non hanno quasi alcun effetto sul piombo, ma si dissolve in acido solforico e nitrico concentrato. Dalla metà del XIV sec. i proiettili per armi da fuoco venivano lanciati dal piombo, nel XV secolo. Gutenberg in Germania preparò la famosa lega tipografica di antimonio, piombo e stagno, o cervo, e gettò le basi per la stampa di libri.
  • Bassofondente, facile da lavorare, il piombo è oggi ampiamente utilizzato. Il piombo assorbe bene i raggi X e le radiazioni radioattive.

Ascia - un'ascia di bronzo, del secondo millennio a.C. e.

Bibliografia

  • Kritsman VA, Stanzo VV Dizionario enciclopedico di un giovane chimico, 1982.
  • Dibrov I.A. Chimica inorganica. SPb.: ed. Dai, 2001* .
  • Breve libro di consultazione di quantità fisiche e chimiche / Sotto la direzione di K.P. Mishchenko A.A. Ravdel. L.: Chimica, 1999 *.
  • Neugebauer O. Scienze esatte nell'antichità. - M.: "Scienza", 1968.

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Olimpiodrus (VI secolo), filosofo e astrologo greco, professore alla scuola alessandrina. Ha correlato 7 pianeti dell'antichità con 7 metalli e ha introdotto la designazione di questi metalli con i simboli dei pianeti (Oro-Sole, Argento-Luna, Mercurio-Mercurio, Rame-Venere, Ferro-Marte, Stagno-Giove, Piombo-Saturno ). Olimpiodrus (VI secolo), filosofo e astrologo greco, professore alla scuola alessandrina. Ha correlato 7 pianeti dell'antichità con 7 metalli e ha introdotto la designazione di questi metalli con i simboli dei pianeti (Oro-Sole, Argento-Luna, Mercurio-Mercurio, Rame-Venere, Ferro-Marte, Stagno-Giove, Piombo-Saturno ). Il termine "metallo" deriva dalla parola greca metallon (da metallouo - scavo, il mio da terra). Secondo i concetti alchemici, i metalli hanno avuto origine nelle viscere della terra sotto l'influenza dei raggi dei pianeti e gradualmente sono migliorati molto lentamente, trasformandosi in argento e oro. Gli alchimisti credevano che i metalli fossero sostanze complesse, costituite dall'"inizio della metallicità" (mercurio) e dall'"inizio della combustibilità" (zolfo).

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Piombo (lat. Plumbum) Il piombo è un metallo morbido e pesante grigio-bluastro, è un metallo non ferroso. Il contenuto di piombo nella crosta terrestre è 1,6×10-3% in peso. Il piombo nativo è estremamente raro. Il piombo si trova più comunemente come solfuro PbS. Questo minerale grigio fragile e brillante è chiamato galena, o lustro di piombo. Il piombo fonde a 327,4°C e bolle a 1725°C. La sua densità è di 11,34 g/cm. Il piombo è un metallo plastico, tenero: si taglia con un coltello, si graffia con un'unghia. In aria, viene rapidamente ricoperto da un sottile strato di ossido di PbO. Gli acidi cloridrico e solforico diluiti non hanno quasi alcun effetto sul piombo, ma si dissolve in acido solforico e nitrico concentrato. Dalla metà del XIV sec. i proiettili per armi da fuoco venivano lanciati dal piombo, nel XV secolo. Gutenberg in Germania preparò la famosa lega tipografica di antimonio, piombo e stagno, o cervo, e gettò le basi per la stampa di libri. Bassofondente, facile da lavorare, il piombo è oggi ampiamente utilizzato. Il piombo assorbe bene i raggi X e le radiazioni radioattive.

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Riferimenti Kritsman V.A., Stanzo V.V. Dizionario enciclopedico di un giovane chimico, 1982. Dibrov I.A. Chimica inorganica. SPb.: ed. "Lan", 2001. Breve libro di consultazione di quantità fisiche e chimiche / A cura di K.P. Mishchenko A.A. Ravdel. L.: Chimica, 1999 *. Neugebauer O. Scienze esatte nell'antichità. - M.: "Scienza", 1968.

Probabilmente, il primo metallo che le persone incontrarono durante la Nuova Età della Pietra (circa 6mila anni fa nell'Antico Oriente e circa 4mila anni fa in Europa) fu il rame. Si presenta in natura allo stato nativo sotto forma di placche, masse spugnose e solide, nonché cristalli. La pepita più grande trovata pesava tonnellate 420. Le pepite di rame sono molto più comuni in natura rispetto alle pepite di altri metalli. Pertanto, è naturale che alla ricerca di rocce adatte per realizzare strumenti, una persona abbia incontrato prima di tutto pepite di rame. Questo incontro segnò l'inizio dell'età del rame.

Si deve presumere che la persona abbia apprezzato rapidamente i vantaggi del nuovo materiale. L'età degli oggetti in rame nativo raggiunge i 6mila anni. Pepite particolarmente grandi sono state trovate in Nord America sulle rive della Baia di Hudson e del Lago Superiore. I primi strumenti umani erano di pietra, quindi i primi prodotti in rame sono nati come risultato della lavorazione di pepite di rame con asce di pietra. Per molto tempo sono stati usati insieme strumenti in pietra e rame. Durante questo periodo, una persona, usando l'esempio del rame, ha compreso le basi della metallurgia e della metallurgia.

La lavorazione di pepite di rame con un'ascia di pietra aveva, ovviamente, possibilità limitate. La forgiatura a freddo di pepite a forma di piatto potrebbe produrre piccoli oggetti - perni, ganci, punte di freccia, ecc. È impossibile ottenere lastre di rame mediante forgiatura a freddo - il materiale si incrina. È anche impossibile realizzare oggetti di un profilo complesso mediante forgiatura a freddo: recipienti, padelle, ecc. A quel punto, una persona controllava già con sicurezza il fuoco. Il fuoco da campo con una temperatura di 700-800 °C è stato sostituito da stufe, dove è stata raggiunta una temperatura più alta - 1000-1200 °C. Sul territorio dell'Egitto, ad esempio, sono stati trovati vasi di ceramica datati 5mila anni a.C. e., che sono stati cotti a 1100-1200 °C. Il rame si scioglie a una temperatura di 1084 ° C, quindi, naturalmente, il passo successivo nella pratica metallurgica umana è stato ottenere rame fuso. Ciò ha notevolmente ampliato la gamma di prodotti in rame.

Tuttavia, il rame nativo è raro e chiaramente non ce n'era abbastanza per soddisfare la domanda in rapida crescita di questo metallo. Nella fase successiva, una persona ha iniziato a ricevere il rame riducendo la fusione del suo minerale. Minerali di rame - minerali naturali, aggregati contenenti rame in tali quantità e composti, in cui l'estrazione del metallo è economicamente vantaggiosa. Attualmente sono noti oltre 170 minerali contenenti rame, di cui solo 10-15 di importanza pratica. I minerali più importanti includono: calcopirite CuFeS 2 (30% di rame), calcocite - "lucentezza di rame" Cu 2 S (79,8% di rame), covelin CuS (64,4% di rame), malachite CuCO 3 Cu (OH) 2 (57,4% di rame ), azzurrite 2CuCO 3 Cu (OH) 2 (55,5% di rame), cuprite Cu 2 O (81,8% di rame). I minerali dei moderni depositi industriali non sono quasi mai composti da soli minerali di rame. Di solito, i minerali contenenti rame crescono insieme a minerali non metallici (quarzo, barite, ecc.) e alcuni minerali minerali di ferro e metalli non ferrosi (pirite, pirrotite, ecc.).

I depositi di minerali di rame sono molto più diffusi dei depositi di grandi pepite di rame e sono noti all'uomo fin dall'antichità. Ora è difficile scoprire esattamente come sia stata scoperta la fusione del rame dai minerali e se sia avvenuta molto più tardi rispetto a quando una persona ha incontrato il rame nativo. Ci sono prove che già 7mila anni a.C. e. il rame metallurgico era usato in Medio Oriente. L'estrazione del rame nativo e la fusione del rame dai minerali - operazioni che differiscono in modo significativo in termini tecnici e tecnologici, a quanto pare, sono state padroneggiate dall'uomo contemporaneamente in diverse parti del mondo.

Inizialmente venivano utilizzati minerali ossidati. Non richiedono la precalcinazione, a differenza dei minerali di solfuro, che richiedono tale trattamento per rimuovere lo zolfo legato chimicamente. La riduzione della fusione dei minerali di malachite veniva effettuata in forni primitivi. Erano crogioli di argilla pieni di minerale e carbone, che venivano posti in un buco poco profondo. Uno strato di carbone è stato versato sopra.

Quando il carbone brucia, forma monossido di carbonio (II), che interagisce con la malachite, riducendo il rame legato chimicamente al metallo:

CO + CuCO 3 \u003d 2CO 2 + Cu

La struttura coperta dei forni assicurava l'isolamento del mezzo di reazione dall'eccesso di ossigeno nell'aria, che ossida il monossido di carbonio (II) in monossido di carbonio (IV) e quindi interferisce con la riduzione del rame. Non si sa come l'uomo sia arrivato all'idea che il rame dovesse essere fuso in questo modo, ma, ovviamente, aveva molto tempo e perseveranza per gli esperimenti. Ci sono prove di una conoscenza molto precoce dell'uomo con la fusione del rame metallurgico. In Egitto, ad esempio, la lavorazione dei minerali di rame della penisola del Sinai veniva effettuata già nel IV millennio a.C. e. Sin dai tempi antichi, i minerali di rame erano conosciuti sull'isola di Cipro. Si presume che la parola "cuprum", nome scientifico del rame, derivi dal nome dell'isola di Cipro, dove si trovavano le miniere di rame degli antichi romani.

In Europa, antiche miniere di rame sono state trovate in Austria sul Mitterberg. Qui sono stati trovati anche strumenti di pietra che sono stati utilizzati per sviluppare queste miniere. Gli antenati degli antichi slavi, che vivevano nel bacino del Don e nella regione del Dnepr, utilizzavano i poveri depositi di rame situati nell'area dell'attuale Donbass e le rapide allagate del Dnepr. Usavano il rame per fabbricare armi, oggetti per la casa e gioielli.

Secondo alcuni scienziati, la parola russa "rame" deriva dalla parola "smida", che tra alcune antiche tribù che vivevano nella parte europea del territorio moderno dell'URSS, significava metallo in generale. A cavallo dei secoli XVII-XVIII. l'inizio della lavorazione industriale del rame in Russia fu posto da Nikita Demidov. Il Museo Tagil ha un enorme tavolo di rame pieghevole su cui è fatta l'iscrizione: "Questo è il primo rame in Russia trovato in Siberia ... da Nikita Demidovich. Questo tavolo è stato realizzato in rame nel 1715".

Dopo che l'uomo ha appreso come ottenere e lavorare il rame, per diversi millenni, insieme alla pietra, è stato il principale materiale solido dell'antichità (Fig. 12). I metallurgisti già primitivi hanno cercato di aumentare la durezza di questo metallo piuttosto morbido nella sua forma pura. Inizialmente, a quanto pare, una formazione accidentale di una lega di rame con stagno, che potrebbe verificarsi durante la lavorazione di alcuni minerali contenenti sia stagno che rame, ha determinato la direzione della ricerca per migliorare le proprietà meccaniche del rame. La riuscita combinazione di rame e stagno è stata riprodotta dall'uomo già consapevolmente.

Naturalmente, le composizioni di rame sono state testate anche con altri metalli (zinco, arsenico, nichel, ecc.). Una lega di rame e zinco è stata ottenuta, ad esempio, nell'antico Iran. Uno spillo tetraedrico di rame-arsenico-nichel trovato in Azerbaigian ha più di 5.000 anni. Oggetti realizzati con leghe rame-nichel sono stati ritrovati in Germania, Spagna, Portogallo e risalgono all'incirca allo stesso periodo.

Il bronzo, una lega di rame e stagno, occupa un posto speciale nella pratica umana. Il bronzo supera il rame in durezza, è facile da lavorare ed è molto resistente all'ossidazione. Il periodo storico approssimativamente dall'inizio del III millennio a.C. e. prima dell'inizio del I millennio a.C. e. chiamata età del bronzo. In questo momento apparvero nuovi e più diversi strumenti e armi in bronzo (asce, coltelli, falci), apparvero utensili in bronzo: calici, ciotole, calderoni, ecc. I prodotti in bronzo furono fusi da egiziani, indù, assiri. Il bronzo era ampiamente utilizzato per la fabbricazione di gioielli, statue e altri oggetti di creatività artistica.

Statua alta 32 m, realizzata nel 290 a.C. e. in onore del dio del sole Helios - il Colosso di Rodi, fu fuso in bronzo e posto sull'isola più orientale del Mar Egeo - Rodi, all'ingresso del porto. In Giappone, nel 749, una statua di Buddha di quattrocento tonnellate fu fusa e collocata nel tempio Todaiji. La grande diffusione del bronzo nell'arte del mondo antico può essere giudicata dalle statue che ci sono pervenute (Discobolo, Satiro dormiente, Marco Aurelio, ecc.). La stessa parola "bronzo" ha un'origine relativamente tarda ed è associata al nome della città commerciale italiana sulla costa adriatica di Bridzini, dove venivano venduti vari prodotti in bronzo.

Man mano che l'umanità accumulava esperienza tecnica e tecnologica, insieme al bronzo, apparvero altre leghe di rame con varie proprietà preziose. Attualmente noto un gran numero di leghe che il rame forma con altri elementi: Zn, Sn, Al, Ni, Pb, Mn, Be, Fe, Mg, Hg, Ag, Au, Si. L'uso diffuso delle leghe di rame è spiegato dal fatto che diversi gruppi hanno meriti diversi. Questi vantaggi includono antifrizione, resistenza alla corrosione, duttilità, buone proprietà di colata, bell'aspetto, ecc. Le leghe rame-zinco sono chiamate ottone e sono suddivise per composizione in ottone rosso (meno del 20% di Zn), che hanno una buona fluidità; ottone giallo (20-50% Zn); fragili ottoni bianchi (50-80% Zn) e ottoni speciali che contengono Ni, Mn, Fe, Sn e Al oltre a rame e zinco.

Il bronzo era chiamato solo una lega di rame e stagno. A causa della scarsità di stagno, iniziarono ad essere ottenute leghe con proprietà simili aggiungendo altri metalli al rame. Ora, oltre allo stagno, sono ampiamente utilizzati alluminio, piombo, silicio, cadmio e altri bronzi. Tutte queste leghe contengono piccole quantità di componenti leganti che migliorano l'una o l'altra delle loro qualità. A causa dell'ampia varietà di proprietà, l'uso delle leghe di rame è stato a lungo molto ampio. I cannoni di artiglieria erano fusi in bronzo di composizione 90% rame e 10% stagno. Per la fusione delle campane è stata utilizzata una lega composta dal 76-82% di rame, dal 16-22% di stagno e fino al 4% di piombo. Le campane da un "ora" e da 10 "da un quarto" della Torre Spasskaya del Cremlino di Mosca sono realizzate con tale metallo per campane. Queste campane furono fuse nei secoli XVII-XVIII. e pesare: "ora" - 2160 kg, "quarto" - da 300 a 350 kg.

Per la fabbricazione di prodotti artistici viene utilizzata una lega contenente il 70-80% di rame, fino al 10% di zinco, il 5-8% di stagno e il 3% di piombo. Questo è il cosiddetto bronzo artistico. Nel 1863, su una delle isole (Mas-a-Tierre), a 600 km dalla costa del Cile, fu eretta una targa commemorativa in bronzo artistico al marinaio scozzese Alexander Selkirk, prototipo del famoso Robinson Crusoe. Nel Cremlino di Mosca, nella Cattedrale dell'Assunzione, c'è una tenda di fusione traforata realizzata nel 1625 in bronzo artistico, un esempio della massima abilità degli artigiani russi. La storia della fusione di statue in bronzo in Russia inizia con l'era di Pietro I. Nel 1714 fu fusa la prima statua di Sansone per la fontana di Peterhof. La fusione più difficile in un unico passaggio del famoso "Cavaliere di bronzo" - un monumento a Pietro I, fu eseguita secondo il progetto dello scultore E. Falcone nel 1775. All'Accademia delle arti di San Pietroburgo nel 1764, il Fu fondata la "Foundry House", in cui numerosi oggetti per la decorazione del palazzo, oltre a opere scultoree.

Produzione di rame. I minerali contenenti rame nella loro forma pura non si trovano su scala industriale. Nei pezzi di minerale, i minerali contenenti elementi diversi sono strettamente intrecciati. Crescono insieme, formano piccole macchie. Di solito i minerali di rame contengono dallo 0,5 al 2% di rame. Solo in Congo ci sono giacimenti con un contenuto di rame fino al 20%. La bassa concentrazione di rame nei minerali ne rende difficile l'estrazione e la produzione di rame diventa un complesso processo in più fasi.

Dai minerali di solfuro, il rame viene estratto principalmente con mezzi pirometallurgici e da minerali ossidati, con mezzi idrometallurgici. Il metodo pirometallurgico attualmente produce il 75% di tutto il rame estratto. Questo metodo si basa sull'ossidazione parziale dei minerali di zolfo in ossidi di rame, che vengono ridotti da un eccesso di solfuro in rame metallico:

2Cu 2 O + Cu 2 S \u003d 6Cu + SO 2

La bassa concentrazione di rame nei minerali ne rende naturalmente difficile l'estrazione. Pertanto, prima che il minerale estratto possa essere rifuso, viene arricchito: la percentuale di rame viene aumentata artificialmente. Per effettuare l'arricchimento, il minerale viene frantumato a una dimensione tale che è possibile isolare grani con una percentuale di contenuto di rame maggiore rispetto al minerale originale. Quindi tali grani "ricchi" vengono separati dal resto, sfruttando il fatto che grani di diversa composizione hanno proprietà diverse. Queste proprietà includono: colore, lucentezza, massa, suscettività elettrica e magnetica, bagnabilità.

Il metodo più comune di arricchimento è la flottazione (Fig. 13). Nella metallurgia, la flottazione viene utilizzata principalmente per separare i minerali di solfuro dalla roccia di scarto, nonché per separare particelle di minerali di vari metalli. Il metodo si basa sulla differenza di adsorbimento

proprietà della superficie di particelle di metalli solforosi e roccia di scarto del tipo silicato. La flottazione dei minerali di rame viene effettuata come segue. A una sospensione di minerale finemente suddiviso (0,05-0,5 mm) in acqua, chiamata polpa, viene aggiunta una sostanza organica polare con una lunga catena di idrocarburi: un collettore. Il collettore ha la capacità di adsorbire selettivamente sulla superficie delle particelle di minerale di rame con estremità polari. Allo stesso tempo, la sua estremità idrocarburica rimane nella fase acquosa. Pertanto, a seguito dell'assorbimento, la superficie della particella è ricoperta da una "spazzola" di idrocarburi, che ne riduce la bagnabilità. Le particelle di roccia di scarto con una superficie polare sono ben bagnate.

Successivamente, la polpa con un'intensa agitazione viene soffiata con aria, formando bolle. È noto che le molecole non polari poste nell'acqua, prima di tutto, tendono a stabilirsi all'interfaccia acqua-aria. Le estremità non polari del collettore, che ricoprono la particella minerale, si comportano allo stesso modo. Per loro, l'interfaccia acqua-aria più accessibile è la superficie delle bolle. Di conseguenza, le particelle di minerale si attaccano alle bolle e insieme a loro galleggiano in superficie sotto forma di schiuma. La roccia vuota - "code" - rimane nella polpa. La schiuma viene rimossa, disidratata e si ottiene un concentrato, e gli sterili vengono scaricati in una discarica. Il concentrato risultante contiene già fino al 55% di rame. Questo è il limite superiore. Nella maggior parte dei casi, dopo la flottazione, il contenuto di rame nel concentrato è compreso tra 11 e 35%. Insieme al rame ci sono zolfo, ferro, zinco, ossidi di silicio, alluminio, calcio, oltre a piccole quantità di metalli preziosi: oro, argento, platino. I minerali di solfuro contengono spesso molta pirite, quindi, nel concentrato, una parte significativa di ferro e zolfo rientra nella sua quota.

Per ottenere rame puro occorre eliminare le impurità. Questo può essere fatto non immediatamente, ma in più fasi. Il primo di questi è la tostatura del concentrato. Il concentrato viene calcinato per ridurne il contenuto di zolfo. Inoltre, a seguito della tostatura, si ottiene ossido di zolfo (IV) in concentrazioni tali da poter essere ulteriormente utilizzato per la produzione di acido solforico. L'utilizzo integrato delle materie prime porta ad una diminuzione dell'inquinamento atmosferico da scarti di produzione.

La tostatura viene effettuata ad una temperatura di 600-700 °C in forni a più focolari. Il forno viene caricato con un concentrato miscelato con flussi (quarzo, calcare) necessari per la fase successiva: fusione opaca. Durante la tostatura, insieme all'ossidazione dello zolfo, si verificano numerosi processi: la decomposizione di solfuri complessi, l'ossidazione diretta del minerale, la formazione di ferriti di metalli impuri, ecc. Come già accennato, il concentrato sottoposto a tostatura contiene un significativo quantità di pirite (40-50%). La sua combustione durante la cottura, a seconda dell'accesso dell'aria, è descritta dalle equazioni:

3FeS 2 + 8О 2 = Fe 3 О 4 + 6SO 2 + 2349 kJ

4FeS 2 + 11O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + 3282 kJ

Queste reazioni sono accompagnate dal rilascio di una notevole quantità di calore. Di conseguenza, l'accensione avviene spontaneamente, senza consumo di carburante. È sufficiente solo all'inizio del processo riscaldare la miscela con forni temporanei alla temperatura di accensione dei solfuri. Durante il processo di tostatura, non tutto lo zolfo viene rimosso dal minerale. Dopo la cottura, nella carica rimangono solfuri di rame e ferro, ossidi stabili - Cu 2 O, Fe 2 O 3, Fe 3 O4, ZnO, PbO, nonché flussi.

La fase successiva della produzione del rame è la fusione del concentrato opaco calcinato e la sua separazione dalle scorie.

Opaco è leghe di Cu 2 S con FeS con impurità di alcuni solfuri (Zn, Pb, Ni) e ossidi (Fe, Si, Al, Ca)

Il contenuto di rame nel matte varia dal 10 al 79,9% (Cu 2 S puro). Le scorie sono leghe di silicati di vari metalli. Nella metallurgia del rame, questi sono principalmente silicati di ferro. La fusione a matte viene effettuata in forni a riverbero (Fig. 14), dove viene depositata la carica calcinata. Il combustibile è polvere di carbone, olio combustibile o gas naturale. La temperatura dipende dalla distanza, dal punto di iniezione del carburante ed è compresa tra 1200 e 1600 °C.

Il principale processo chimico che si verifica in questa fase è il passaggio dal ferro alle scorie:

FeS + 3F3O4 + 5SiO2 = 5Fe2SiO4 + SO2

Parte del solfuro di ferro viene consumata nella reazione di scambio con l'ossido di rame:

Cu 2 O + FeS \u003d Cu 2 S + FeO

FeO si lega anche al silicato in presenza di quarzo. Le leghe liquide di solfuri e silicati sono reciprocamente insolubili e differiscono per densità. Questa circostanza è usata per separarli. La scoria si trova in strato superiore, inferiore - lega di solfuri Cu 2 S·FeS - opaco. Sono separati, rilasciando man mano che si accumulano attraverso speciali sbocchi situati a diversi livelli.

La stessa parola opaca deriva dalla parola tedesca per pietra. Ciò è dovuto al fatto che la lega solidificata di rame e solfuri di ferro sembra molto simile alla pietra. L'ulteriore lavorazione del mascherino viene eseguita in un convertitore ad aria soffiata e il suo scopo è ottenere rame blister. Il liquido opaco viene versato nel convertitore (temperatura 1200 ° C), lì viene caricato anche il quarzo frantumato (6-20 mm). Nel soffiare aria attraverso il mascherino, si possono distinguere due stadi, che differiscono nella chimica dei processi che si verificano in essi. Al primo, il solfuro di ferro viene ossidato e si formano scorie:

2FeS + 3O 2 + SiO 2 \u003d Fe 2 SiO 4 + 2SO 2 + 966 kJ

Questa reazione è la principale fonte di calore per i processi di conversione.

Ossido di rame (I), anch'esso ottenuto in questa fase:

Cu 2 S + O 2 \u003d Cu 2 O + SO 2

immediatamente riconvertito in solfuro dalla reazione:

Cu 2 O + FeS \u003d Cu 2 S + FeO

Inoltre, FeO, a contatto con il quarzo, passa nelle scorie. Le scorie accumulate vengono drenate attraverso il collo inclinando il convertitore. Dopo aver drenato la scoria, una nuova porzione di matte viene caricata nel convertitore e la procedura di soffiatura viene ripetuta fino a quando nel convertitore si accumula una quantità sufficiente di massa fusa ricca di rame. Così, in questa fase del soffiaggio, avviene la separazione del ferro dal rame: il ferro viene rimosso con le scorie, il rame rimane nel convertitore sotto forma di fuso.

Nella seconda fase, il rame metallico si ottiene dalla fusione del solfuro di rame. Dopo che il ferro è stato ossidato e le scorie sono state drenate, Cu2S subisce ossidazione nel convertitore:

2Cu 2 S + 3O 2 \u003d 2Cu 2 O + 2SO 2

Poiché, contrariamente al primo stadio, non c'è solfuro di ferro nel mezzo di reazione, l'ossido di rame reagisce già con un eccesso di solfuro di rame. Il risultato è rame blister:

Cu 2 S + 2Cu 2 O \u003d 6Cu + SO 2

In totale, il processo che si verifica nel convertitore al secondo stadio di spurgo può essere descritto dalla seguente reazione:

Cu 2 S + O 2 \u003d 2Cu + SO 2 + 215 kJ

Il rame blister, i cui lingotti sono chiamati baionette (dal tedesco Stück - un pezzo), contiene l'1% di impurità (Fe, S, O 2, As, Ni, Zn, ecc.) E, inoltre, include tutte le impurità di metalli nobili che erano contenuti nel minerale di origine e nei flussi. Molte impurità peggiorano le proprietà meccaniche del metallo, ne riducono la conducibilità elettrica e lo rendono meno duttile. Per eliminare le impurità, nonché per estrarre preziosi metalli preziosi, il rame blister viene sottoposto a pulizia - raffinazione.

La raffinazione avviene in due modi: al fuoco (soffiando aria ad una temperatura di 1150°C) ed elettrolitica. Il primo modo è eliminare le impurità convertendole in ossidi insolubili di rame:

4Cu + O 2 \u003d 2Cu 2 O

Me + Cu 2 O \u003d MeO + 2 Cu

Gli ossidi di impurità galleggiano in superficie e vengono scorticati con flusso di quarzo. L'ossido di rame risultante (I) viene ridotto dai prodotti della distillazione a secco del legno. Per fare questo, il legno grezzo (pali, tronchi) viene introdotto nella fornace, dove viene effettuata la raffinazione, previa rimozione delle scorie. Il vapore acqueo e gli idrocarburi rilasciati, mescolando il rame, contribuiscono alla rimozione dei gas da esso e lo trasferiscono al rame metallico:

4Cu 2 O + CH 4 \u003d CO 2 + 2H 2 O + 8Cu

Tuttavia, il metodo del fuoco non consente di estrarre metalli nobili dal rame. Questo può essere fatto sottoponendo il rame alla raffinazione elettrolitica. Il suo significato sta nella dissoluzione anodica del rame purificato e nella precipitazione del rame puro sul catodo. Per fare ciò, gli anodi vengono fusi in rame che è stato sottoposto a pulizia preliminare mediante fuoco. Hanno una forma speciale, comoda per essere appesi (Fig. 15). Il loro peso è di 250-320 kg. Come catodi vengono utilizzati fogli di rame puro. Gli elettrodi vengono posti in un bagno elettrolitico, costituito da vasche di cemento rivestite con lastre di piombo, riempite con una soluzione appropriata e acido solforico. I bagni sono lunghi diversi metri (da 3 a 6 m) e contengono fino a un centinaio di elettrodi. Per ragioni di economia, le terme sono interconnesse in blocchi (Fig. 16). Quando una corrente viene fatta passare attraverso un tale sistema, viene rilasciato rame puro sui catodi:


e gli anodi si dissolvono:


In questo caso le impurità contenute nell'anodo di rame, a seconda delle loro proprietà, passano nell'elettrolita (Zn, Fe, Sn, Ni), o precipitano (Ag, Au, Pt), da dove vengono poi rimosse. Il processo di dissoluzione dell'anodo dura circa 20 giorni. I catodi vengono cambiati ogni 6-8 giorni. Vengono estratti, essiccati, fusi e fusi in lingotti. La purezza del rame prodotto con il metodo elettrolitico raggiunge il 99,95-99,96%.

Come possiamo vedere, il processo di estrazione del rame dai minerali consiste in diverse fasi. Lo scopo di ciascuno di essi è la separazione del rame dalle relative impurità. A volte, a seconda della qualità del minerale, capacità tecniche, considerazioni economiche, la flottazione o la tostatura del concentrato è esclusa dalla produzione. Le condizioni di produzione differiscono leggermente nelle diverse fabbriche. Nella forma più generale, lo schema della fusione del rame con il metodo pirometallurgico è mostrato in Fig. 17. I processi chimici di questo metodo possono essere descritti dalla reazione complessiva:

2CuFeS 2 + 5О 2 + SiО 2 = 2Cu + Fe 2 SiО 4 + 4SO 2

Una caratteristica della pirometallurgia è l'uso di alte temperature.

Il metodo idrometallurgico, che attualmente produce circa il 25% di tutto il rame, non prevede l'uso di alte temperature. Questo metodo viene utilizzato per estrarre il rame principalmente da minerali scarsamente ossidati, ma può essere utilizzato anche per la lavorazione di solfuro e minerali misti. Durante la lavorazione idrometallurgica del rame, i suoi composti scarsamente solubili vengono convertiti in composti solubili dall'azione di vari reagenti. Tali reagenti possono essere: H 2 SO 4, NH 4 OH, NaCN, Fe 2 (SO 4) 3. Quindi il rame viene estratto dalla soluzione in un modo o nell'altro. Ad esempio, il trattamento di un minerale contenente rame sotto forma di ossido di CuO con acido solforico diluito porta il rame in soluzione come solfato:

CuO + H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + H 2 O

Il rame può essere estratto dalla soluzione risultante mediante elettrolisi o spostamento con ferro:

CuSO4 + Fe = Cu + FeSO4

Il vantaggio del metodo idrometallurgico è che è possibile ottenere metalli senza estrarre il minerale in superficie. Al momento, questo metodo è molto promettente.

Naturalmente, nel corso di molti millenni, che include la metallurgia del rame e delle leghe di rame, i compiti che devono affrontare i metallurgisti sono cambiati, le condizioni di lavoro sono cambiate, la tecnologia è migliorata e l'ambito dei prodotti di produzione è cambiato.