Древний металл. Доисторические металлы

О.БУЛАНОВА

Одним из первых металлов, которые человек стал в быту, стала медь. Медь, золото, серебро, железо, олово, свинец и ртуть принято называть доисторическими металлами – потому что они были известны человеку с древнейших времен. Однако роль меди в становлении человеческой культуры особенна.

Как известно, сначала был каменный век, названный так на основании материала, из которого делались орудия труда. Следующий за ним – медный век. Т.е. медь – металл, “укрощать” который человечество научилось прежде всего.

Но не везде процесс перехода от каменного века к медному происходил одновременно. Коренное население Америки, например, сделало этот переход лишь в XVI в., т.е. всего чуть больше четырехсот лет назад.

А в древнем Египте медный век наступил в IV тыс. до н.э.: ортодоксальная египтология считает, что каменные глыбы, из которых примерно 5 тысяч лет назад была сложена 147-метровая пирамида Хеопса, добыты и обтесаны медным инструментом… С этим можно спорить, но факт, что египтяне знали медь в те далекие тысячелетия, подтверждается обнаружением в раскопках мелких и крупных изделий из меди, а также орудий труда.

Подобно золоту и серебру, медь иногда образует самородки. По-видимому, именно из них и были сделаны в Египте эти вещи. Впрочем, в других местах земного шара изделия из самородковой меди были известны еще 10 тысяч лет назад.

На эти самородки наши предки, скорее всего, набрели чисто случайно, когда искали себе подходящие камни – чтобы сделать орудия труда. Они обратили внимание на серо-зеленые и красно-зеленые кусочки непонятной породы. Их находили на берегах рек, скальных обрывах. В те времена человеку были доступны только красная медная руда (куприт), медный блеск и медный колчедан. Сначала эти самородки использовались человеком так же, как и обычные камни, т.е. их подвергали минимальной обработке.

Вскоре древние люди заметили, что обработав медь каменным молотком, можно существенно повысить ее твердость и из нее будут получаться хорошие инструменты. Так зародился прообраз холодной ковки. Чуть позднее был открыт и секрет плавления меди, когда металл, попав в костер и остыв, сохранял новую форму.

Для отлива простых инструментов и оружия из меди использовали сделанные из подручных средств примитивные формы. Из меди отливали также украшения.

Распространению меди способствовала – кроме способности к холодной ковке – и относительная простота выплавки из богатых руд, а также мягкость. С одной стороны, это плохо – камень намного тверже меди. Но зато благодаря мягкости медь хорошо поддается изгибу и заточке. Так что за медной рудой была объявлена настоящая охота.

Как оказалось, встретить медную руду было не так и просто. На территориях, где обнаруживались ее залежи, организовывалась добыча, строились рудники и шахты. Даже в древности добыча меди велась в крупных масштабах, что было обусловлено большим спросом на этот металл.

Так, некоторые медные шахты производили ее добычу на глубине 100 м, удаляясь от основанного ствола на расстояние до нескольких километров. Перед шахтерами того времени стояли проблемы, аналогичные современным. Нужно было укреплять потолок штолен, вентилировать и освещать туннели, решать проблемы, связанные с подъемом руды наверх. В качестве подпорок для укрепления сводов использовали деревянные брусья и бревна. Плавление производили тут же рядом с шахтами, в толстостенных печах, сделанных из глины.

В Египте добывать медь стали из ее окисных руд – бирюзы, малахита и др. Руды плавили в примитивных горнах с применением дутья при 1083 градусах по Цельсию. Т.е. медь – относительно легкоплавкий металл, о работе таким же путем с железом, температура плавления которого составляет 1530 градусов, не могло быть и речи.

Около III-II вв. до н.э. выплавка меди производилась в широком масштабе не только в Египте, но и в Месопотамии, на Кавказе и Закавказье и в других странах древнего мира. Огромное количество древних медных и позднее бронзовых изделий, обнаруживаемых археологами, заставляет сомневаться в том, что медь выплавлялась только из окисных руд. Более поздние источники свидетельствуют об использовании для добычи меди сернистых руд.

Например, в сочинении Теофила “О различных искусствах” описывается предварительная операция обработки руды – окислительный обжиг кусков руды на кострах (выжигание серы).

История меди продолжалась вместе с развитием человечества. Усложнились плавильные процессы. Для литья стали использовать специальные печи, позволяющие добиваться высокой температуры плавления.

Медный век с течением времени сменился бронзовым, который длился вдвое дольше – около двух тысяч лет. Бронза – это сплав меди, обычно с оловом, но к бронзам также относят медные сплавы с алюминием, кремнием, бериллием, свинцом и др., за исключением цинка (это латунь) и никеля (это мельхиор).

Любопытно, что в Греции культура меди зародилась позже, чем в Египте, а бронзовый век наступил раньше. А все дело в том, что руда, из которой выплавляли медь египтяне, не содержала олова. Грекам в этом отношении повезло больше, они добывали “оловянный камень” иногда там же, где и медную руду.

Открытие бронзы произошло, по-видимому, случайно, однако большие твердость и плотность, а также относительная легкоплавкость позволили бронзе быстро вытеснить медь из многих производственных сфер.

Искусство выплавки и обработки меди и бронзы от греков унаследовали римляне. Они получали медь из покоренных стран, в первую очередь из Галлии и Испании, продолжали начатую греками добычу медной руды на Крите и Кипре.

Кстати, о Кипре. Именно с названием этого острова связано происхождение латинского названия меди – “Cuprum” (“Aes cuprium”, “Aes cyprium”). На Кипре уже в III в. до н.э. существовали медные рудники и производилась выплавка меди.

Что касается других названий, то у Страбона медь именуется “халкос” – от названия города Халкиды на Эвбее. От этого слова произошли многие древнегреческие названия медных и бронзовых предметов, кузнечного ремесла, кузнечных изделий и литья. Второе латинское название меди “Aes” (санскритское “ayas”, готское “aiz”, германское “erz”, английское “ore”) означает “руда, рудник”.

Сторонники индогерманской теории происхождения европейских языков ведут происхождение русского слова “медь” (польское “miedz”, чешское “med”) от древненемецкого “smida” – “металл” и “Schmied” – “кузнец” (английское “Smith”).

Конечно, родство корней в данном случае несомненно, однако оба эти слова произведены, скорее всего, от греческого “рудник, копь” независимо друг от друга. От этого слова произошли и родственные названия – “медаль”, “медальон” (французское “medaille”). Слова “медь” и “медный” встречаются в древнейших литературных памятниках на славянских языках.

А вот алхимики, у которых был свой засекреченный язык, именовали медь “венера” (“Venus”); в более древние времена встречается название “марс” (“Mars”).

Но вернемся к истории, в данном случае – к римлянам. Оловянный камень римляне вывозили с Касситеридских островов (так тогда называли острова Британии); основной минерал олова называли касситеритом. Во II-I вв. до н.э. оружие римлян делалось уже в основном из железа, но в производстве предметов домашнего обихода все еще преобладали бронза и медь.

Бронза и медь сыграли выдающуюся роль не только в становлении материальной культуры большинства народов, но и в изобразительном искусстве.

В ХII-ХI вв. до н.э. медные и бронзовые орудия труда и оружие начинают постепенно вытесняться железными, и наступает железный век. Любопытно, кстати, что представление о трех веках – каменном, бронзовом и железном – существовало еще в античном мире, оно упоминается в работах Тита Лукреция Кара (I в. до н.э.). Однако официально термин “железный век” появился в научных работах в середине XIX в., его ввел датский археолог Кристиан Юргенсен Томсен.

Несмотря на наступление этого самого железного века, медь не потеряла своих позиций и сохранила свое важное техническое значение. Медь – главный металл электротехники. Он популярен не только в среде инженеров-конструкторов, электриков и машиностроителей, но и у людей гуманитарных профессий – историков, скульпторов, литераторов…

Любопытно, что тупых, ограниченных людей называли меднолобыми. известен в этой связи поговоркой-дразнилкой: “Тот, кто носит медный щит, тот имеет медный лоб”. К медному щиту вернемся позже, а пока стоит разобраться с медным лбом.

Может быть, меднолобыми тупых людей называют из-за того, что медь – метал, несмотря на свою мягкость, прочный? Но он отнюдь не прочный.

Противодействие ударным нагрузкам (а именно такие нагрузки в основном достаются щитам – тем самым, из дразнилки Насреддина) у меди также меньше, чем у многих других металлов и сплавов. Не отличается медь и особой твердостью: она, правда, тверже, чем золото и серебро, но в полтора раза мягче железа.

А вот теперь можно подойти к загадочному щиту, который какие-то древние тупые граждане додумались делать из меди, мягкого и непрочного металла. Может быть, не стоит все-таки считать их такими уж тупыми?

Оружейников древности и даже Средневековья прочностные характеристики меди вполне устраивали. Во-первых, нагрузка, которую испытывал щит при ударе копьем или секирой, куда меньше пробивной силы винтовочного выстрела. Во-вторых, у древних металлургов не было другого материала – прочного, как медь, и доступного, как медь. Не случайно античный бог- кузнец Гефест выковал непобедимому Ахиллесу медный щит. Именно медный!

Так что Насреддин усмотрел глупость стражников не в том, что они носили медные щиты, а в том, что были стражниками…

Как известно, основным материалом, из которого первобытные люди изготавливали орудия труда, был камень. Не зря сотни тысяч лет, прошедшие между появлением человека на земле и возникновением первых цивилизаций называют каменным веком. Но в 5-6 тысячелетиях до н. э. люди открыли для себя металл.

Скорее всего, первое время человек относился к металлу точно так же, как к камню. Он находил, например, медные самородки и пытался обрабатывать их точно так же, как камень, т. е. с помощью обивки, шлифования, отжатия отщепов и т. д. Но очень быстро стала ясна разница между камнем и медью. Может быть, даже, первоначально люди решили, что от металлических самородков толку не будет, тем более что медь была достаточно мягкой, и орудия, которые из нее изготавливались, быстро выходили из строя. Кто придумал плавить медь? Теперь мы никогда не узнаем ответа на этот вопрос. Скорее всего, все получилось случайно. Раздосадованный человек бросил камешек, который показался ему неподходящим для изготовления топора или наконечника стрелы, в костер, а затем с удивлением заметил, что камешек растекся блестящей лужицей, а после прогорания огня – застыл. Потом понадобилось только немного поразмыслить – и идея плавки была открыта. На территории современной Сербии был найден медный топор, созданный за 5 500 лет до Рождества Христова.

Правда, медь, конечно, уступала по многим характеристикам даже камню. Как уже говорилось выше, медь – слишком мягкий металл. Его основным преимуществом являлась плавкость, позволявшая изготавливать из меди самые различные предметы, но по прочности и остроте она оставляла желать лучшего. Конечно, до открытия, например, златоустовской стали (Статья «Русский булат из Златоуста»), должно было пройти еще несколько тысячелетий. Ведь технологии создавались постепенно, сначала – неуверенными, робкими шажками, методом проб и бесчисленных ошибок. Вскоре медь была вытеснена бронзой, сплавом меди и олова. Правда, олово, в отличие от меди, встречается далеко не везде. Не зря в древности Британия носила название «Оловянные острова» – многие народы снаряжали туда торговые экспедиции за оловом.

Медь и бронза стали основой древнегреческой цивилизации. В «Илиаде» и «Одиссее» мы постоянно читаем о том, что греки и троянцы были одеты в медные и бронзовые доспехи, использовали бронзовое оружие. Да, в древности металлургия во многом обслуживала именно военных. Пахали землю нередко по старинке, деревянным плугом, да и, например, водостоки можно было сделать из дерева или глины, но на поле битвы бойцы выходили в прочных металлических доспехах. Однако бронза как материал для оружия имела один серьезный недостаток: она была слишком тяжелой. Поэтому со временем человек научился выплавлять и обрабатывать сталь.

Железо было известно еще в те времена, когда на Земле шел бронзовый век. Однако сыродутное железо, получавшееся в результате обработки при небольшой температуре, было чересчур мягким. Большей популярностью пользовалось метеоритное железо, но оно было очень редким, найти его можно было лишь по случайности. Однако оружие из метеоритного железа было дорогим, иметь его было очень престижно. Египтяне называли кинжалы, выкованные из упавших с неба метеоритов, Небесными.

Принято считать, что широкое распространение обработка железа получила у живших на Ближнем Востоке хеттов. Именно они около 1200 г до н. э. научились выплавлять настоящую сталь. На некоторое время ближневосточные державы стали невероятно могущественными, хетты бросали вызов самому Риму, а филистимляне, о которых упоминается в Библии, владели огромными территориями на современном Аравийском полуострове. Но вскоре их технологическое преимущество сошло на нет, ведь технологии выплавки стали, как оказалось, было не так уж сложно позаимствовать. Главной проблемой было создание горнов, в которых можно было достичь той температуры, при которой железо превращалось в сталь. Когда окрестные народы научились строить такие плавильные печи, производство стали началось буквально во всей Европе. Конечно, многое зависело от сырья. Ведь люди лишь относительно недавно научились обогащать исходное сырье дополнительными веществами, придающими стали новые свойства. Например, римляне насмехались над кельтами, ведь у многих кельтских племен сталь была настолько плохой, что их мечи гнулись в сражении, и воины должны были отбежать в задний ряд, чтобы выпрямить клинок. Зато римляне преклонялись перед изделиями мастеров-оружейников из Индии. Да и у некоторых кельтских племен сталь не уступала знаменитой дамасской. (Статья «Дамасская сталь: мифы и реальность»)

Но, в любом случае, человечество вступило в железный век, и его уже нельзя было остановить. Даже широчайшее распространение пластмасс, произошедшее в ХХ веке, не смогло вытеснить металл из большинства сфер человеческой деятельности.

Презентация по химии

на тему:

Семь доисторических металлов

• 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, Ag 2 S, Ag 3 SbS 3 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.

Следующая за каменным веком ступень в развитии человеческой культуры связана с искусством добывать из руды металл и его обрабатывать и называется, поэтому веком металлов. Он подразделяется на древнейший - бронзовый и позднейший - железный, начавшийся в доисторическую эпоху и продолжающийся в наши дни.

На эту высшую ступень человечество переходило от каменных орудий медленно и постепенно, и началом перехода следует считать уменье лить и ковать раскаленный металл. Где имелась в изобилии самородная медь, как в Америке, там и в неолитическую эпоху каменным молотом иди просто камнем ковали из холодного металла различные изделия; метеорное железо также употреблялось для изготовления наконечников стрел и копий, наравне с камнем.

Переход от камня к бронзе и железу происходил в разных странах в разное время и не везде с одинаковой последовательностью. Находки в некоторых местах, напр., в свайных постройках Швейцарии, в Египте и на холме Гиссарлик, где была древняя Троя, последовательно воспроизводят эволюцию неолитической культуры в железную, но в других местах от каменных изделий прямо переходят к железным. Так, в центральной и южной Африке над пластом каменного века непосредственно лежит пласт железной культуры, перенесенной туда в древнейшую эпоху, вероятно, из Египта. Многие современные народы, жившие в каменном веке, прямо перешли в железный век после соприкосновения с европейцами, уже давно пользующимися железом. С другой стороны, доисторическая культурная эпоха металлов постепенно переходит в эпоху историческую, начало которой современная наука отодвигает все дальше и дальше.

Первым металлом, из которого человек начал изготовлять орудия и оружие, была медь, так как она местами встречается в земле в самородном виде. Это применение меди было более или менее продолжительным, смотря по местности, и было вступлением к бронзовому веку. Так как медь очень мягка, то к ней стали прибавлять олово (около 10%) и получили бронзу, сплав с золотистым блеском и достаточной твердости. Вслед за бронзой, а может быть и раньше, началась обработка золота и серебра, но исключительно для украшений. Изделия из меди и бронзы в Старом Свете появились раньше в странах Передней Азии, где имеются и медь, и олово, затем в Египте и позже в Европе. В страны, где не было этих металлов, медные и бронзовые изделия проникали посредством торговли.

Топоры и секиры из меди

Все главные элементы человеческой культуры имеют взаимную органическую связь, и изменения одного из них влекут за собою изменения в материальной обстановке и всем укладе жизни человека. Подтверждением этого могут служить археологические находки в швейцарских свайных постройках.

В переходный период от камня к металлу, кроме каменных изделий, появляются медные инструменты, оружие и украшения; затем появляется бронза, сперва в небольшом количестве, но постепенно занимает господствующее положение. По форме эти медные и даже бронзовые изделия долго не отличаются от каменных, но с течением времени, становятся целесообразнее, разнообразнее и изящнее. Появляются литые или дутые бронзовые топоры (цельты), узкие и широкие долота для плотничьих и столярных работ, пунсоны для выдавливания узоров на металле, ножи со шпеньком для рукоятки, обоюдоострые мечи с ножнами, изящные булавки, браслеты и др. украшения. Благодаря улучшенным, металлическим инструментам явилась возможность отодвигать свайные постройки дальше от берега (на 200 - 300 м) и строить более обширные здания. Сваи построек часто имеют четырехугольную форму, и концы их хорошо обтесаны. Скромные хижины каменного века заменяются прочными и большими домами, служащими приютом не только для человека, но и для домашних животных. Инвентарь этих жилищ, керамические изделия, украшения из золота и янтаря свидетельствуют о стремлении обитателей этих жилищ не только к комфорту, но и к роскоши. Кроме жилых построек, существовали и мастерские, в которых найдены куски бронзы, плавильные тигли, формы и инструменты для отливки и обработки металла. В странах древнего Востока мы найдем еще более крупные и даже грандиозные достижения материальной культуры бронзового века.

В этот период большие успехи сделало земледелие и скотоводство. Мотыжная обработка земли заменяется обработкой плугом, в который впрягаются животные, и, благодаря этому, расширяется площадь возделываемой земли и посевы злаков; в сухих земледельческих областях широко применяется искусственное орошение. В связи с земледелием приняло значительные размеры скотоводство, обеспечивая, таким образом, наибольшую устойчивость сельского хозяйства. Появились новые породы рогатого скота и лошадей, получивших более широкое распространение, крупных собак, изображения которых встречаются на ассирийских памятниках, началось разведение домашней птицы (куры, павлины, гуси, утки). В числе домашних животных в Египте появляется кошка, пользовавшаяся там религиозным почетом, как добрый дух дома; но она долго ограничивалась пределами Египта, не проникая далеко даже вглубь Африки.

В бронзовый век возникает не только речное, но и морское судоходство, развивается торговля, появляются деньги, письменность, искусство и наука, формируются и выступают на историческую сцену народы и государства. Значительная часть истории древнего Востока протекает в пределах бронзового века. В Месопотамии медный век начинается в 6000 года до p. X. у сумиров, положивших начало высокой вавилонской культуре, развитой и дополненной семитами, бронзовый с 4000 г. до 1700 г. до p. X., когда возникло и процветало древне-Вавилонское царство. В Египте медь появляется с 5000 г. вместе с вторжением из Азии семитов, но бронза остается при царях III-XVII династий (1300-1600 г.). О культурных достижениях этого периода можно судить по постройке пирамид (III-V династии) и другим памятникам древнего Египта. К бронзовому веку относится история евреев, начиная с Авраама (2000 г. до p. X.), и финикийских мореходов, изобретателей нашего алфавита. С конца 3-го тысячелетия до 1250 г. до p. X. на острове Крите и берегах Эгейского моря развивается, открытая благодаря исследованиям англичанина Эванса и других археологов, удивительная по своим достижениям в области техники и искусства Критская или Эгейская культура. Под ее влиянием зарождается греческая бронзовая культура (с 2500 г. до p. X.), конец которой совпадает со временем появления поэм Гомера. В Индии и Китае известны археологические находки неолитической, медной и бронзовой эпох, но их хронологию не удалось установить. В Японию бронза попала около 1500 г. до p. X., железо - около 700 г. до p. X. В Америке (в Мексике и Перу) туземцы не были знакомы с железом и употребляли медные и бронзовые орудия, не расставаясь, однако, с каменными. Кроме того, они пользовались для сплавов оловом, свинцом, золотом и серебром (в перуанской бронзе от 5%-10% серебра). Типы и форма американских бронзовых изделий соответствуют европейским. Достижения американской бронзовой культуры были довольно высоки, но все-таки она уступала Старому Свету, так как она не имела домашних животных (за исключением ламы) и ограничивалась мотыжным земледелием.

Железо появилось в Египте и Ассиро-Вавилонии около 1500 г. до p. X., в Европе несколько позже (в конце второго тысячелетия до p. X.).

В Гомеровскую эпоху железо было редкостью и употреблялось только для украшений и только с VI-го века до p. X. в Европе оно окончательно вытесняет бронзу. Причина позднего появления железа не единственно в Европе, но и на более культурном Востоке, заключается в трудности его добывания и обработки. Железо плавится только при температуре 1600° Ц. и с трудом отделяется от руды. Древнейшее железо - мягкое и содержит много шлаков, позже оно становится лучше, а римляне научились превращать его в сталь. Выплавлялось железо в закрытых глиняных печах, где слои руды чередовались со слоями древесного угля, и металл собирался в тиглях на дне печи.

После охлаждения печи железные болванки поступали в дальнейшую обработку.

Начало железного века в Европе называется галльштаттским периодом (1000 -500 г. до p. X.), а последующий период, когда железо окончательно вытеснило бронзу и вошло в полное употребление, называется ла-тенским.

Железный век в Европе, прежде всего, проложил себе дорогу в Италии, где, кроме латинов, с VIII в. начали селиться греческие колонисты, и около 900 г. до p. X. поселился загадочный народ этруски, коренастый, темнокожий, невысокого роста, не походивший ни по наружности, ни по языку, ни на греков, ни на римлян. Полагают, что родина этрусков - Малая Азия и северные острова Эгейского моря. Этрусские древности (живопись, сосуды, изделия из бронзы и железа, развалины укреплений, храмов и т. п.) свидетельствуют о высоком уровне этрусской культуры, оказавшей влияние на римлян.

Этруски и находившиеся у них на службе греки были искусными мастерами по выделке изделий из бронзы и железа. Этруски долго боролись с римлянами, причем железо играло важную роль в этой борьбе: этрусский царь Порсенна, победив римлян, обязал их не обрабатывать железа.

Полную картину высокого уровня культуры в первый период европейского железного века дают археологические находки в Галльштатте, в окрестностях которого с древних времен разрабатывались соляные копи, служившие источником благосостояния обитателей этой местности. Там было исследовано (1846 по 1886 г.) больше тысячи могил, в которых положены были вместе с трупами самые разнообразные вещи. Встречаются изредка каменные изделия, много бронзовых, но железные преобладают. Из железа сделаны мечи и кинжалы (с бронзовой рукояткой), наконечники стрел и копий, топоры, ножи, долота и др. инструменты. Очень изящны украшения и сосуды из бронзы, глиняные сосуды, сделанные от руки, красивой формы, покрытые графитом или раскрашенными орнаментами и рисунками. Все эти находки свидетельствуют о высоком культурном уровне населения, развитой технике, стремлении к роскоши и указывают на отдаленные торговые сношения с севером (янтарь) и югом (вещи в италийском и греческом стиле).

Ла-тенские изделия обозначают полное наступления для западной и средней Европы железного века и его культуры, которая распространялась из Галлии в Германию. Эти изделия в техническом отношении выше галльштаттских и обнаруживают больше стремления к практичности, чем к роскоши. Железные орудия в Ла-тенскую эпоху делаются совершенно необходимыми, и за них платят монетой, чеканка которой представляет подражание греческим и римским монетам. В гончарном деле появляется станок и гончарные печи. В Галлии вырастают укрепленные города, за толстыми стенами которых, в домиках из сырцового кирпича укрывается население.

В Восточной Европе на севере господствует в бронзовом и железном веках отличный от западно-европейского так наз. урало-алтайский стиль, а на юге — скифский (курганы), отражающий греческое влияние.

Мы познакомились с возникновением и развитием первобытной культуры, достижения которой имеют несомненную связь с настоящим и являются исходными пунктами культурного пути современного человечества. Долог и тернист был этот путь, на котором одни народы погибли или отстали, другие далеко ушли вперед. Чем ближе к нашему времени, тем быстрее и дружнее становится эго движение; втягивающее в себя и отставших. История человеческой культуры, поскольку она нам известна, охватывает сравнительно небольшой период времени и открывает человечеству необъятные перспективы. И древнейшие, и новейшие культурные народы, если рассматривать их историю с точки зрения древности человеческого рода вообще, представляют собою лишь крохотные побеги на древнем стволе человечества, корни которого теряются в глубине отдаленнейших периодов жизни земли. А эти века в жизни земли являются опять-таки лишь короткими моментами по сравнению с теми миллионами лет, в которые продолжалось развитие мироздания.

Не 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...

В 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

Время, 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.

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 .

В 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.

И 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
температуры 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.