1 metall som människan har bemästrat. Koppar är den första metallen som människan bemästrar. station "Revolution Square"
Liksom guld och silver finns koppar ibland i jordskorpan i form av klumpar. Kanske gjordes de första metallverktygen av dem för cirka 10 tusen år sedan. Spridningen av koppar underlättades av dess egenskaper som dess förmåga att kallsmida och lätthet att smälta från rika malmer. På Cypern, redan under det 3:e årtusendet f.Kr., fanns koppargruvor och koppar smältes. Härifrån kommer det latinska namnet för koppar - suprum. Koppargruvor dök upp på Rysslands territorium två årtusenden f.Kr. e. Deras kvarlevor finns i Ural, Kaukasus, Sibirien. I den antika grekiska historikern Strabos skrifter kallas koppar khalkos, från namnet på staden Chalkis. Många termer inom geokemi och mineralogi härstammar från detta ord, till exempel - kalkofila element, kalkopirit. Det ryska ordet koppar finns i de äldsta litterära monumenten och har ingen tydlig etymologi. Vissa forskare hänvisar ursprunget till termen till namnet på den antika staten Media, som ligger på det moderna Irans territorium.
Ett enkelt ämne koppar är en plastmetall av gyllene-rosa färg. I det periodiska systemet upptar den cell nummer 29 (symbol Cu) med en atommassa på 63, 55 amu.
Chalcopyrite crystal 4х5х4 cm.Nikolaevsky gruva, Primorsky Territory.
Enligt uppgifter för 2016 är Chile världsledande inom kopparreserver med en andel på 34%, andra och tredje plats delas av USA och Peru - 9% vardera, den fjärde är Australien - 6%, den femte är Ryssland med en andel på 5%. Resten av länderna är mindre än 5%.
Kopparmalmsreserver för 2016
Det största kopparproducerande landet är Chile. På dess territorium finns världens största kopparfyndighet, Chuquicamata, där kopparmalm har brutits på ett öppet sätt sedan 1915. Stenbrottet ligger i centrala Anderna på en höjd av 2840 m och är för närvarande det största stenbrottet i världen: längd - 4,3 km, bredd - 3 km, djup - 850 m.
Chuquicamata stenbrott, Chile.
Koppar används i stor utsträckning inom elektroteknik för tillverkning av kraft- och andra kablar, ledningar och andra ledare. För 2011 var kostnaden för koppar cirka $ 9000 per ton. På grund av den globala ekonomiska krisen föll priset på de flesta typer av råvaror, och kostnaden för 1 ton koppar 2016 översteg inte 4 700 $.
Som ni vet var det huvudsakliga materialet från vilket primitiva människor gjorde verktyg sten. Inte konstigt att de hundratusentals år som förflöt mellan människans framträdande på jorden och framväxten av de första civilisationerna kallas stenåldern. Men på 5-6 årtusenden f.Kr. e. människor upptäckte metall.
Troligtvis behandlade en person till en början metall på samma sätt som en sten. Han hittade till exempel kopparklumpar och försökte bearbeta dem på samma sätt som en sten, det vill säga att använda klädsel, slipa, krama ut flingor etc. Men väldigt snabbt blev skillnaden mellan sten och koppar tydlig. Kanske till och med, till en början, bestämde folk sig för att det inte skulle vara någon användning av metallklumpar, särskilt eftersom koppar var tillräckligt mjuk och verktygen som gjordes av den misslyckades snabbt. Vem uppfann att smälta koppar? Nu kommer vi aldrig att veta svaret på denna fråga. Troligtvis hände allt av en slump. En irriterad man kastade en sten, som tycktes honom olämplig för att göra en yxa eller en pilspets, i elden, och blev sedan förvånad över att märka att stenen spred sig ut i en glänsande pöl, och sedan elden utbränd, frös den. Sedan tog det bara en liten tanke - och idén om en smältning upptäcktes. På det moderna Serbiens territorium hittades en kopparyxa, skapad 5 500 år före Kristi födelse.
Visserligen var koppar naturligtvis underlägsen i många egenskaper till och med sten. Som nämnts ovan är koppar en för mjuk metall. Dess främsta fördel var smältbarhet, vilket gjorde det möjligt att göra en mängd olika föremål av koppar, men när det gäller styrka och skärpa lämnade det mycket att önska. Naturligtvis, innan upptäckten av till exempel Zlatoust-stål (artikel "Rysk Bulat från Zlatoust"), måste flera årtusenden passera. När allt kommer omkring skapades teknologier gradvis, till en början - med tveksamma, skygga steg, genom försök och otaliga misstag. Koppar ersattes snart av brons, en legering av koppar och tenn. Det är sant att tenn, till skillnad från koppar, inte finns överallt. Det är inte för inte som Storbritannien under antiken kallades "Tin Islands" - många folk utrustade där handlar expeditioner för tenn.
Koppar och brons blev grunden antika grekiska civilisationen... I Iliaden och Odysséen läser vi ständigt att grekerna och trojanerna var klädda i koppar- och bronsrustningar och använde bronsvapen. Ja, i gamla tider tjänade metallurgin till stor del militären. Man plöjde ofta marken på gammaldags vis, med en träplog, och till exempel kunde rännor vara av trä eller lera, men kämpar gick till slagfältet i kraftig metallrustning. Men brons som material för vapen hade en allvarlig nackdel: det var för tungt. Därför lärde sig människan med tiden att smälta och bearbeta stål.
Järn var känt redan under bronsåldern på jorden. Råjärnet som producerades vid bearbetning vid låga temperaturer var dock för mjukt. Meteoritjärn var mer populärt, men det var mycket sällsynt, det kunde bara hittas av en slump. Men vapen med meteoritjärn var dyra och mycket prestigefyllda att äga. Egyptierna kallade dolkarna, smidda av meteoriterna som föll från himlen, för himmelska.
Man tror att bearbetningen av järn var utbredd bland hettiterna som levde i Mellanöstern. De är omkring 1200 f.Kr. e. lärde sig att smälta riktigt stål. Under en tid blev makterna i Mellanöstern otroligt mäktiga, hettiterna utmanade Rom självt och filistéerna som nämns i Bibeln ägde enorma territorier på den moderna arabiska halvön. Men snart gick deras tekniska fördel till intet, eftersom ståltillverkningstekniken, som det visade sig, inte var så svår att låna. Huvudproblemet var skapandet av smedjor där det var möjligt att nå den temperatur vid vilken järn förvandlas till stål. När de omgivande folken lärde sig att bygga sådana smältugnar började tillverkningen av stål bokstavligen i hela Europa. Mycket hängde förstås på råvaror. Man har ju först relativt nyligen lärt sig att berika råvaror med ytterligare ämnen som ger nya egenskaper till stål. Till exempel, romarna hånade kelterna, eftersom många keltiska stammar hade så dåligt stål att deras svärd böjde sig i strid, och krigarna var tvungna att springa tillbaka till den bakre raden för att räta ut bladet. Men romarna beundrade produkterna från mästare från Indien. Och bland vissa keltiska stammar var stål inte sämre än det berömda Damaskus. (Artikel "Damascus Steel: Myths and Reality")
Men i alla fall gick mänskligheten in i järnåldern, och den kunde inte längre stoppas. Även den bredaste spridningen av plast, som inträffade på 1900-talet, kunde inte förskjuta metall från de flesta områden. mänsklig aktivitet.
"Sju metaller skapade ljus enligt antalet sju planeter" - i dessa enkla ramsor avslutades ett av de viktigaste postulaten från medeltida alkemi. Under antiken och på medeltiden var bara sju metaller och samma antal himlakroppar (solen, månen och fem planeter, jorden ej räknat) kända. Enligt vetenskapens dåvarande ledare var det bara dårar och okunnigar som kunde misslyckas med att se den djupaste filosofiska regelbundenhet i detta. En slank alkemisk teori sa att guld representeras på himlen av solen, silver är en typisk måne, koppar är utan tvekan släkt med Venus, järn är personifierat av Mars, kvicksilver motsvarar Merkurius, tenn till Jupiter, leder till Saturnus. Fram till 1600-talet betecknades även metaller i litteraturen med motsvarande symboler.
Figur 1 - Alkemiska tecken på metaller och planeter
Mer än 80 metaller är för närvarande kända, varav de flesta används inom teknik.
Sedan 1814, på förslag av den svenske kemisten Berzelius, har bokstavstecken använts för att beteckna metaller.
Den första metallen som människan lärde sig att arbeta var guld. De äldsta sakerna gjorda av denna metall tillverkades i Egypten för cirka 8 tusen år sedan. I Europa, för 6 tusen år sedan, var thrakierna, som bodde på territoriet från Donau till Dnepr, de första som tillverkade smycken och vapen av guld och brons.
Historiker särskiljer tre stadier i mänsklighetens utveckling: stenåldern, bronsåldern och järnåldern.
Under det 3:e årtusendet f.Kr. folk började använda i stor utsträckning i sina ekonomisk aktivitet metaller. Övergången från sten till metallverktyg var av kolossal betydelse i mänsklighetens historia. Kanske har ingen annan upptäckt lett till så betydande sociala förändringar.
Den första metallen som fick stor spridning var koppar (Figur 2).
Figur 2 - Kartdiagram över den territoriellt-kronologiska fördelningen av metaller i Eurasien och Nordafrika
Kartan visar tydligt var de äldsta fynden av metallprodukter finns. Nästan alla kända artefakter går tillbaka till perioden från slutet av 9:e till 6:e årtusendet f.Kr. (dvs innan kulturen av Uruk-typ spreds brett i Mesopotamien), kommer från endast tre dussin platser utspridda över ett stort territorium på 1 miljon km 2. Cirka 230 små prover återfanns härifrån, och 2/3 av dem tillhör två bosättningar i den förkeramiska neolitikum - Chaionu och Ashikli.
Att ständigt leta efter stenarna de behöver, uppmärksammade våra förfäder, måste man tro, redan i gamla tider de rödgröna eller gröngrå bitarna av inhemsk koppar. I bankernas och klippornas klippor stötte de på kopparkis, kopparglans och röd kopparmalm (kuprit). Till en början använde folk dem som vanliga stenar och bearbetade dem därefter. De upptäckte snart att när kopparn hamrades med en stenhammare ökade dess hårdhet avsevärt och den blev lämplig för att tillverka verktyg. Sålunda kom metoderna för kallbearbetning av metall eller primitivt smide i bruk.
Sedan gjordes en annan viktig upptäckt - en bit av inhemsk koppar eller ytberg som innehåller metall, som hamnade i elden i en brand, upptäckte nya egenskaper som inte var karakteristiska för en sten: från stark uppvärmning smälte metallen och, avkylning, tog på en ny form. Om formen gjordes på konstgjord väg, erhölls en produkt som var nödvändig för en person. Forntida hantverkare använde denna kopparegenskap först för att gjuta smycken och sedan för tillverkning av kopparverktyg. Det var så metallurgin föddes. Smältning började utföras i speciella högtemperaturugnar, som var en något modifierad designbrunn känd för människor keramikugnar (Figur 3).
Bild 3 - Smältning av metall i det antika Egypten (blåsning tillhandahålls av pälsar, sydda av djurhudar)
I sydöstra Anatolien har arkeologer upptäckt en mycket gammal neolitisk bosättning för keramik, Chaionu Tepesi (Figur 4), som slogs av stenarkitekturens oväntade komplexitet. Forskare har bland ruinerna hittat cirka hundra små kopparbitar, såväl som många fragment av ett kopparmineral - malakit, av vilka några bearbetades till pärlor.
Figur 4 - Bosättning av Chaionu Tepesi i östra Anatolien: IX-VIII årtusende f.Kr. Den äldsta metallen på planeten upptäcktes här
Generellt sett är koppar en mjuk metall, mycket sämre i hårdhet än sten. Men mässingsverktygen kunde slipas snabbt och enkelt. (Enligt S.A.Semenovs observationer, när man ersatte en stenyxa med en koppar, ökade skärhastigheten ungefär tre gånger.) Efterfrågan på metallverktyg började växa snabbt.
Folk började en riktig "jakt" på kopparmalm. Det visade sig att det inte finns överallt. På de platser där rika kopparfyndigheter påträffades skedde deras intensiva utveckling, malm- och gruvarbeten uppträdde. Som arkeologernas upptäckter visar, sattes malmbrytningsprocessen redan i antiken upp med på en stor skala... Till exempel, nära Salzburg, där kopparbrytningen började omkring 1600 f.Kr., nådde gruvorna ett djup av 100 m, och den totala längden på drivorna som sträckte sig från varje gruva var flera kilometer.
De gamla gruvarbetarna var tvungna att lösa alla uppgifter som moderna gruvarbetare står inför: stärka valven, ventilation, belysning, klättra på ett berg av minerad malm. Insatserna förstärktes med trästöd. Den utvunna malmen smältes i närheten i låga lerugnar med tjocka väggar. Liknande centra för metallurgi fanns på andra platser (figur 5 och 6).
Figur 5 - Forntida gruvor
Figur 6 - Verktyg från forntida gruvarbetare
I slutet av det 3:e årtusendet f.Kr. Forntida hantverkare började använda egenskaperna hos legeringar, varav den första var brons. Upptäckten av brons borde ha föranletts av en olycka som var oundviklig vid massproduktion av koppar. Vissa sorter av kopparmalm innehåller obetydliga (upp till 2%) tennföroreningar. När han smälte sådan malm märkte hantverkarna att kopparn som erhålls från den är mycket hårdare än vanligt. Tennmalm kunde ha kommit in i kopparsmältugnarna av en annan anledning. Hur som helst, observationer av malmernas egenskaper ledde till utvecklingen av värdet av tenn, som de började lägga till koppar och bildade en konstgjord legering - brons. Vid upphettning med tenn smälte koppar bättre och var lättare att gjuta, eftersom den blev mer flytande. Bronsverktyg var hårdare än kopparverktyg och vässade bra och lätt. Metallurgin av brons har gjort det möjligt att öka arbetsproduktiviteten flera gånger inom alla grenar av mänsklig verksamhet (Figur 7).
Själva tillverkningen av verktyg har blivit mycket lättare: istället för långt och hårt arbete med att flisa och slipa stenen, fyllde människor de färdiga formerna med flytande metall och fick resultat som deras föregångare aldrig drömt om ens i en dröm. Gjuttekniken förbättrades gradvis. Till en början utfördes gjutning i öppna ler- eller sandformar, som helt enkelt var en fördjupning. De ersattes av öppna former uthuggna i sten som kunde återanvändas. Men den stora nackdelen öppna formulär var att endast platta produkter erhölls i dem. De var inte lämpliga för att gjuta komplexa former. En väg ut hittades när slutna löstagbara former uppfanns. Före gjutningen var de två halvorna av formen ordentligt förbundna med varandra. Sedan hälldes smält brons genom hålet. När metallen svalnat och härdat demonterades formen och en färdig produkt erhölls.
Figur 7 - Bronsverktyg
Denna metod gjorde det möjligt att gjuta produkter av komplexa former, men den var inte lämplig för formgjutning. Men även denna svårighet övervanns när den slutna formen uppfanns. Med denna gjutmetod formades först en exakt modell av den framtida produkten av vax. Sedan belades den med lera och eldades i en ugn.
Vaxet smälte och avdunstade, och leran fick en exakt gjutning av modellen. Brons hälldes i det så bildade tomrummet. När det svalnade var formen sönder. Tack vare alla dessa operationer kunde hantverkare gjuta även ihåliga föremål med mycket komplexa former. Gradvis upptäcktes nya tekniker för att arbeta med metaller, såsom dragning, nitning, hårdlödning och svetsning, som kompletterar det redan kända smidet och gjutningen (Figur 8).
Bild 8 - Den keltiske prästens gyllene hatt
Den kanske största metallgjutningen gjordes av japanska hantverkare. Det var 1200 år sedan. Den väger 437 ton och representerar Buddha i en pose av fred. Skulpturens höjd tillsammans med piedestalen är 22 m. Längden på en arm är 5 m. Fyra personer kunde dansa fritt på en öppen handflata. Vi tillägger att den berömda antika grekiska statyn - Kolossen på Rhodos - 36 m hög och vägde 12 ton. Den gjuts på III-talet. före Kristus e.
Med utvecklingen av metallurgin började bronsprodukter ersätta sten överallt. Men man ska inte tro att det gick väldigt snabbt. Icke-järnmetallmalmer fanns inte överallt. Dessutom hittades tenn mycket mer sällan än koppar. Metaller måste transporteras över långa avstånd. Kostnaden för metallverktyg var fortsatt hög. Allt detta hindrade deras breda spridning. Brons kunde inte helt ersätta stenverktyg. Endast körteln kunde göra detta.
Förutom koppar och brons användes även andra metaller i stor utsträckning.
Pärlor och hängen som hittats i Mindre Asien under utgrävningar av Chatal-Huyuk och sigill och statyetter som hittades i Yarim-Tepe (Norra Mesopotamien) anses vara de äldsta blyprodukterna. Dessa fynd går tillbaka till det 6:e årtusendet f.Kr. De första järnrariteterna, som är små krytsy som finns i Chatal Huyuk, går tillbaka till samma tid. De äldsta silverföremålen hittades i Iran och Anatolien. I Iran hittades de i staden Tepe-Sialk: det här är knappar från början av det 5:e årtusendet f.Kr. I Anatolien, i Beyjesultan, hittades en silverring från slutet av samma årtusende.
Under förhistorisk tid erhölls guld från plaggmedel genom tvättning. Det kom ut i form av sand och nuggets. Sedan började de använda guldraffinering (avlägsnande av föroreningar, separering av silver), under andra hälften av 2:a årtusendet f.Kr. Under 13-14 århundradena lärde de sig att använda salpetersyra för att skilja guld och silver. Och på 1800-talet utvecklades sammanslagningsprocessen (även om den var känd under antiken finns det inga bevis för att den användes för att utvinna guld ur sand och malmer).
Silver bröts från galena, tillsammans med bly. Sedan, århundraden senare, började de smältas samman (cirka 3:e årtusendet f.Kr. i Mindre Asien), och detta blev utbrett även efter 1500-2000 år.
Omkring 640 f.Kr e. började prägla mynt i Mindre Asien, och omkring 575 f.Kr. e. - i Aten. Detta är faktiskt början på stämpelproduktionen.
Tenn smältes en gång för länge sedan i enkla schaktugnar, varefter det renades genom speciella oxidationsprocesser. Nu inom metallurgi erhålls tenn genom att bearbeta malmer enligt komplexa komplexa scheman.
Jo, kvicksilver framställdes genom att malm rostas i högar, där det kondenserade på kalla föremål. Sedan dök det upp keramiska kärl (retorter), som ersattes av järn. Och med den växande efterfrågan på kvicksilver började det fås i speciella ugnar.
Järn var känt i Kina så tidigt som 2357 f.Kr. e. och i Egypten - år 2800 f.Kr. e. fastän så tidigt som 1600 f.Kr. e. järn sågs som en kuriosa. Järnåldern i Europa började omkring 1000 f.Kr. e. när konsten att smälta järn trängde in i Medelhavets stater från skyterna i Svartahavsområdet.
Användningen av järn började mycket tidigare än dess produktion. Ibland hittade de bitar av gråsvart metall, som, smidda till en dolk eller en spjutspets, gav ett vapen mer hållbart och formbart än brons, och höll ett vasst blad längre. Svårigheten var att denna metall hittades endast av en slump. Nu kan vi säga att det var meteoriskt järn. Eftersom järnmeteoriter är en järn-nickellegering kan man anta att kvaliteten på till exempel individuella unika dolkar skulle kunna konkurrera med moderna konsumtionsvaror. Men samma unikhet ledde till det faktum att sådana vapen inte fanns på slagfältet, utan i skattkammaren för nästa härskare.
Verktyg av järn har drastiskt utökat människans praktiska möjligheter. Det blev till exempel möjligt att bygga hus huggna av stockar - trots allt fällde en järnyxa ved inte tre gånger, som en koppar, utan 10 gånger snabbare än en sten. Konstruktion av huggen sten har också blivit utbredd. Naturligtvis användes den också under bronsåldern, men den stora konsumtionen av en relativt mjuk och dyr metall begränsade avgörande sådana experiment. Även jordbrukarnas möjligheter har utökats avsevärt.
För första gången lärde sig folket i Anatolien hur man bearbetar järn. Den antika grekiska traditionen ansåg att Khalib-folket var upptäckaren av järn, för vilka det stabila uttrycket "järnets fader" användes i litteraturen, och själva namnet på folket kommer just från det grekiska ordet Χ? Λυβας ("järn" ”).
"Järnrevolutionen" började vid skiftet av det 1:a årtusendet f.Kr. e. i Assyrien. Från VIII-talet f.Kr. Det svetsade järnet spreds snabbt i Europa, på 300-talet f.Kr. e. förflyttat brons i Gallien, under det andra århundradet e.Kr. dök det upp i Tyskland, och under det 6. århundradet e.Kr. användes det redan i stor utsträckning i Skandinavien och i de stammar som bodde på det framtida Rysslands territorium. I Japan började järnåldern först på 800-talet e.Kr.
Till en början togs bara emot små mängder järn och under flera århundraden kostade det ibland fyrtio gånger mer än silver. Järnhandeln återställde Assyriens välstånd. Vägen öppnades för nya erövringar (Figur 9).
Figur 9 - Ugn för smältning av järn bland de gamla perserna
Metallurger kunde se järn som flytande först på 1800-talet, men även i början av järnmetallurgin - i början av 1:a årtusendet f.Kr. - lyckades indiska hantverkare lösa problemet med att erhålla elastiskt stål utan att smälta järn. Detta stål kallades damaststål, men på grund av komplexiteten i tillverkningen och bristen på nödvändiga material i större delen av världen förblev detta stål en indisk hemlighet under lång tid.
Ett mer tekniskt avancerat sätt att tillverka elastiskt stål, som inte krävde någon särskilt ren malm, grafit eller speciella ugnar, hittades i Kina på 200-talet e.Kr. Stål smiddes om många gånger och vek arbetsstycket på mitten med varje smidning, vilket resulterade i ett utmärkt vapenmaterial kallat Damaskus, av vilket i synnerhet de berömda japanska katanaerna gjordes.
Ytterligare material för elever nummer 2
på ämnet "Mineraler och legeringar i designen
station "Revolution Square"
Moskvas tunnelbana"
Koppar är den första metallen som människan bemästrar
Koppars roll i utvecklingen av mänsklig kultur är speciell. Användningen av koppar och brons som de viktigaste materialen varade i årtusenden. Koppar, liksom ädelmetaller, bildar ibland klumpar. Forskare tror att det var från dem som de första metallverktygen gjordes för 10 tusen år sedan. På grund av kopparns mjukhet och utbredda förekomst i naturen började människan använda den långt före järn.
Historiker har fastställt att hantverkare i det antika Egypten använde stenredskap (från granit och dolerit) och kopparverktyg när de byggde pyramider. Metallen var anmärkningsvärd för sin hårdhet. Detta gjorde det möjligt för egyptologer att anta att redan under III årtusendet f.Kr. e. Egyptierna hade något speciellt recept för bearbetning av koppar, vilket gav metallen hög hållfasthet.
Tillsatsen av tenn till koppar ökar materialets styrka och hårdhet markant. Detta var känt för 5000 år sedan, och möjligen ännu tidigare. Att få kopparlegeringar var antikens metallurgis största bedrift och gav namnet till en hel era - bronsåldern.
Förändringen av epoker mellan olika folk, i olika delar av världen, var ojämn, och tidsepokens kronologiska ram kan endast anges ungefär:
STEN → KOPPARÅLDER → BRONS → JÄRN
CENTURY (Calcolithic) CENTURY CENTURY
IV-III millennium IV-I millennium början av I millennium
före Kristus e. före Kristus e. före Kristus e.
Spridningen av brons i metallurgins avancerade kulturcentra började i slutet av det 4:e årtusendet f.Kr. e. De äldsta bronsföremålen hittades på Mesopotamiens territorium (i Sumer), Turkiet, Iran. I slutet av det tredje årtusendet f.Kr. e. brons dök upp i Egypten, Indien och i mitten av II årtusendet f.Kr. e. - i Kina och Europa. I Amerika täcker bronsåldern perioden från 400- till 1000-talet. n. e. De ledande metallurgiska centran var belägna här i det moderna Peru och Bolivias territorium.
Förutom brons - koppar-tennlegeringar använde de gamla även koppar-zinklegeringar - mässing, som är starkare och mer formbara än bronser. Det är anmärkningsvärt att människor från antiken inte var bekanta med zink som ett ämne. V ren form denna metall isolerades först i mitten av 1700-talet genom elektrolys. Så under utgrävningar i Thebe hittades papyrus, som beskriver hemligheten med att göra "guld" av koppar. Faktum är att de med all sannolikhet handlar om att få tag i mässing genom att tillsätta naturliga zinkföreningar till koppar. Mässing liknar guld med sin färg och briljans.
Metoder för att få koppar
Koppars låga kemiska aktivitet gör det möjligt för den att existera i naturen i ett naturligt tillstånd.
Mer än 200 mineraler är kända som innehåller koppar, inklusive kopparkis (kopparkis) CuFeS2, malakit (CuOH) 2CO3, chalcocit (kopparglans) Cu2S, kurit Cu2O.
Ren koppar erhålls med olika metoder. Hydrometallurgisk metod - extraktion av metaller från malmer med hjälp av reagens (H2SO4, KCN, etc.) i form av föreningar lösliga i vatten, följt av behandling av dessa lösningar för att isolera metaller i fri form.
Vid behandling av malm som innehåller CuO med utspädd svavelsyra går koppar i lösning i form av sulfat:
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
Sedan avlägsnas det från lösningen antingen genom elektrolys eller förskjuts från sulfatet med järn:
CuS04 + Fe = Cu + FeS04
Alla metoder för att erhålla koppar från föreningar är baserade på redoxprocesser.
Koppars kemiska egenskaper
I torr form och vid vanliga temperaturer förändras koppar knappast. Vid förhöjda temperaturer kan koppar reagera med enkla och komplexa ämnen.
Interaktion med enkla ämnen:
Cu + Cl2 = CuCl2
2CuO + O2 = 2CuO
Interaktion med komplexa ämnen:
Cu + 2H2SO4 = CuS04 + SO2 + 2H2O
Cu + 4HNO3 = Cu (NO)3 + 2N02 + 2H2O
Koppar och dess legeringar
Koppar har en smältpunkt på 1083 ° C.
Det finns två grupper av kopparlegeringar: mässing- koppar-zinklegeringar, brons- kopparlegeringar med andra (utom zink) grundämnen.
Aluminium "href =" / text / kategori / alyuminij / "rel =" bokmärke "> aluminium, Mn - mangan, C - bly, B - beryllium, Mg - magnesium, Cp - silver, F - järn, Mn - arsenik, Cy - antimon, K - kisel, N - nickel, T - titan, Kd - kadmium, O - tenn, F - fosfor, X - krom, C - zink.
All brons är märkt med förkortningen "Br" som indikerar denna kategori av kopparlegeringar. Efter beteckningen av klassen av kopparlegering "Br" finns det bokstäver som hjälper till att identifiera de tillsatta elementen.
BrO5Ts6 betyder till exempel att denna bronslegering innehåller 5 % tenn och 6 % zink, och beteckningen BrO5Ts2N5 indikerar att legeringen innehåller 5 % tenn, 2 % zink och 5 % nickel. BrO10Ts2-märkningen identifierar en bronslegering som innehåller 10 % tenn och 2 % zink.
Vid den statliga kopparbearbetningsanläggningen i Leningrad "Krasny Vyborzhets" (1924) användes den så kallade konstnärliga dekorativa bronsen med en zinktillsats som inte översteg 6% för gjutning.
Men för projekt på anläggningen gjuts 80 skulpturala figurer för stationen "Revolution Square" i Moskvas tunnelbana.
Varianter av marmor i utformningen av tunnelbanestationer
Varje tunnelbanestation är som ett mineralogiskt museum, var och en av dem har sin egen utställning.
Källaren på tunnelbanestationen Ploschad Revolutsii står inför svart armenisk marmorliknande kalksten med "guld" ådror, och bågarna är gjorda av mörkröd marmorliknande shrosha-kalksten. Bågarna var gjorda av massiva stenar skurna från marmorblock. Pylonväggarna står inför röd shrosha, gråblå ufaley, gulrosa marmorliknande biyuk-yanka-kalksten. Stationens spårväggar var dekorerade med grå Ufalei-marmor, med en taklist gjord av röd shrosh, en basmattamosaik gjord av olivsvart marmorliknande kalksten, fruktträdgård och dala. Golvet i stationshallen är en rutbräde omväxlande av mörkgrå Zhezhelevsky-granit och svart gabbro, och plattformarna är färdiga med samma granit och labranit.
På plattformarnas väggar finns bronspilar med inskriptionerna "Exit to the city" - det här är de äldsta bevarade tecknen på Moskvas tunnelbana.
Följande typer av marmor är vanligast i byggbranschen:
Ufaleisky(Ufaley), blågrå.
Georgiens kulor. Shroshinsky (Shrosha), mörkröd med vita ådror.
Sadakhlinsky(Sadakhlo), mörksvart med vita och gulaktigt gyllene ådror.
Marmor av Armenien. Davalinsky (Davalu), svart med gyllene streck. Denna marmor används vanligtvis i kombination med kulor av andra toner för piedestaler och källare av marmorbeklädnad.
Som antytts i föregående kapitel dök individuella kopparhantverk (främst smycken) upp mycket tidigt. För närvarande kan arkeologin inte ange exakt var de först började smälta malmer eller var brons först erhölls - en legering av koppar med andra metaller. Med all sannolikhet använde folk först inhemsk koppar, som bearbetades som en speciell typ av sten med plastegenskaper. Men när man upptäckte att bitar av kopparmalm började smälta när de värmdes upp kraftigt, och när de kyldes ned blev de fasta igen, upptäcktes processen med metallsmältning. Den nya egenskapen koppar började användas för att skapa verktyg med en förplanerad form, det vill säga gjutningsprocessen uppfanns.
Med kopparsmältningens utveckling ökade intresset för det som ett nytt material för tillverkning av verktyg, och inte bara smycken. Inhemsk koppar finns dock sällan på jordens yta. Under V årtusendet f.Kr. e. började utveckla oxiderade kopparmalmer, vars ådror kom ut till ytan. Utvecklingen av sulfidmalmer går tillbaka till en senare tid. Arbetet var smala slitsar som bildades till följd av utgrävning av malmförande ådror. Om en gruvarbetare snubblade över en kraftfull malmlins skulle gapet förvandlas till en hålighet vid gruvan. I det IV årtusendet f.Kr. e. började gå över till utvecklingen av underjordiska fyndigheter. På Balkanhalvön, till exempel, nådde gruvdriften ett djup av 27 m. För att bryta av malmbitar var det nödvändigt att först värma upp berget och sedan hälla vatten över det. Resultatet blev sprickor, i vilka träkilar indränkta i vatten sattes in. Vid svällning slet träkilarna sönder malmerna. På Balkanhalvön har man hittat kilar med hylsor av horn. Man tror att gruvarbetare använde dem för att utvinna kopparmalm från ådror.
Malmberedningsprocessen ägde rum nära brytningen. Till en början var den torra anrikningsmetoden känd: den utvunna malmen separerades från gråberget och krossades med stenhammare. Senare användes den våta anrikningsprocessen. Den krossade malmen placerades i träbrickor fyllda med vatten. Brickorna skakade, som ett resultat av att malmbitar, som tyngre, lade sig ner på botten och lättare gråberg flöt uppåt. Det krattades upp, och bitar av kopparmalm låg kvar i brickan. Sulfidkopparmalmer brändes på bränder under lång tid före smältningen.
Malm smältes också inte långt från brytningen i speciella lerugnar. För att få en högre temperatur i ugnen blåste människor luft genom fläktrören. Under det III årtusendet f.Kr. e. läderblåsande pälsar uppfanns. Tackor av metall smälta från kopparmalm tjänade som utbytesobjekt; metallurger sysslade som regel inte med smycken och smide.
Under V årtusendet f.Kr. e. personen bekantade sig med andra icke-järnmetaller: silver och guld.
Den första legeringen, som forskarna föreslår, var billon - en legering av koppar och silver. Från den i södra Turkmenistan vid årsskiftet V-IV millennieskiftet f.Kr. e. smidda smycken (stift). Legeringen av koppar med arsenik blev känd under det 4:e årtusendet f.Kr. e. Arseniklegeringar uppträder i Transkaukasien tusen år tidigare än tennbronserna i Västeuropa. Från det III årtusendet f.Kr e. i länderna i det antika östern erhölls brons oftare från en kopparlegering med olika proportioner av tenn. Jämfört med koppar kännetecknas bronslegeringar av låga smältegenskaper, höga gjutegenskaper och stor hållfasthet. Beroende på syftet med gjutningen tillsattes från 1-2% till 8-10% tenn till metallen. Ju mer tenn som tillsattes, desto ömtåligare var biten.
Medan malm smältes i omedelbar närhet av gruvplatser, gjuts koppar- och bronsföremål i bosättningar. För att få en bronslegering placerades koppar och tenn, eller koppar och arsenik, tagna i vissa proportioner, i lerdeglar, som placerades i en ugn. Smält metall från deglar hälldes i formar av sand, sten, trä. Först använde de öppna och sedan stängda skärpformer. I formarna göts vapen, verktyg och olika verktyg. Konstnärliga föremål och smycken gjuts med en vaxmodell. Modellen formades av vax, på vilken finsläckt lera applicerades i lager tills lerväggen blev fast. I lerformen lämnades speciella hål för att smälta ut vaxet och hälla en bronslegering inuti. Vid kylning, för att få bort föremålet, bröts leran och för att få en ny gjutning fick hela processen upprepas på nytt. Vaxgjutna föremål är av konstnärligt värde.
Icke-järnmetallmalmer var dåligt tillgängliga för gruvdrift; Tennavlagringar - den huvudsakliga råvaran för bronslegeringar - var kända under antiken i ganska begränsad skala. Metallen fick transporteras från malmbrytningsplatsen över mycket långa sträckor. Allt detta förhindrade ett omfattande införande av icke-järnmetaller i produktionen. Enligt F. Engels, "... brons gav användbara verktyg och vapen, men kunde inte ersätta stenverktyg; bara järn kunde göra det, men de visste inte hur man utvinner järn ännu ”(K. Marx, F. Engels Soch., vol. 21, s. 161).
Det nya materialets speciella egenskaper bemästrades snabbt, mer produktiva verktyg och vapen skapades, som inte kunde annat än påverka utvecklingen av jordbruk och hantverk.
