Quale dei metalli è stata la prima persona a padroneggiare. Il rame è il primo metallo dominato dall'uomo

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Per molte migliaia di anni, i prodotti in pietra sono stati i principali strumenti utilizzati dall'uomo. Gli artigiani che hanno lavorato la pietra, come uno scultore, hanno intuito in essa una nuova qualità e, tagliando l'eccesso, hanno prodotto elemento richiesto. Tuttavia uomo antico, in sostanza, riproduceva solo processi naturali, distruggendo le rocce.

La progettazione di prodotti, che è stata padroneggiata per diverse migliaia di anni, ha richiesto lo sviluppo del pensiero spaziale e lo sviluppo di competenze fondamentalmente nuove nella produzione di compositi, da più parti ed elementi di collegamento, strumenti. Ma in questo caso, davanti agli occhi del maestro c'era il materiale originale origine naturale. Anche nel processo di padronanza della produzione della ceramica, sono stati imitati i processi naturali di cottura dell'argilla in una fiamma di fuoco. La fabbricazione di prodotti in metallo minerale è una tecnologia rivoluzionaria, una tecnologia che non poteva essere "sbirciata" in natura! Questa è la prima tecnologia completamente artificiale nella storia della civiltà. In che modo una persona ha imparato a ricevere e lavorare i metalli? Considera una versione moderna di questo incredibile processo.

Cosa hanno in comune il guscio dell'aragosta e il "superacciaio" del prossimo futuro? Gli scienziati hanno scoperto che la base chitinosa del guscio, costituita da carbonio, idrogeno e azoto, è una struttura a nido d'ape di cristalli polimerici con dimensioni dell'ordine di un nanometro, il cui spazio libero è pieno di proteine. Ciò consente al materiale di galleggiare nell'acqua e di avere una resistenza superiore a molti gradi di acciaio per usi speciali. Resta da studiare e applicare tecnologia naturale sulla pratica. Quindi, l'analisi dei processi e delle strutture naturali è la chiave del successo. tecnologie innovative XXI secolo. Tuttavia, l'uomo ha imparato a padroneggiare questa chiave tempi antichi, e lo sviluppo delle tecnologie metallurgiche ne è un chiaro esempio.

metalli nativi

La civiltà neolitica è stata preceduta da una lunga formazione e da un lento sviluppo di strumenti e strumenti utilizzati dall'uomo. La storia della società umana primitiva era indissolubilmente legata alla pietra. I prodotti in pietra più primitivi erano normali ciottoli di fiume, scheggiati a un'estremità. L'età dei più antichi strumenti di pietra risale a un periodo di circa 2,5 milioni di anni. evento principale era lo sviluppo di strumenti di selce.

In selce, per la prima volta, la forma di tale fondamentale per progresso tecnico oggetti come ascia, falce, coltello, martello. L'uso di metalli nativi iniziò molto probabilmente nel Mesolitico (età della pietra media), cioè diverse decine di migliaia di anni fa. A questo punto, l'abilità di trovare, estrarre pietre e renderle non solo strumenti, ma anche gioielli per l'uomo primitivo era diventata un luogo comune e si era trasformata in una sorta di industria.

È stato nel processo di ricerca di pietre adatte alla fabbricazione di nuovi prodotti che le persone hanno attirato l'attenzione sulle prime pepite di metalli, apparentemente rame, che sono molto più comuni in natura delle pepite di metalli preziosi: oro, argento, platino. Il rame nativo (tellurico, dalla parola latina "tellus" - terra) si trova ancora oggi in molte regioni del mondo: in Asia Minore, Indocina, Altai e America. Fino ad ora, ci sono pepite di rame che pesano diversi chilogrammi. La più grande manifestazione di rame nativo è considerata una vena di rame continua trovata nella penisola di Kyusinou (Lago Superiore, USA). La sua massa è stimata in circa 500 tonnellate.

Non solo i metalli nobili possono essere presenti in forma nativa in condizioni terrestri. È noto che in natura si trovano pepite di ferro, mercurio e piombo, molto meno spesso - pepite di metalli e leghe come zinco, alluminio, ottone, ghisa. Si trovano sotto forma di piccole foglie e squame intervallate da rocce, il più delle volte in basalto. Nel 20 ° secolo, il ferro nativo è stato trovato, ad esempio, sull'isola di Disko al largo della costa della Groenlandia, in Germania (vicino alla città di Kassel), in Francia (dipartimento dell'Alvernia), negli Stati Uniti (Connecticut). Contiene sempre una notevole quantità di nichel, impurità di cobalto, rame e platino (dallo 0,1 allo 0,5% in peso di ciascun elemento) e, di regola, è molto povero di carbonio. I ritrovamenti di ghisa nativa sono noti, ad esempio, sulle Isole Russky (on Lontano est) e Borneo, così come a Crash Bay (Nuova Zelanda), dove la lega nativa era rappresentata dalla cohenite - carburo di ferro-nichel-cobalto (Fe, Ni, Co)3C.

L'osservazione del cambiamento di forma delle pepite sotto i colpi di pietre dure ha spinto una persona a usarle per realizzare piccoli gioielli mediante forgiatura a freddo. La forgiatura è il metodo più antico per lavorare i metalli a pressione. La padronanza del metodo di lavorazione del metallo nativo mediante forgiatura si basava sulle capacità e sull'esperienza di realizzare strumenti di pietra "rivestindo" la pietra con un martello di pietra. Rame nativo, che in un primo momento i popoli primitivi consideravano anch'essi una specie di pietra, quando percossa da un martello di pietra, non dava scheggiature caratteristiche della pietra, ma cambiava dimensione e forma senza disturbare la continuità del materiale. Questa notevole proprietà tecnologica della "nuova pietra" è diventata un potente incentivo per la ricerca e l'estrazione del metallo nativo e il suo utilizzo da parte dell'uomo. Inoltre, è stato osservato che la forgiatura aumenta la durezza e la resistenza del metallo.

All'inizio, come martello venivano usati normali pezzi di pietra dura. Un artigiano primitivo, tenendo in mano una pietra, li colpì su un pezzo di metallo nativo e successivamente fuso dal metallo minerale. L'evoluzione di questo metodo di forgiatura più semplice ha portato alla creazione di un prototipo di martello da fabbro dotato di manico. Tuttavia, la lavorazione del metallo mediante forgiatura a freddo aveva possibilità limitate. In questo modo era possibile modellare solo piccoli oggetti: uno spillo, un uncino, una punta di freccia, un punteruolo. Successivamente, è stata padroneggiata la tecnologia di forgiatura di pepite di rame con preriscaldamento: la ricottura.

Le pepite d'oro, un metallo molto più duttile del rame, offrirono grandi opportunità per lo sviluppo delle prime tecnologie di lavorazione dei metalli. L'oro ha svolto un ruolo eccezionale nello sviluppo dell'estrazione mineraria produzione metallurgica civiltà. I depositi placer sono stati i primi depositi auriferi sviluppati dall'uomo. Nella massa di sabbie e ghiaie alluvionali sono state trovate pepite d'oro, che erano il prodotto della distruzione di rocce aurifere, che sono state esposte a lungo alle correnti fluviali. Apparentemente, i gioielli più antichi realizzati in oro erano pepite lavorate sotto forma di perline mediante forgiatura a freddo. Queste perle lucide sembravano pietre colorate messe insieme in varie combinazioni.

Durante l'estrazione dell'oro dalle vene, sono state create tecnologie che sono state poi utilizzate nello sviluppo di depositi di altri metalli antichi. L'oro è diventato il primo metallo da cui hanno imparato a fondere prodotti, ottenere fili e fogli, l'oro è stato prima raffinato. In sostanza, tutte le tecnologie metallurgiche utilizzate nell'epoca mondo antico all'argento, al rame, al piombo, allo stagno, erano originariamente lavorati sull'oro.

Tuttavia, la base della civiltà fino al III millennio a.C. e. la pietra è rimasta. tratto caratteristico la prima tecnologia neolitica fu il passaggio a grandi strumenti di pietra. Il loro aspetto è associato allo sviluppo di nuovi metodi tecnologici di lavorazione della pietra: perforazione, segatura, molatura. Furono inventati strumenti compositi ("rivestimento"), in cui il materiale lapideo veniva utilizzato solo per la parte lavorante e le maniglie erano in legno, corno o osso. A poco a poco, è stata sviluppata la riparazione degli strumenti: la loro correzione man mano che la parte lavorante si consuma. Sorse l'estrazione mineraria, in cui il fuoco veniva usato per distruggere le rocce. Un incredibile risultato tecnico delle persone dell'era neolitica è l'estrazione di selci nelle miniere con un pozzo verticale fino a 10 m di profondità e brevi derive. Pertanto, all'inizio della rivoluzione neolitica, le persone avevano una varietà di conoscenze su sostanze e materiali naturali, metodi per la loro lavorazione.

Tecnologie termali del Neolitico

La caratteristica distintiva più importante di un'economia neolitica produttiva è la creazione di un approvvigionamento alimentare. Quando si risolve il problema della preparazione dei piatti per la sua conservazione, vengono inventati prodotti ceramici e le tecnologie termiche si stanno gradualmente sviluppando. I primi oggetti in ceramica erano cesti fatti di ramoscelli ricoperti di argilla e cotti al rogo. Quindi furono creati forni speciali per la cottura: fucine.

Stufa neolitica adattata al tiraggio naturale

Le ricostruzioni moderne riproducono il metodo neolitico di cottura della ceramica come segue. Il corno era costruito sulla ripida sponda del fiume, nelle pareti di burroni o colline, ed era costituito da due rami. La manica orizzontale fungeva da focolare e quella verticale era piena di pentole. Quando la fucina è stata riempita con pentole pre-essiccate, la parte superiore della fucina è stata ricoperta di rottami di ceramica e un fuoco basso è stato costruito utilizzando legna grezza. Tale fuoco è stato mantenuto fino a quando la separazione dei vapori è cessata, dopodiché il fuoco è stato aumentato a un calore rosso. Le pentole sono state in questo fuoco per almeno 6 ore, quindi la parte superiore del focolare è stata ricoperta di sabbia, il focolare è stato ricoperto di argilla e l'unità è stata lasciata in questo stato per diversi giorni. Successivamente, è stato praticato un foro nel focolare e gradualmente allargato. Infine, la parte superiore del focolare è stata aperta e le pentole finite sono state estratte. Tali antichi forni per la cottura della ceramica sono stati trovati in Mesopotamia, Nord Africa ed Europa orientale. La temperatura di riscaldamento dei prodotti in essi contenuti ha raggiunto i 1100 °C.

Per padroneggiare la tecnologia metallurgica di estrazione del metallo dal minerale, che richiede una fornitura affidabile di alte temperature, era necessaria una fornace con esplosione artificiale. Per la prima volta sono stati creati tali forni produzione di ceramiche. Pertanto, una persona ha conosciuto il metallo minerale durante la cottura di pentole di terracotta. C'era un processo di recupero del metallo dalle sostanze depositate sulle pareti delle ceramiche per la loro colorazione. È noto che i carbonati di rame - malachite e lapislazzuli, solfuro di mercurio - cinabro, ocra di ferro giallo, rosso e marrone sono vernici minerali brillanti e l'applicazione di motivi di colore alla ceramica è una delle forme d'arte più antiche.

Il processo di sviluppo graduale di nuovi metalli e materiali da parte della civiltà

Il primo metallo minerale padroneggiato dall'uomo era il rame. Questo è successo, a quanto pare, circa 10 mila anni fa. Spilli, punteruoli, trapani, perline, anelli e ciondoli trovati negli insediamenti di Chaionu Tepesi e Chatal Huyuk, che si trovano sull'altopiano di Konya in Turchia, sono attualmente considerati i prodotti più antichi del minerale di rame. Questi reperti risalgono all'VIII-VII millennio a.C. e.

Inizio dell'era dei metalli

La vera era dei metalli iniziò in Eurasia nel V millennio a.C. e. È caratterizzato da rarità trovate nel nord della penisola balcanica e nella regione dei Carpazi. In archeologia, questi territori sono solitamente attribuiti alla più importante provincia metallurgica balcanica-carpatica dell'età del rame e della pietra.

All'inizio degli anni '70 del secolo scorso vi furono scoperti monumenti incredibilmente ricchi ed espressivi: la necropoli “d'oro” di Varna e l'enorme miniera di Aibunar, dove, secondo i calcoli, venivano estratte almeno 30mila tonnellate di minerale di rame. Nelle sepolture di Varna sono stati trovati più di 3mila vari oggetti d'oro e circa 100 oggetti di rame. Particolare attenzione è rivolta ai gioielli in oro e agli oggetti decorati con ornamenti complessi, tuttavia, massicci strumenti, strumenti e armi in rame non interessano meno gli specialisti.

L'oro e il rame della provincia metallurgica balcanica-carpatica ponevano un problema inaspettato per i ricercatori del metallo antico: a cosa miravano gli sforzi generali di questa produzione metallurgica? Per fondere e forgiare utensili in metallo per aumentare la produttività, come descritto nei più noti libri di testo, o per qualcos'altro? I calcoli degli archeologi hanno dimostrato che già dai primi passi della produzione mineraria e della fusione, la stragrande maggioranza della sua energia era diretta alla creazione di quei prodotti che servivano le sfere simboliche. vita pubblica, - decorazioni, attributi di potere e oggetti rituali. Un gigantesco pezzo di metallo serviva come una sorta di prova significato sociale morto. Pertanto, per diversi millenni, i metalli hanno svolto principalmente una funzione sociale e non produttiva.

Nel V millennio a.C. e. nella maggior parte del territorio dell'Eurasia si sviluppavano attivamente minerali di rame ossidati, le cui vene venivano in superficie. Lavorazioni minerarie erano strette fessure che si sono formate a seguito dello scavo della roccia delle vene portatrici di minerali. Se un minatore si imbatteva in una potente lente minerale, il divario si trasformava in una cavità nel sito minerario. Le più antiche miniere di rame sono state trovate in Mesopotamia, in Spagna e nella penisola balcanica. Nell'era dell'antichità, uno di depositi più grandi Il rame divenne l'isola di Cipro, dal suo tardo nome latino "cuprum" venne il nome moderno del rame come elemento chimico. Il nome russo del metallo deriva dall'antica parola slava "smida", che significava metallo in generale. Si noti che il termine "smida" risale a quelli tempi antichi quando gli antenati degli slavi e dei tedeschi erano ancora un unico popolo indo-ariano. Successivamente, nelle lingue germaniche, il termine "smida" iniziò ad essere usato per riferirsi a una persona che lavorava il metallo, e fu fissato nella forma "smith" (inglese) o "schmidt" (tedesco) - "fabbro".

Lo sviluppo dei depositi di minerali sotterranei fu dominato nel IV millennio a.C. e. La profondità delle miniere ha raggiunto i 30 mo più. Fuoco, acqua e cunei di legno venivano usati per frantumare la roccia. Un fuoco è stato acceso vicino al sito sviluppato, la roccia è stata riscaldata e poi rapidamente raffreddata, versando abbondante acqua. I cunei di legno sono stati inseriti nelle fessure formate, che sono state anche versate con acqua. Gonfiore, i cunei si dividono roccia. Frammenti di roccia minerale venivano nuovamente riscaldati alla fiamma di un fuoco, raffreddati bruscamente e frantumati con martelli e picconi direttamente nelle miniere. Il minerale frantumato veniva prelevato dalle miniere in sacchi di pelle o cesti di vimini. Quindi veniva pestato in grandi mortai di pietra delle dimensioni di un pisello. Gli antichi metallurgisti usavano carbone, fitti legni e ossa come combustibile per fondere il metallo.

Il metodo più antico di lavorazione del minerale di rame è la fusione in crogiolo: il minerale veniva mescolato con combustibile e posto in crogioli di argilla mista a cenere d'ossa. Le dimensioni dei crogioli erano piccole, la loro altezza era di 12-15 cm e nel coperchio erano previsti fori per il rilascio di gas. Nei focolari di ceramica del Neolitico sopra descritti si raggiungeva una temperatura (fino a 1100°C) sufficiente per ottenere rame contenente fino al 2% in peso. impurità naturali di arsenico, nichel, antimonio. Successivamente, per la fusione del rame, iniziarono ad essere predisposti forni a pozzo. In questo caso, un crogiolo di argilla con minerale e carbone è stato posto in una fossa poco profonda con sopra uno strato di carbone. Di particolare importanza era la scelta del luogo di fusione, che avrebbe dovuto fornire un flusso d'aria intenso nell'unità per alimentare il fuoco e raggiungere la temperatura richiesta.

La quantità di rame prodotta nei crogioli era piccola e, di norma, ammontava a diverse decine di grammi, quindi si passò gradualmente alla produzione di rame in fosse direttamente dal minerale. Per fare questo, il minerale di rame mescolato con carbone veniva posto in fosse profonde fino a 30 cm, il cui fondo era rivestito di pietre. Sullo strato di carica veniva versata una certa quantità di carbone, sopra venivano posti rami di alberi e una piccola quantità di terra in modo da non ostacolare il flusso d'aria nel cumulo. Hanno cercato di posizionare il luogo di fusione sulle pendici delle colline per sfruttare il movimento naturale dell'aria. Questa è stata la prima unità metallurgica "industriale".

Al termine della fusione, il combustibile incombusto è stato rimosso e il metallo risultante è stato frantumato in pezzi convenienti per l'uso. Ciò è stato fatto immediatamente dopo la solidificazione del metallo, poiché in questa fase il rame è particolarmente fragile e si rompe facilmente con un martello. Per dare al rame grezzo un aspetto commerciabile, è stato sottoposto a forgiatura a freddo. Molto presto si scoprì che il rame è un metallo tenero e malleabile, facilmente compattabile e liberabile da inclusioni grossolane con la più semplice lavorazione meccanica.

Con molti vantaggi, il rame, anche naturalmente legato, presentava un inconveniente molto significativo: gli utensili in rame diventavano rapidamente opachi. La resistenza all'usura e le altre proprietà del rame non erano così elevate che gli utensili e gli utensili in rame potessero sostituire completamente quelli in pietra. Pertanto, per tutta l'età del rame-pietra (IV millennio a.C.), la pietra ha gareggiato con successo con il rame, che si rifletteva nel nome dell'era. Il passo decisivo nel passaggio dalla pietra al metallo è avvenuto dopo l'invenzione del bronzo.

Come indicato nel capitolo precedente, i singoli oggetti in rame (principalmente gioielli) sono apparsi molto presto. Al momento, l'archeologia non può indicare esattamente dove furono fusi per la prima volta i minerali o dove fu ottenuto per la prima volta il bronzo, una lega di rame con altri metalli. Con ogni probabilità, le persone usarono per la prima volta il rame di origine nativa, che veniva lavorato come un tipo speciale di pietra con proprietà plastiche. Ma quando si è scoperto che i pezzi di minerale di rame iniziano a sciogliersi se riscaldati fortemente e quando si raffreddano diventano solidi, è stato scoperto il processo di fusione del metallo. La nuova proprietà del rame iniziò ad essere utilizzata per creare strumenti con una forma premeditata, cioè fu inventato il processo di fusione.

Con lo sviluppo della fusione del rame, l'interesse per esso è aumentato come nuovo materiale per la fabbricazione di strumenti e non solo gioielli. Tuttavia, il rame di origine nativa si trova raramente sulla superficie terrestre. Nel V millennio a.C. e. iniziò a sviluppare minerali di rame ossidati, le cui vene vennero in superficie. Lo sviluppo dei minerali di solfuro appartiene a un'epoca successiva. Le lavorazioni erano fessure strette che si sono formate a seguito dello scavo della roccia delle vene portatrici di minerali. Se un minatore si imbatteva in una potente lente minerale, il divario si trasformava in una cavità nel sito minerario. Nel IV millennio a.C. e. iniziò a passare allo sviluppo di depositi sotterranei. Nella penisola balcanica, ad esempio, le miniere raggiungevano una profondità di 27 M. Per rompere pezzi di minerale era necessario prima riscaldare la roccia, quindi versarvi sopra dell'acqua. Di conseguenza, sono state ottenute delle fessure in cui sono stati inseriti cunei di legno imbevuti d'acqua. Man mano che i cunei di legno si gonfiavano, facevano a pezzi i minerali. Nella penisola balcanica sono stati rinvenuti cunei di kayla con incavo fatti di corno di cervo. Si ritiene che i minatori li usassero per estrarre il minerale di rame dalle vene.

Il processo di arricchimento dei minerali è avvenuto vicino alle miniere. Inizialmente era noto il metodo di arricchimento a secco: il minerale estratto veniva separato dalla roccia di scarto e frantumato con magli di pietra. Successivamente, iniziò ad essere utilizzato il metodo di arricchimento a umido. Il minerale frantumato veniva posto in vassoi di legno con acqua. I vassoi hanno tremato, di conseguenza, pezzi di minerale, come quelli più pesanti, si sono depositati sul fondo e la roccia di scarto più leggera galleggiava verso l'alto. È stata rastrellata e nel vassoio sono rimasti pezzi di minerale di rame. I minerali di rame solfuro sono stati cotti a lungo prima della fusione.

Il minerale veniva anche fuso non lontano dalle miniere in speciali forni di argilla. Per ottenere una temperatura più alta nel forno, le persone soffiavano aria attraverso i tubi del soffiatore. Nel III millennio a.C. e. furono inventati i soffietti in pelle. Lingotti di metallo fuso da minerali di rame servivano come oggetto di scambio; di norma, i metallurgisti non erano impegnati in gioielleria e fabbro.

Nel V millennio a.C. e. una persona ha conosciuto altri metalli non ferrosi: argento e oro.

La prima lega, come suggeriscono i ricercatori, era il billon, una lega di rame e argento. Da esso nel Turkmenistan meridionale a cavallo tra il V e il IV millennio a.C. e. gioielli contraffatti (spille). Una lega di rame con arsenico divenne nota nel IV millennio a.C. e. Le leghe di arsenico compaiono nel Transcaucaso mille anni prima dei bronzi di stagno dell'Europa occidentale. Dal III millennio a.C. e. nei paesi dell'Antico Oriente il bronzo era più spesso ottenuto da una lega di rame con varie proporzioni di stagno. Rispetto al rame, le leghe di bronzo si distinguono per la loro fusibilità, le elevate qualità di colata e l'elevata resistenza. A seconda dello scopo della fusione, al metallo è stato aggiunto dall'1-2% all'8-10% di stagno. Più stagno veniva aggiunto, più fragile era il prodotto.

Se il minerale veniva fuso nelle immediate vicinanze dei siti minerari, negli insediamenti venivano fusi prodotti in rame e bronzo. Per ottenere una lega di bronzo, rame e stagno o rame e arsenico, presi in determinate proporzioni, venivano posti in crogioli di argilla, che venivano posti in una fornace. Il metallo fuso dai crogioli veniva versato in stampi di sabbia, pietra, legno. Inizialmente sono state utilizzate forme a battente aperte e poi chiuse. Armi, attrezzi e utensili vari venivano fusi in stampi. Oggetti d'arte e gioielli sono stati fusi su un modello in cera. Il modello è stato scolpito in cera, su cui è stata applicata a strati argilla finemente elutriata fino a quando il muro di argilla non è diventato forte. Nello stampo in argilla venivano lasciati appositi fori per sciogliere la cera e versare all'interno la lega di bronzo. Al raffreddamento, per rimuovere l'oggetto, l'argilla veniva rotta e per ottenere una nuova colata era necessario ripetere l'intero processo. I prodotti fusi su un modello in cera hanno valore artistico.

I minerali di metalli non ferrosi erano poco disponibili per lo sviluppo; i depositi di stagno - la principale materia prima per le leghe di bronzo - erano conosciuti nell'antichità su scala piuttosto limitata. Il metallo doveva essere trasportato dal sito di estrazione del minerale su distanze molto lunghe. Tutto ciò ha impedito l'introduzione diffusa nella produzione di metalli non ferrosi. Secondo F. Engels, “...il bronzo forniva strumenti e armi adeguati, ma non poteva sostituire gli strumenti di pietra; solo il ferro poteva farlo, e ancora non sapevano come estrarre il ferro ”(Marx K., Engels F. Soch., vol. 21, p. 161).

Le proprietà speciali del nuovo materiale furono rapidamente padroneggiate, furono creati strumenti e armi più produttivi, che non potevano non influenzare lo sviluppo dell'agricoltura e dell'artigianato.

Come l'oro e l'argento, il rame a volte si trova nella crosta terrestre sotto forma di pepite. È possibile che i primi strumenti di metallo siano stati realizzati da loro circa 10 mila anni fa. La diffusione del rame è stata facilitata dalle sue proprietà come la capacità di essere forgiato a freddo e la facilità di fusione da ricchi minerali. A Cipro, già nel III millennio a.C., esistevano miniere di rame e si effettuava la fusione del rame. Da qui deriva il nome latino del rame - suprum. Sul territorio della Russia, le miniere di rame sono apparse due millenni a.C. e. I loro resti si trovano negli Urali, nel Caucaso, in Siberia. Negli scritti dell'antico storico greco Strabone, il rame è chiamato chalkos, dal nome della città di Chalkis. Molti termini in geochimica e mineralogia hanno avuto origine da questa parola, ad esempio elementi calcofili, calcopirite. Parola russa il rame si trova nei più antichi monumenti letterari e non ha una chiara etimologia. Alcuni ricercatori riferiscono l'origine del termine al nome dell'antico stato di Media, situato nel territorio dell'Iran moderno.

La sostanza semplice rame è un metallo duttile di colore rosa dorato. Nella tavola periodica occupa la cella n. 29 (simbolo Cu) con una massa atomica di 63,55 a.m.u.

Cristallo di calcopirite cm 4x5x4 Miniera Nikolayevsky, Primorsky Krai.

Secondo i dati del 2016, il Cile è il leader mondiale nelle riserve di rame con una quota del 34%, il secondo e il terzo posto sono condivisi da USA e Perù - 9% ciascuno, l'Australia è quarta - 6%, quinta - Russia con una quota del 5%. Altri paesi meno del 5%.

Riserve di minerali di rame per il 2016

Il Cile è il più grande paese produttore di rame. Sul suo territorio si trova il più grande giacimento di rame del mondo Chuquicamata (in spagnolo: Chuquicamata) dove viene estratto il minerale di rame via aperta dal 1915. La cava si trova nelle Ande centrali ad un'altitudine di 2840 m ed è attualmente la cava più grande del mondo: lunghezza - 4,3 km, larghezza - 3 km, profondità - 850 m.

Cava Chuquicamata, Cile.

Il rame è ampiamente utilizzato nell'ingegneria elettrica per la produzione di energia e altri cavi, fili e altri conduttori. Nel 2011, il costo del rame era di circa $ 9.000 per tonnellata. A causa della crisi economica globale, il prezzo della maggior parte dei tipi di materie prime è diminuito e il costo di 1 tonnellata di rame nel 2016 non ha superato i 4.700 dollari.

Supplemento per studenti n. 2

sul tema "Minerali e leghe nel design

Stazione "Piazza della Rivoluzione"

Metropolitana di Mosca"

Il rame è il primo metallo dominato dall'uomo

Il ruolo del rame nello sviluppo della cultura umana è speciale. L'uso di rame e bronzo come materiale essenziale durato per millenni. Il rame, come i metalli nobili, a volte forma pepite. Gli scienziati ritengono che sia stato da loro che i primi strumenti di metallo sono stati realizzati 10 mila anni fa. A causa della morbidezza e della presenza piuttosto diffusa del rame in natura, l'uomo iniziò a usarlo molto prima del ferro.

Gli storici hanno stabilito che nell'antico Egitto, durante la costruzione delle piramidi, gli artigiani usavano strumenti di pietra (fatti di granito e dolerite) e strumenti di rame. Il metallo era straordinariamente duro. Ciò ha permesso agli egittologi di suggerire che già nel III millennio a.C. e. Gli egiziani avevano una ricetta speciale per la lavorazione meccanica del rame, che conferiva al metallo un'elevata resistenza.

L'aggiunta di stagno al rame aumenta notevolmente la resistenza e la durezza del materiale. Questo era noto già 5000 anni fa, e forse anche prima. La produzione di leghe di rame era Il più grande successo antica metallurgia e ha dato il nome a un'intera era: l'età del bronzo.

Il cambio di epoche tra popoli diversi, in diverse parti del globo è avvenuto in modo non uniforme, e il quadro cronologico delle epoche può essere indicato solo approssimativamente:

PIETRA → ETÀ DEL RAME → BRONZO → FERRO
ETÀ (calcolite) ETÀ ETÀ

IV-III millennio IV-I millennio inizio del I millennio

AVANTI CRISTO e. AVANTI CRISTO e. AVANTI CRISTO e.

Diffusione del bronzo in anticipo centri culturali la metallurgia iniziò alla fine del IV millennio a.C. e. Gli oggetti in bronzo più antichi sono stati trovati nel territorio della Mesopotamia (in Sumer), Turchia, Iran. Alla fine del terzo millennio a.C. e. il bronzo apparve in Egitto, in India e nella metà del II millennio a.C. e. in Cina e in Europa. In America, l'età del bronzo, l'età del bronzo copre il periodo dal IV al X secolo. N. e. I principali centri metallurgici qui erano situati nel territorio del moderno Perù e Bolivia.

Oltre ai bronzi - leghe rame-stagno, gli antichi usavano anche leghe rame-zinco - ottone, che sono più resistenti e malleabili del bronzo. È interessante notare che le persone dei tempi antichi non avevano familiarità con lo zinco come sostanza. Nella sua forma pura, questo metallo fu isolato solo a metà del XVIII secolo mediante elettrolisi. Così, durante gli scavi a Tebe, sono stati trovati papiri che descrivono il segreto per ricavare "l'oro" dal rame. Si tratta infatti, con ogni probabilità, di ottenere l'ottone aggiungendo composti di zinco naturale al rame. L'ottone ricorda l'oro nel suo colore e brillantezza.

Metodi per ottenere il rame

La bassa attività chimica del rame gli consente di esistere in natura nel suo stato nativo.

Sono noti più di 200 minerali che contengono rame nella loro composizione, tra cui calcopirite (pirite di rame) CuFeS2, malachite (CuOH) 2CO3, calcocite (lustro di rame) Cu2S, cuprite Cu2O.

Ottieni rame puro vari metodi. Metodo idrometallurgico: estrazione di metalli dai minerali utilizzando reagenti (H2SO4, KCN, ecc.) Sotto forma di composti solubili in acqua, seguita dalla lavorazione di queste soluzioni per isolare i metalli in una forma libera.

Quando il minerale contenente CuO viene trattato con acido solforico diluito, il rame va in soluzione sotto forma di solfato:

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

Quindi viene rimosso dalla soluzione mediante elettrolisi o spostato dal solfato con ferro:

CuSO4 + Fe = Cu + FeSO4

Tutti i metodi per ottenere rame dai composti si basano su processi redox.

Proprietà chimiche del rame

In forma secca ea temperatura normale, il rame quasi non cambia. A temperature elevate, il rame può reagire con sostanze semplici e complesse.

Interazione con sostanze semplici:

Cu + Cl2 = CuCl2

2CuO + O2 = 2CuO

Interazione con sostanze complesse:

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O

Cu + 4HNO3 = Cu(NO)3 + 2NO2 + 2H2O

Rame e sue leghe

Il rame ha un punto di fusione di 1083oC.

Esistono due gruppi di leghe di rame: ottone– leghe rame-zinco, bronzo- leghe di rame con altri elementi (tranne lo zinco).

Alluminio" href="/text/category/aluminij/" rel="bookmark">alluminio, Mn - manganese, C - piombo, B - berillio, Mg - magnesio, Cp - argento, F - ferro, Msh - arsenico, Su - antimonio, K - silicio, N - nichel, T - titanio, Kd - cadmio, O - stagno, F - fosforo, X - cromo, C - zinco.

Tutto il bronzo è contrassegnato con abbreviazioni"Br", che indica questa categoria di leghe di rame. Dopo aver designato la classe della lega di rame "Br" vengono lettere per aiutare a identificare gli elementi aggiunti.

Ad esempio, BrO5Ts6 significa che questa lega di bronzo contiene il 5% di stagno e il 6% di zinco, e la designazione BrO5Ts2N5 indica che la lega include il 5% di stagno, il 2% di zinco e il 5% di nichel. La marcatura BrO10Ts2 identifica una lega di bronzo contenente il 10% di stagno e il 2% di zinco.

Nell'impianto di lavorazione del rame statale di Leningrado "Krasny Vyborzhets" (1924), per la fusione è stato utilizzato il cosiddetto bronzo rosso artistico con un additivo di zinco non superiore al 6%.Il bronzo rosso non è sensibile alle variazioni di temperatura.

Ma i progetti nello stabilimento sono stati lanciati 80 figure scultoree per la stazione "Revolution Square" della metropolitana di Mosca.

Varietà di marmi nel design delle stazioni della metropolitana

Ogni stazione della metropolitana è come un museo mineralogico, ognuna ha la sua esposizione.

Il seminterrato della stazione della metropolitana Ploshchad Revolyutsii è rivestito di calcare nero simile al marmo armeno con venature "dorate", che si è trasformato in un enorme piedistallo, e gli archi sono realizzati in shrosha calcareo simile al marmo rosso scuro. Gli archi sono stati costruiti da solide pietre scolpite da blocchi di marmo. Le pareti dei piloni sono rivestite con shrosha rosso, ufaley grigio-blu, calcare biyuk-yanka simile al marmo giallo-rosa. Le pareti dei binari della stazione erano decorate con marmo grigio Ufaley, con un cornicione fatto di shrosha rosso e un mosaico di zoccolo-tappeto di calcare sadakhlo e dalu simile al marmo nero oliva. Il pavimento dell'atrio della stazione è un'alternanza a scacchiera di granito Zhezhelevsky grigio scuro e gabbro nero, ei binari sono rifiniti con lo stesso granito e labranite.

Sulle pareti dei binari sono fissate frecce di bronzo con le iscrizioni "Uscita in città": questi sono i segni più antichi sopravvissuti della metropolitana di Mosca.

I seguenti tipi di marmi sono più comuni nella pratica edilizia:

Ufaleysky(Ufaley), grigio-blu.

Marmi della Georgia. Shroshinsky (Shrosha), rosso scuro con striature bianche.

Sadakhlinsky(Sadakhlo), nero scuro con striature bianche e giallo-dorate.

Marmi dell'Armenia. Davalinsky (Davalu), nero con striature dorate. Questo marmo viene solitamente utilizzato in combinazione con marmi di altri colori per piedistalli e zoccoli di rivestimenti in marmo.