Открытие металлов человеком применение металлов объем 1 2 листа



Лекция на тему «Человек открывает мир металла»

(Слайд 1) Человек использует для обеспечения своих жизненных потребностей различные материалы. С развитием материалов связана вся история человечества. Материалы дали названия целым эпохам: каменный век, бронзовый век, железный век.

Каменный век, древнейший период в развитии человечества. Каменный век делится на древний (палеолит), средний (мезолит) и новый (неолит).

Палеолит – древний каменный век, первый период каменного века, время существования ископаемого человека (палеоантропы и др.). Палеолит продолжался с возникновения человека (свыше 2 млн. лет назад) примерно до X тысячелетия до н.э.

(Слайд 2) Сотни тысяч лет назад в древнекаменном веке (палеолите) человек пользовался орудиями труда из камня. Изготовляли такие орудия, раскалывая камни подходящей формы. Вначале это были грубые, нешлифованные клинья.

(Слайд 3) На ранней стадии своего развития человек использовал и другие природные материалы: дерево, кость. Используя оббитые каменные, деревянные, костяные орудия, человек занимался охотой и собирательством. Около 500 000 лет назад с помощью камня люди стали добывать огонь.

(Слайд 4) Мезолит – средний каменный век, переход от палеолита к неолиту (X – V тысячелетия до н. э.). В мезолите появились лук и стрелы, микролитические орудия, была приручена собака. Стали использовать огонь для обжига глины при изготовлении предметов домашней утвари.

(Слайд 5) Первые культуры неолита появились около 7000 лет до н. э. В эпоху неолита, нового каменного века, человек научился обрабатывать камень: сверлить, шлифовать, распиливать, полировать и др. Появилось большое разнообразие каменных орудий, совершенствовалась обработка дерева, кости, появилась глиняная посуда.

(Слайд 6) Медный век (энеолит) переходный период от каменного века к бронзовому веку (IV–III тысячелетие до н. э.). Преобладают орудия из камня, но появляются и медные. Основные занятия населения – мотыжное земледелие, скотоводство, охота.

На этом этапе развития человечества стали использовать металлы, которые относятся к числу наиболее распространенных материалов. Металлы как группа материалов, известная с глубокой древности, сыграли огромную роль в развитии материальной культуры человеческого общества. С развитием человеческого общества расширялось и использование металлов. Постепенно металлы становились все более важными и нужными для людей.

(Слайд 7) Бронзовый век, исторический период, сменивший энеолит и характеризующийся распространением металлургии бронзы, бронзовых орудий и оружия в конце IV– начале I тысячелетия до н. э. В бронзовый век появились кочевое скотоводство и поливное земледелие, письменность, рабовладение (Ближний Восток, Китай, Южная Америка и др.).

(Слайд 8) Железный век, период в развитии человечества, наступивший с распространением металлургии железа и изготовлением железных орудий и оружия. Сменил бронзовый век в начале I тысячелетия до н. э. Применение железа дало мощный стимул развитию производства и ускорило общественное развитие.

Современную технику невозможно представить без металлических материалов.

Сейчас невозможно точно установить, когда именно человек стал добывать и обрабатывать металлы. Мы можем лишь предполагать, какой из металлов первым нашел практическое применение. Очевидно, первыми применялись металлы, которые встречаются в природе в чистом, самородном виде.

(Слайд 9) Судя по результатам раскопок и археологических исследований, золото было известно человечеству с древнейших времен. Возможно, золото было первым металлом, с которым познакомился человек. Оно всегда привлекало людей своим блеском. В природе золото встречается преимущественно в виде самородков, в сравнении с другими металлами оно легко обрабатывается.

(Слайд 10) С древнейших пор золото шло на изготовление разнообразных предметов. Правда, из золота нельзя было сделать орудия труда или оружие, но знакомство и обращение с золотом принесло людям опыт, который пригодился им в дальнейшем при обработке других металлов.

Шумеры, жившие на рубеже III – IV тысячелетий до н.э. по рекам Тигр и Евфрат, изготовляли из золота изделия, которые и сегодня остались такими же блестящими и чистыми, какие были в те далекие времена.

Имеются данные о добыче золота и изготовлении изделий из него в Древнем Египте (4100-3900 годы до н. э.), Индии и Индокитае (2000-1500 годы до н. э.), где из него изготавливали деньги, дорогие украшения, произведений культа и искусства.

По некоторым данным в Китае уже около 2250 г. до н. э. существовала золотая монета. В Передней Азии и Африке золотая монета появилась значительно позже. Финикияне, особенно в позднейшую эпоху, пользовались золотом в качестве орудия обмена и ревностно заботились о его добывании.

В Египте научились обрабатывать золото еще в позднем неолите. В 2900 году до н.э. основатель древнеегипетского государства Менес повелел называть своим именем единицу стоимости, выраженную слитком золота весом 14 г. Золото поступало фараонам из Нубии, где им принадлежали золотые прииски.

(Слайд 11) Из археологических раскопок известно о сокровищах гробницы фараона Тутанхамона, умершего молодым около 1350 года до н.э. Один лишь его искусно отделанный золотой саркофаг весил 110,4 кг. Даже в наши дни вызывает восхищение искусство золотых дел мастеров, которые в совершенстве владели техникой обработки металлов.

(Слайд 12) По изображениям, найденным в гробнице фараона Мереруба (VI династия Древнего царства) можно судить о технике обработки металлов, достигнутой в Египте четыре тысячелетия назад. На первом рисунке чиновник отвешивает металл (золото), а писец записывает его количество. На втором рисунке – шесть человек раздувают плавильный горн трубками, похожими на стеклодувные. Затем мастер разливает расплавленный металл из тигля в стоящую на земле форму, а помощник в это время задерживает шлак. Слиток отбивают камнями (молотками) и доводят до готового изделия. В верхней части изображения видны изготовленные сосуды.

Читайте также:  Менеджер по приему металлолома

Раскопки древних курганов в Дании показали, что оружие и предметы домашнего обихода делались, главным образом, из золота и только отдельные части – из железа. По-видимому, производители могли довольно свободно распоряжаться медью и золотом, но должны были экономить на железе. Наблюдения над аборигенами американского и африканского континентов также показали, что употребление золота и серебра предшествовало использованию других полезных металлов. Когда были найдены другие металлы и открыты способы их обработки, золото, ввиду его редкости и красоты, стало особенно ценным предметом украшения и приобрело предпочтительное пред всеми другими металлами право на наименование “благородный металл”. Такое значение золото сохраняет и до настоящего времени.

(Слайд 13) Сегодня общепринято считать, что бронзовому веку предшествовал период, когда оружие и инструменты делали из меди. По некоторым археологическим данным медь была хорошо известна египтянам еще за 4000 лет до н. э. Знакомство человечества с медью относится к более ранней эпохе, чем с железом. Это объясняется, с одной стороны, тем, что в природе медь встречается в виде самородков, а с другой – сравнительной легкостью получения ее из соединений. Возможно, что первые мелкие медные изделия, такие, как наконечники для стрел и копий, были выкованы из найденных самородков. Древняя Греция и Рим получали медь с острова Кипра (Cyprum), откуда и название ее Cuprum.

(Слайд 14) Затем люди обнаружили, что при холодной ковке медь не только принимает нужную форму, но и становится тверже и прочнее, а если упрочненный металл нагреть на огне, он снова станет мягким. Но прежде чем люди научились плавить медь и отливать ее в формы, прошло еще немало времени. Добывать медь шахтным способом в различных областях Древнего Египта стали во времена фараона Снофру, примерно в середине III тысячелетия до н.э.

Кроме всех своих достоинств медь имела очень существенный недостаток: медные орудия и инструменты, например ножи, быстро затуплялись. Не обладая высокими прочностью и износостойкостью, даже в холодноупрочненном состоянии, медные инструменты и орудия не могли полностью заменить каменные инструменты. Заменить каменные инструменты и орудия позволил сплав меди – бронза.

(Слайд 15) Бронзой называются сплавы меди с оловом в различных пропорциях, а также сплавы меди с оловом и цинком и некоторыми другими металлами или металлоидами (свинцом, марганцем, фосфором, кремнием и др.). Бронза обладает лучшими литейными свойствами по сравнению с медью, имеет большую прочность и твердость, более сильное упрочнение в результате холодной деформации.

Оловянная бронза – древнейший сплав, выплавленный человеком. Первые изделия из бронзы получены около 3000 лет до н. э. восстановительной плавкой смеси медной и оловянной руд с древесным углем. Значительно позднее для получения бронзы стали добавлять в медь олово и другие металлы. Бронза применялась в древности для производства оружия и орудий труда (наконечников стрел, кинжалов, топоров), украшений, монет и зеркал.

Возможно, что первоначально бронзу получили случайно из руды, содержавшей одновременно медь и олово. Затем бронзу готовили уже по определенной рецептуре, о чем свидетельствуют результаты анализов древних бронзовых изделий.

Можно предположить, что металлургия и металлообработка бронзового века зародилась в первых крупных культурных центрах древности – в долинах Тигра и Евфрата, а также Нила. Считается, что в Египте бронзовые изделия стали изготовлять в начале II тысячелетия до н.э. На Среднем Востоке бронзовый век начался несколько раньше.

В гробнице высокопоставленного египетского чиновника XVIII династия (Новое царство, около 1450 г. до н.э.) найдено изображение технологического процесса получения отливок в те времена.

В Европе начало бронзового века приходится на II тысячелетие до н.э.

До нас дошло немало выдающихся бронзовых изделий различных народов. Оружие, инструменты, украшение, посуда и другие предметы свидетельствуют об удивительном искусстве древних мастеров, которым были хорошо известны специфические свойства меди и ее сплава – бронзы.

(Слайд 16) Без преувеличения можно сказать, что история художественной бронзы есть вместе с тем история цивилизации. В грубом и первобытном состоянии мы встречаем бронзу в самых отдаленных доисторических эпохах человечества. У египтян, ассирийцев, финикиян, этрусков художественная бронза достигает значительного развития и обширного применения. В VII веке до н. э. научились отливать статуи из бронзы – открытие, благодаря которому, мы обязаны существованием неподражаемых произведений искусства, начиная с Афины Фидия и кончая Оратором этрусским Флорентийского музея и Марком-Аврелием Капитолийским.

(Слайд 17) Художественная бронза находит широкое применение в архитектуре, как главная составная часть храма или дворца, или же просто как внешний орнамент. Дворец, описанный Гомером в “Одиссее”, был окружен бронзовой стеной. В подражание дворцам Ассирии, украшенным бронзовыми плитами, Агриппа приказал украсить бронзовым орнаментом римский Пантеон. С древнейших времен бронза используется для украшения оружия, амулетов, ваз и для изготовления различной домашней утвари и мебели. Во времена фараонов жители Тира и Сидона вели обширную торговлю бронзовыми изделиями по берегам Средиземного моря. Благодаря раскопкам в Помпее мы знаем, что бронзовые изделия были в большом употреблении в Риме и римских провинциях.

Читайте также:  Схема металлоискателя с дискриминацией металлов на микроконтроллере

(Слайд 18) Если верить греческим писателям, то искусство отливки различных предметов из бронзы (главным образом статуи) впервые возникло на острове Самосе, во времена Кира или Креза, т. е. в VII – VI столетии до н. э. В Библии упоминается о скульптурных произведениях из бронзы, выполненных Гирамом Тирским при сооружении Иерусалимского храма, во времена царствования царя Соломона.

(Слайд 19) В Ассирии, Палестине, древней Персии, Египте, Индии, в Китае и Японии бронзовые изделии встречаются в огромном количестве и представляют значительный художественный интерес. В могилах Халдеи и Ассирии были отысканы бронзовые браслеты и серьги в форме цилиндров, суженных на концах. В Лувре хранится бронзовый браслет той эпохи, оканчивающийся головой льва. Известно, что храм Иерусалимский строился финикийскими работниками и был украшен бронзовыми орнаментами. Описание этого храма и его украшений находится в Библии.

Большой спрос на ценную бронзу стимулировал развитие и других отраслей хозяйства. Совершенствовалось горное дело, расширялась торговля. В Италии были обнаружены рудники бронзового века глубиной до 130 м. В них еще сохранилась шахтная крепь с деревянными стойками и обшивкой.

(Слайд 20) Еще одним из первых освоенных человеком металлов является олово. Египтяне знали его за 3000 – 4000 лет до н. э. и о нем говорится в Библии. По Аристотелю, в древнейшие времена из олова чеканили монету; во времена римского владычества в Англии изготовляли из олова сосуды. При Генрихе VIII цена олова равнялась цене серебра. О лужении упоминается уже Плинием.

Известно, что олово начали добывать раньше, чем железо. Оловянные шахты работали в Месопотамии (нынешний Ирак) и в Европе еще 4000 лет назад.

Олово – это мягкий белый металл, который можно сплавлять с медью, чтобы получить бронзу. Олово, необходимое для выплавки бронзы, встречается далеко не везде. Финикийцы – лучшие мореплаватели и торговцы древности – добрались до юго-западной части Британских островов и нашли там месторождение оловянной руды (касситерита). Финикийские купцы торговали оловом по всему европейскому побережью Средиземного моря, они меняли этот металл на ткани и драгоценные камни.

(Слайд 21) Олово достаточно редкий, но очень полезный металл. Он не ржавеет. Металл был, очевидно, малодоступным и дорогим, так как оловянные предметы редко встречаются среди римских и греческих древних изделий, хотя упоминание об олове есть в ранних книгах Ветхого Завета (в Четвертой книге Моисеевой – Числа).

(Слайд 22) Кроме бронзы люди все чаще стали использовать и другой металл, еще более подходящий для изготовления инструментов и оружия – железо. Его история также начинается в глубокой древности. Применение железа дало мощный стимул развитию производства и ускорило общественное развитие. Железо еще называют металлом могущества цивилизаций. С открытием способа получения железа из руд, залегающих в недрах Земли, связывают наступление железного века.

Пока еще не удалось установить, где и как впервые начали добывать железо в больших количествах. Самое древнее железное изделие, найденное в Египте, относится к IV тысячелетию до н.э., оно представляет собой ожерелье из прокованных полосок метеоритного железа.

(Слайд 23) Метеоритное железо химически чистое (не содержит примесей), а значит, и не требует трудоемких технологий их удаления. Железо в составе руд, напротив, нуждается в нескольких этапах очистки. О том, что первым человек узнал именно “небесное” железо, говорят и археология, и этимология, и распространенные у некоторых народов мифы о богах или демонах, сбросивших с неба железные предметы и орудия.

Первое железо – дар богов, чистое, легкое в обработке – использовалось исключительно для изготовления “чистых” ритуальных предметов: амулетов, талисманов, священных изображений (бусы, браслеты, кольца, очаги). Железным метеоритам поклонялись, на месте их падения создавали культовые сооружения, их растирали в порошок и пили как лекарство от многих недугов, носили с собой в качестве амулетов. Первое оружие из метеоритного железа украшалось золотом и драгоценными камнями и использовалось в погребениях.

На юге Месопотамии, где когда-то находился шумерский город–государство Ур, найден кинжал с позолоченной рукояткой, изготовленный тоже из метеоритного железа приблизительно в 3100 году до н.э. Метеоритное железо обрабатывали также как и медь. При холодной ковке оно приобретает нужную форму и одновременно становится прочнее и тверже, а отжиг в огне снова делает кованый металл мягче.

В древнем мире железо было окружено ореолом таинственности – очевидно из-за своего происхождения. Шумеры называли его “небесной медью”. В хеттских клинописных табличках, где указано географическое положение всех известных тогда металлов, про железо говорится, что оно “происходит с неба”. Египтяне всегда изображали железные предметы синими – цвета неба.

(Слайд 24) Вначале в большом количестве железо появилось у халибров – легендарного народа, жившего в Закавказье около 1500 года до н.э. Они научились выплавлять его из руды, содержащей железо. В книге Агриколы “О металлах” описывается получение кричного железа в сыродутных горнах.

(Слайд 25) Первое время железо ценилось очень дорого. В Вавилоне при царе Хаммурапи (1728 – 1686 гг. до н.э.) железо было в 8 раз дороже золота и в 40 раз дороже серебра. Один из ассирийских царей, живший три тысячелетия назад, славился своими железными сокровищами, которые были для него дороже золота. Ахилл, герой древнегреческого мифа, убил своего противника, чтобы завладеть его железными доспехами.

Читайте также:  Виды коррозии металлов способы защиты от нее

(Слайд 26) Впечатляющие шедевры были созданы металлургами древней Индии. В Дели стоит знаменитая Кутубская колонна весом 6 т., высотой 7,5 м и диаметром 40 см. Она состоит из отдельных криц, сваренных в кузнечном горне. Еще большее удивление, чем размеры колонны вызывает тот факт, что до сих пор на ней не образовалось ржавчины.

(Слайд 27) Древнеиндийские металлурги славились также своей сталью. Индийские мечи высоко ценились в древности. При раскопках древних захоронений найдено стальное оружие, изготовленное в середине I тысячелетия до н.э. Уже в то время индийские мастера владели искусством приготовления “настоящей” дамасской стали.

(Слайд 28) В Китае из руды вначале выплавляли чугун, который затем шел на переплавку в сталь, или же из чугуна делали отливки. Литейная технология там раньше, чем в других странах достигла высокого совершенства. Бронза и чугун в Древнем Китае служили излюбленными материалами для литья монументальных фигур. В саду древнего буддийского монастыря стоит чугунный лев высотой 6 м.

(Слайд 29) Мягкий и относительно легко доступный свинец в древности использовали для разных целей. Из гнутых свинцовых листов изготовляли трубы. Из свинца чеканили монеты, медали и печати, изготовляли грузила для рыболовной снасти и якоря для судов. На тонких свинцовых пластинах гравировали текст и, сшивая их, делали свинцовые книги.

Предположительно, первые сведения о свинце происходят из Индии. Свинцовые чушки в форме кирпичей служили предметом торговли, они упоминаются и в списках товаров, которые египетские фараоны получали в качестве дани. На островах Средиземного моря, в Италии, на побережье Греции и во многих местах Западной и Центральной Европы сохранились следы античных свинцовых рудников.

(Слайд 30) Гораздо меньше, чем свинец, была известна сурьма – серебристо-белый, с сильным блеском, очень хрупкий металл. В Вавилоне из нее изготовляли сосуды уже в 3000 году до н.э. Однако гораздо шире использовали не металлическую сурьму, а ее соединения, в частности в косметике. Очевидно, сурьма служила и как легирующий элемент при выплавке сурьмянистых бронз, которые обладают превосходными литейными свойствами.

Много позже, в период увлечения алхимией, сурьма приобрела особое значение, прежде всего потому, что в расплавленном виде она хорошо растворяет многие другие металлы – “пожирает” их. В качестве символа этого металла алхимики выбрали волка.

Сурьма выглядит как обыкновенный металл традиционного серо-белого цвета с легким синеватым оттенком. Синий оттенок тем сильнее, чем больше примесей. Металл этот умеренно тверд и очень хрупок: в фарфоровой ступке фарфоровым пестиком этот металл нетрудно истолочь в порошок.

(Слайд 31) Ртуть римляне называли “аргентум вивум” – живое серебро. Этот удивительный металл – единственный, который при нормальных температурах остается в жидком состоянии. Ртуть нетрудно получить из ее природного соединения с серой – широко известной киновари. Первое письменное упоминание о ртути принадлежит Аристотелю и относится примерно к 350 году до н.э., но, как показывают археологические находки, она была известна много раньше.

(Слайд 32) В древности ртуть широко применялась для золочения. Золото легко растворяется в ртути и образует с ней сплав – золотую амальгаму, которую наносят на обрабатываемое изделие. Затем его нагревают, ртуть испаряется, а на изделии остается слой золота.

(Слайд 33) Серебро, известное человеку с древнейших времен, встречается в природе в виде самородного металла. Это предопределило значительную роль серебра в культурных традициях различных народов. Из серебра изготовлялись различные украшения, его использовали для чеканки монет. В Ассирии и Вавилоне серебро считалось священным металлом и являлось символом Луны. В Средние века серебро и его соединения были очень популярны среди алхимиков. С середины XIII века серебро становится традиционным материалом для изготовления посуды. Серебро и по сей день используется для чеканки монет.

(Слайд 34) Помимо бронзы и стали были известны сплавы свинца и олова, латунь. Латунь применялась еще во времена Гомера (VIII век до н.э.). При императоре Августе (63 г. до н.э. – 14 г. н.э.) в Риме чеканили латунные монеты. Латунь хорошо поддается обработке давлением, поэтому детали из нее часто изготовляют методом глубокой вытяжки.

Однако тогда еще не было известно, что латунь содержит другой металл – цинк. Европа узнала о цинке только в XVIII веке от металлурга из Фрейберга Иоганна Фридриха Хенкеля (1675 – 1744). Китайцам этот металл был известен раньше.

(Слайд 35) В период распада Римской империи люди уже располагали солидными познаниями в области металлургии. Они освоили добычу и переработку многих металлов: золота, серебра, меди, железа, олова, свинца, ртути и сурьмы.

(Слайд 36) Спасибо за внимание.

Список использованных источников.

1. Беккерт М. Мир металла./Под ред. В.Г. Лютцау. – М.: Мир, 1980

2. Золотой фонд Энциклопедий (электронный вариант):

  • Большая советская энциклопедия
  • Иллюстрированный энциклопедический словарь
  • Российский энциклопедический словарь
  • Энциклопедия Брокгауза и Ефрона
  • Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия.

Источник

Поделиться с друзьями
Металл