Металлы. История

1.

Металлы
История
1

2. Металлы

Их стоит показать,
чтоб вы узнали все, что надо
знать
(В.Шекспир)
«Металлом называется светлое тело,
которое ковать можно» (М.В.Ломоносов)
2

3.

Значительная химическая активность
металлов приводит к тому, что в земной коре
они встречаются главным образом в виде
соединений: оксидов, сульфидов, сульфатов,
хлоридов, карбонатов и т.д.
Основная
составляющая
боксита –
гидратированный оксид
алюминия
3

4.

Только немногие Ме встречаются в
свободном состоянии, и тогда они
называются самородными. Золото и
платина встречаются почти
исключительно в самородном виде, а
серебро и медь - отчасти; иногда
попадаются также самородные ртуть и
некоторые другие металлы. Ме,
расположенные в ряду напряжения влево
от водорода, в самородном состоянии не
встречаются.
4

5.

История
Люди гибнут за металл
В.Гете
Следующий после Аристотеля шаг в
познании природы вещей сделал замечательный
арабский ученый, живший в 8 веке Джабир ибнХайян (Гебер). Он обратил внимание на несколько
веществ, которые были известны довольно давно.
А вещества именовались так:
аурум - делали драгоценные украшения и
монеты
аргентум - то же, но подешевле
купрум , феррум, плюмбум нигрум, плюмбум
альбум , гидраргирум
5

6.

Медь из земных недр
Вспомнив бронзовый и железный века на
заре человечества и просто оглянувшись вокруг,
вы можете осознать роль Ме в жизни человека.
Было бы нелепо взяться перечислять области
применения.
«Металлен» - греч. слово, первоначально означало
копи, рудники. Отсюда и произошел термин "Ме».
В древности и в средние века считалось, что
существовали только
7 Ме: золото (Солнце). Серебро (Луна),
медь (Венера), олово (Юпитер), свинец
(Сатурн) железо (Марс) и ртуть
(Меркурий).
6

7.

Это число соотносилось с числом известных
тогда планет. Каждая планета имела свой
особый знак. Который одновременно
служил и символом Ме, находящегося под
ее влиянием. Обычно понимают, что
приведенные знаки - это атрибуты
соответствующих богов античной
мифологии:
жезл Меркурия
зеркало Венеры
трон Юпитера
щит и копье Марса
коса Сатурна
7

8.

По алхимическим представлениям Ме
зарождались в земных недрах под влиянием
лучей планеты и постепенно
совершенствовались,
превращаясь в конечном итоге в
серебро и золото. Средневековье
считало золото совершенством, а
остальные Ме - ошибкой в акте
творения, и, как известно,
прилагали много усилий для
того, чтобы исправить эту
ошибку.
8

9.

Медь была открыта свыше 5000 лет назад и,
возможно, что это произошло случайно. В те
времена гончары покрывали посуду глазурью,
которая содержит сильноокрашенные медные
минералы. При этом соединения меди могли
восстановиться в печах при высокой
температуре под действием углерода.
9

10.

Применение орудий труда, утвари и монет
из меди насчитывает тысячелетия. Медная
статуэтка из бронзы ... датирована 2300 г.до н.э.
Установлено, что каменные глыбы пирамиды
Хеопса были обработаны медным
инструментом.
10

11.

В позднем неолите человек научился
плавить металл. Первыми
металлическими изделиями стали медные
орудия труда. По форме они повторяли
каменные рубила и мотыги.
В Месопотамии медные орудия
появляются в четвертом тысячелетии до
нашей эры, в Европе — в третьем-втором
тысячелетии до нашей эры.
Переходный период от неолита к
бронзовому веку называют медным веком
(халколитом или энеолитом).
11

12.

Изделиям из меди легко можно придать
необходимую форму литьем или ковкой.
Прекрасный внешний вид, подобный пламени
или горящему Солнцу, сделал медь ценным
материалом для скульптуры и украшений. При
изготовлении посуды и домашней утвари медь,
как материал, была более долговечна, а потому
более предпочтительна, чем дерево или глина.
12

13.

Открытие того, что медь можно сплавлять
с оловом и делать бронзу - материал более
твердый и даже более полезный и
универсальный, чем медь - было настолько
значительным, что дало название целой эре в
истории человечества (4-1 тыс.лет до н.э.).
13

14.

Медные минералы образовались вместе с
минералами, содержащими серебро, свинец,
железо, цинк, молибден, вольфрам, олово и
другие
металлы,
в
гидротермальных
месторождениях. Другими словами, они
отложены из горячей воды.
14

15.

Глубоко в недрах Земли вода находится под
давлением, во много раз превосходящем
атмосферное. Это похоже на гигантскую
кастрюлю-скороварку, где высокое давление
препятствует закипанию воды. Высокая
температура
повышает
растворимость
соединений, и растворы как раз и образуются
при температуре, значительно превышающей
1000С.
15

16.

Многие соединения, нерастворимые в
воде, переходят в раствор в этих
перегретых подземных водах, причем
концентрация таких растворов может
достигать больших величин.
Многие рудные месторождения
образовались из таких горячих
растворов при остывании
магмы (Магма - расплавленная
смесь камней, воды,других
компонентов земной коры:
нечто вроде горячего
минерального «супа»)
16

17.

Около 300 млн.лет назад произошел великий
подьем земной коры. Магма была выдавлена изпод песчаников, глинистых сланцев и
известняков, образовавший слой за 50 млн.лет до
этого. Большая часть магмы затвердела,
образовав гранитные включения, вблизи верхних
частей которых сохранились горячие растворы,
обогащенные минеральными компонентами. При
остывании гранит растрескивался, и раствор
вытекал через трещины. Некоторые трещины
имели ширину в доли мм, другие достигали
метра.
17

18.

При соприкосновении с холодными породами или
прорыве наружу через горячий гранит растворы
охлаждались. Происходила кристаллизация минералов.
Одним из первых при охлаждении горячих растворов
образовался минерал касситерит, или оловянный камень
(SnO2) Затем выделилось несколько сульфидов металлов,
таких, как пирит, или железный колчедан, FeS2,
халькопирит, или медный колчедан, CuFeS2, сфалерит
или цинковая обманка ZnS, и галенит, или свинцовый
блеск, PbS.
18

19.

Минералы, заполняющие трещины в горных породах,
называются жилами или жильными месторождениями.
Cu2(OH)CO3 - малахит,
Cu3(OH)2(CO3)2 - азурит —
минералы, получившиеся из халькопирита при
воздействии воздуха и воды.
19

20.

Куприт – минерал, состоящий из оксида меди(I)
20

21.

Хальцит – минерал, состоящий из сульфида меди
21

22.

Цинковая обманка (сульфид цинка)
22

23.

Медь содержится и в минерале, который
23
называется малахит

24.

Галенит (свинцовый блеск) – основная
руда свинца
24

25.

Древний Египет и Финикия могли обеспечивать свои
небольшие потребности в меди, разрабатывая самые
богатые залежи этих вторичных минералов. Медь при этом
получали путем восстановления с помощью угля. По
оценке, египтяне за 150 лет использовали около 10тыс тонн
меди.
Иногда некоторые богатые месторождения
содержали до 15% (масс.) меди. Древним цивилизациям
было неизвестно, как перерабатывать сульфидные
материалы, залежи которых располагались на глубине от
30 м. Решение было найдено после того, как иссякли
находившиеся на поверхности минеральные запасы.
(Обжиг сульфидных руд на воздухе)
CuS +1,5O2 =CuO + SO2
Затем оксид восстанавливался до металла. В наше
время технология обжига изменена и приводит к
получению чистого металла.
25

26.

К концу 19 в. спрос на медь стал быстро расти
поскольку наступившая эра электричества требовала
много проводов и других изделий из меди. Пришлось
разрабатывать месторождения с содержанием меди
всего 0,5-1%.
10% всей производимой в США меди получают с
помощью бактерий - «пожирателей» колчедана. Эти
бактерии потребляют ионы железа и серы в большей
мере, чем медь. В действительности бактерии не
поедают минералы, так как ионы не попадают внутрь
бактерий. В клетках бактерий перемещаются
электроны, которые участвуют в биохимических
процессах восстановления молекул кислорода до воды.
В итоге бактерии преобразуют н/р-ый халькопирит в
раствор сульфата железа2 и сульфата меди2.
26

27.

МЕДЕНОСНЫЙ ПОЯС Центр. Африки, на
территории Замбии и Заира; одна из
крупнейших меденосных провинций в
мире. Протяженность ок. 450 км, ширина
45-75 км. Первые месторождения открыты
в кон. 19 — нач. 20 вв., широкое освоение с
1920-х гг.
Запасы Cu 145 млн. т со средним
содержанием Cu в руде 2,4-3,7%. Попутно
извлекаются также Co, Zn, Cd, Ag, Ge, Au и
др.
27

28.

На территории комплекса
Кутб-Минар в Дели стоит одно
из самых загадочных в мире
сооружений: знаменитая
Железная колонна, это
Кутубская колонна, или
колонна Махарсули. Её по
праву можно отнести к одним
из «чудес света» нашего
времени, наряду с египетскими
пирамидами, Стоунхенджем,
рисунками в пустыни Наско и
другими.
28

29.

На ней имеется санскритская
стихотворная надпись, которая
говорит о том, что колонна эта
поставлена в эпоху царя
Чандрагупты II из династии
Гуптов, царствовавшего между
381 и 414 гг. н. э. Это один из
самых загадочных памятников
индийской культуры.
Она высится над землей на 7,3
метров и весит более 6,5 тонн;
диаметром от 42 см. у
основания и до 30 см. у верха.
На ней нет ни одного
сварочного шва.
29

30.

Здесь надо обязательно
упомянуть, что в тропическом
климате Индии вещи из железа
ржавеют очень быстро, но
коррозия совершенно ее не
коснулась – она стоит уже
более 1500 лет... и не имеет ни
малейших следов ржавчины..
Как была изготовлена
кричным методом такая
громадная вещь, до сих пор не
ясно. Кстати, ее не только не
берет ржавчина, но и обходят
удары молний.
30

31.

Уже в наше время ученые-химики провели
доскональный химический анализ
материала, из которого изготовлена эта
колонна. В результате было выяснено, что
это состоит она из практически чистого
железа (99,72%) и незначительной примесей
фосфора (0,1%) и менее 0,01% примесей серы
и углерода.
31

32.

Секрет такой обработки металла, которым обладали
мастера древности, до сих пор не разгадан. Считают,
что Железная колонна может быть, например,
продуктом порошковой металлургии. Некоторые
исследователи предполагают, что материалом для
колонны послужил метеорит, упавший на Землю
почти три тысячи лет назад
32

33.

В сентябре 1970 года советская станция "Луна-16"
доставила на Землю образцы лунного грунта. В нем
было обнаружено железо по химическому составу
такое же, как и у индийского столба! И "лунное"
железо тоже не окислялось и не ржавело в условиях
земной атмосферы. По-видимому вакуум и поток
космического излучения, так воздействуют на
кристаллическую решетку железа, что в итоге оно
приобретает "чудодейственные" свойства
33