Книга: Давно ли люди гибнут за металл и как именно закалялась сталь

Распространение оловянной бронзы в Древнем мире вызвало много интересных вопросов и поставило немало проблем. К ним прежде всего относится выяснение происхождения олова как входившего в состав древней бронзы, так и использовавшегося самостоятельно. Последовательность открытия оловянной бронзы и олова также остается пока невыясненной.

Можно было бы предположить, что до получения оловянной бронзы человек научился выплавлять олово из его руды - касситерита (SnO2), тем более что процесс выплавки не представлял трудностей благодаря низкой температуре плавления олова (+232˚С). Однако повсюду оловянные предметы появились либо одновременно с бронзовыми, либо позднее их. В Таиланде, где найден древнейший в мире предмет из оловянной бронзы, столь же древние оловянные изделия пока не найдены. Тем не менее, нет сомнений в том, что олово было знакомо человеку в странах Ближнего Востока, по крайней мере, с середины III тысячелетия до н.э., но тогда там уже использовались предметы из оловянной бронзы, а в Тепе-Яхья, в северо-восточном Иране, бронза появилась на несколько столетий ранее.

Очевидно, переход от медно-мышьяковых сплавов к медно-оловянным был постепенным, и первоначально олово присаживали к меди совместно с мышьяком. Этим, видимо, объясняется, что в странах на Ближнем Востоке и в некоторых других регионах в начальном периоде "бронзового века" оловянная бронза содержит небольшое количество олова и притом совместно с мышьяком. Исключением являются древние бронзы Таиланда, не содержащие примеси мышьяка.

Редкое обнаружение древних оловянных предметов в некоторых регионах указывает на то, что олово не во всех случаях присаживали к меди в виде металла. Более реально полагать, что первоначально олово присаживали к меди в виде его двуокиси, т.е. касситерита.

Многие соображения относительно возможных источников олова в древности зачастую исходят из ошибочных и путаных сведений об олове в трудах некоторых древних и средневековых авторов. Месторождения олова по сравнению с другими металлами очень редки; поэтому предполагалось, что установление источников олова в регионах, где расцветала металлургия, не представит затруднений. На самом же деле эта проблема остается нерешенной до сих пор.

Цинк

Цинк - элемент побочной подгруппы второй группы, четвертого периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, с атомным номером 30. Обозначается символом Zn (лат. Zinkum). Простое вещество цинк (CAS-номер: 7440-66-6) при нормальных условиях - хрупкий переходный металл голубовато-белого цвета (тускнеет на воздухе, покрываясь тонким слоем оксида цинка).

Температура плавления + 419,58 °C

Цинк в природе как самородный металл не проявляется, обычно его добывают из полиметаллических руд, содержащих 1- 4% Zn в виде сульфида, а также Cu, Pb, Ag, Аu, Cd, Bi. Руды обогащают селективной флотацией, получая цинковые концентраты (50 - 60% Zn) и одновременно свинцовые, медные, а иногда также пиритные концентраты. Цинковые концентраты обжигают в печах в кипящем слое, переводя сульфид цинка в оксид ZnO; образующийся при этом сернистый газ SO2 расходуется на производство серной кислоты. От ZnO к Zn идут двумя путями. По пирометаллургическому (дистилляционному) способу, существующему издавна, обожженный концентрат подвергают спеканию для придания зернистости и газопроницаемости, а затем восстанавливают углем или коксом при 1200 - 1300°С: ZnO + С = Zn + CO.

Образующиеся при этом пары металла конденсируют и разливают в изложницы. Сначала восстановление проводили только в ретортах из обожженной глины, обслуживаемых вручную, позднее стали применять вертикальные механизированные реторты из карборунда, затем - шахтные и дуговые электропечи; из свинцово-цинковых концентратов цинк получают в шахтных печах с дутьем. Получение металлического цинка было известно еще до нашей эры, но позже секрет восстановления цинка из оксида был утерян, и этот процесс был открыт вновь лишь полторы тысячи лет спустя. Основная проблема, которая возникает при восстановление ZnO углем, это то, что процесс возможен лишь при достаточно высокой температуре (900-1100°C). Но температура кипения цинка составляет всего +906°C, и металл мгновенно испаряется, а затем сгорает на воздухе. Вероятнее всего, в древности цинк получали в печах особой конструкции: пространство, в котором происходило восстановление оксида цинка (возможно, глиняный горшок) было плотно обложено более холодными камнями со всех сторон. При восстановлении, пары цинка были защищены от окисления посредством угарного газа, образующегося в реакции ZnO + C => Zn + CO, и конденсировались на более холодной поверхности камней, откуда металл и извлекали после охлаждения печи.

Свинец

Свинец - элемент главной подгруппы четвертой группы, шестого периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, с атомным номером 82. Обозначается символом Pb (лат. Plumbum). Простое вещество свинец - ковкий, сравнительно легкоплавкий металл серого цвета. Поскольку свинец хорошо поглощает γ-излучение, сегодня он используется для радиационной защиты в рентгеновских установках и в ядерных реакторах. Кроме того, свинец рассматривается в качестве теплоносителя в проектах перспективных ядерных реакторов на быстрых нейтронах.

Температура плавления: +327,5°C.

Содержание в земной коре 1,6·10-3% по массе. Самородный свинец встречается редко, круг пород, в которых он установлен, достаточно широк: от осадочных пород до ультраосновных интрузивных пород.

Оксиды свинца имеют преимущественно основной или амфотерный характер. Многие из них окрашены в красные, желтые, черные, коричневые цвета.

Халькогениды свинца - сульфид свинца, селенид свинца и теллурид свинца - представляют собой кристаллы черного цвета, которые являются узкозонными полупроводниками.

Ацетат свинца - свинцовый сахар, относится к очень ядовитым веществам. Ацетат свинца, или свинцовый сахар, Pb (CH3COO) 2·3H2O существует в виде бесцветных кристаллов или белого порошка, медленно выветривающегося с потерей гидратной воды. Соединение хорошо растворимо в воде. Оно обладает вяжущим действием, но так как содержит ионы ядовитого свинца, то применяется как наружное в ветеринарии. Ацетат применяют также в аналитической химии, крашении, ситценабивном деле, как наполнитель шелка и для получения других соединений свинца. Основной ацетат свинца Pb (CH3COO) 2·Pb (OH) 2 - менее растворимый в воде белый порошок - используется для обесцвечивания органических растворов и очистки растворов сахара перед анализом.

Хромат свинца PbCrO4 известен как хромовый желтый краситель, является важным пигментом для приготовления красок, для окраски фарфора и тканей. Сульфид свинца PbS, черный нерастворимый в воде порошок, используют при обжиге глиняной посуды.

Свинцовые белила, основной карбонат Pb (OH) 2•PbCO3, плотный белый порошок, - получается из свинца на воздухе под действием углекислого газа и уксусной кислоты. До недавнего времени свинцовые белила, в качестве косметического средства, в древности, особенно в Древнем Китае, имели очень широкое распространение.

По сохранившимся источникам, ими активно пользовались куртизанки, чтобы подчеркнуть белизну своих лиц и скрыть небольшие дефекты кожи. Но даже тогда врачи не рекомендовали пользоваться ими слишком часто, отмечая, что ранняя смертность среди куртизанок стала обычным явлением того времени.

Использование свинцовых белил в качестве красящего пигмента теперь не так распространено, как ранее, из-за их разложения под действием сероводорода H2S. Свинцовые белила применяют также для производства шпатлевки, в технологии цемента и свинцовокарбонатной бумаги.

Свинец известен с глубокой древности. Изделия из этого металла - монеты и медальоны, использовались в Древнем Египте, а свинцовые водопроводные трубы - Древнем Риме. Указание на свинец как на определенный металл имеется в Ветхом Завете. Выплавка свинца была первым из известных человеку металлургических процессов

Свинец является одним из металлов, начало использования которого, в общем, не столь отстает по времени от меди. Но в отличие от меди, которая могла использоваться и в виде самородков, свинец можно было только выплавлять из руд, ибо, в отличие от золота и меди, самородки свинца в природе очень редки и незначительны по величине.

Свинец в древности получали из минерала галенита (свинцовый блеск), имеющего характерный металлический блеск, который не мог не привлечь внимание древних мастеров.

Извлечение свинца из руд путем восстановительной плавки является простейшей из всех металлургических операций, требующей одно лишь восстановительное прокаливание. Выплавка свинца производилась на костре в неглубокой яме, на дно которой стекал расплавленный свинец.

Обнаруженные на территории современной Турции свинцовые изделия, относящиеся к концу VII - началу VI тысячелетия до н.э., подтверждают существование в Анатолии того времени металлургической выплавки меди и свинца. В древности металлический свинец мог получаться лишь восстановительной плавкой галенита.

В силу своей пластичности, свинец не мог найти самостоятельное широкое применение; это подтверждают и результаты археологических раскопок. Из свинца и его сплавов с оловом или же сурьмой отливали культовые фигурки, грузила для рыболовных сетей, кольца, бусы, различные предметы украшения, пробки, модели тарелок, подносов. Свинцом также заполняли полости бронзовых статуэток и гирь для весов.

Свинцовый блеск, растертый в пудру, широко применялся на Ближнем Востоке в качестве краски для подведения глаз, а в Египте соединения свинца применялись для окрашивания матовых стекол в желтый цвет различных оттенков.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42