Откуда к нам пришло слово «металл» Наиболее часто встречаемая версия следующая: греческое слово металлон, что значит копи, рудники, производное от слова metalleuo – выкапываю, добываю из земли. В латинском языке слово металлум значит руда и выплавляемый из неё металл. В Россию слово металл попало из Франции, где оно звучало как металл
Как давно люди начали использовать металлы Медь. При раскопках в Юго-Восточной Анатолии в пластах холмов, возраст которых составляет 9200 – 8750 лет до н.э., были найдены медные изделия. Золото. В Египте в погребениях были обнаружены изделия из самородного золота возрастом 5000 – 3400 лет до н.э.. Серебро. В гробнице фараона Тутанхамона (ок – 1337гг. до н.э.) и на его троне были найдены остатки листового серебра. Свинец. На территории Анатолии найдены свинцовые изделия, датированные началом VII тысячелетия до н.э.. Олово. Раскопки показали, что в странах Ближнего Востока люди знали олово с середины III тысячелетия до н.э.. Ртуть. В одной из египетских гробниц XV или XVI веков до н.э. была найдена ртуть. Железо. Раскопки в Малой Азии показали, что выплавлять железо люди научились примерно в 1500 году до н.э.
Почему человечество веками обходилось семью металлами 1.Рассмотрим содержание семи металлов в Земной коре: Золото 4,3*10 -7 % по массе; Серебро 1*10 -5 % по массе; Медь 5*10 -3 % по массе; Олово 2*10 -4 % по массе; Свинец 1,6*10 -3 % по массе; Ртуть 8*10 -8 % по массе; Железо 4,65 % по массе. Для сравнения – алюминий – содержание в Земной коре достигает 8,6 % по массе. Вывод: для наших далёких предков встреча с металлами определялась в первую очередь не распространённостью металлов в природе, а нахождением этих металлов в виде самородков. Так распространённость самородного серебра по отношению к золотым самородкам составляет около 20 %, а по отношению к медным самородкам – всего 0,2 %. Поэтому человек сначала познакомился с медью и золотом, а затем уж с серебром.
Почему человечество веками обходилось семью металлами 2. Семь металлов древности радикальным образом изменили жизнь человечества, заложили основу для технических достижений последующих поколений. Веками и даже тысячелетиями человечество обходилось семью металлами, привыкло к этому и создало очередной миф о том, что в мире существует семь металлов. 3. Наступившая эпоха алхимиков попыталась создать теоретические гипотезы, касающиеся металлов и обосновать существование именно семи металлов. Каждый металл произрастает в земле под влиянием определённой планеты. Люди к этому времени знали только семь планет, значит и металлов должно быть только семь: «Семь металлов создал свет по числу семи планет».
Алхимики о природе металлов Один из самых просвещённых алхимиков Альберт Великий, как и другие его современники- алхимики, считал, что все металлы сотворены из ртути, что ртуть - "материя" металлов, а их окраску определяют четыре "духа" - ртуть, сера, мышьяк и нашатырь. Часть алхимиков считали природу живой и одушевленной, поэтому были уверены, что металлы растут и созревают в недрах Земли от смешения серы с серебром. Золото рассматривалось ими как вполне созревший металл, а железо - как недозрелый. Поскольку считалось, что главная составная часть любого из металлов -- ртуть, а вторая составная часть - сера, у алхимиков возникло твердое убеждение, что меняя содержание ртути и серы в смеси, можно произвольно превращать одни металлы в другие.
Алхимики о природе металлов Природа свинца Это тело несовершенное и нечистое, составленное из нечистой, неустойчивой, землистой, распыляющейся, слегка белой снаружи и красной внутри ртути. Таков же и его сульфур, притом из самых горючих сортов. Свинцу недостает чистоты, прочности, цвета. Он недостаточно проварен.
Алхимики о природе металлов Природа меди Медь – металл нечистый и несовершенный, составленный из нечистой, неустойчивой, землистой, красной без блеска, горючей ртути. То же самое и относительно ее сульфура. Меди недостает прочности, чистоты, веса. В ней слишком много землистых, негорючих частиц и нечистого цвета
Алхимики о природе металлов Природа железа Железо есть тело нечистое, несовершенное, составленное из ртути нечистой, слишком прочной, содержащей землистые частицы, белой и красной, но без блеска. Ему недостает плавкости, чистоты, веса. Оно содержит слишком много нечистого сульфура и землистых горючих частичек»
Свойства металлов. Пластичность Благодаря металлической связи и металлической кристаллической решётке металлы, в большинстве своём, характеризуются высокой пластичностью. Наиболее пластичные из металлов золото, серебро и медь. Это свойство металлов позволило человечеству освоить такое ремесло как холодная ковка металлов, что привело к изготовлению украшений, а затем и изготовлению металлических орудий труда.
Свойства металлов. Твёрдость Как наши предки сумели повысить твёрдость обрабатываемых металлов: освоив холодную ковку, человек позднее начал ковать с предварительным отжигом (например самородную медь); человек научился выплавлять сплавы: мышьяковая бронза, оловянная бронза, латунь и др.Например в Троянскую войну все воины были одеты в доспехи из оловянной бронзы и вооружены дротиками с бронзовыми наконечниками
Свойства металлов. Температура плавления Человек научился плавить металлы из руды. Но для этого нужно было достигнуть температуру, необходимую для восстановительной плавки руды – получила развитие технология с продуванием воздуха. Человек заметил, что некоторые сплавы плавятся при более низкой температуре, чем чистый металл –началось накопление материала для будущей науки – металлургии и металловедения
Роль металлов в истории человечества 1)Металлы помогли человеку создать простые орудия труда. 2)Металлы оказались незаменимыми при изготовлении машин – наступила эпоха машинного производства. 3)Человек открыл магнитные и электрические свойства металлов – наступила эпоха электричества.
Первичное закрепление материала Установите соответствие между металлом и «планетой», под действием которой, по мнению алхимиков, этот металл «зреет» на Земле: МЕТАЛЛ «ПЛАНЕТА» А) Ag 1. Солнце Б) Cu 2. Луна В) Sn 3.Меркурий Г) Au 4. Венера Д) Fe 5.Марс Е) Pb 6. Юпитер Ж) Hg 7. Сатурн
Первичное закрепление материала Выберите три правильных ответа из шести предложенных. Среди перечисленных веществ укажите те, которые являются металлами: 1 ВАРИАНТ 2 ВАРИАНТ 1) Натрий 1) Мышьяк 2) Кремний 2) Сурьма 3) Сера 3)Дубний 4) Магний 4)Азот 5) Алюминий 5) Фосфор 6) Фосфор 6) Висмут
Первичное закрепление материала Установите соответствие между металлом и его свойством МЕТАЛЛ СВОЙСТВО А) Cr 1) наиболее электропроводный Б) Ag 2) наиболее легкоплавкий В)W 3) наибольший блеск Г) Os 4) наиболее пластичный Д) Au 5) наиболее тугоплавкий Е) Hg 6) наиболее твёрдый Ж) Pd 7) наиболее плотный
Организация домашнего задания 1. Изучить параграфы4,6; выполнить задания 1 – 6, с; 1 – 5, – учебник 9 класса Изучить параграф 14; выполнить задания 1 – 5, с. 85 – учебник 8 класса 2. Насколько обоснованной была теория средневековых алхимиков, утверждающая, что отец всех металлов – сера? Вам в помощь привожу следующие сведения по некоторым минералам: Минерал Формула Пентландит (Fe,Ni) 9 S 8 Молибденит MoS 2 Станнин Cu 2 FeSnS 4 Киноварь HgS Халькопирит CuFeS 2 Халькозин Cu 2 S Галенит PbS Аргентит Ag 2 S Сфалерит ZnS 3. Обсудите дома с родителями варианты применения металлов в домашнем хозяйстве.
Роль металлов в истории человечества трудно переоценить. Их влияние во все времена было столь велико, что об этом говорят даже названия веков «бронзовый», «железный», а когда были открыты электрические и магнитные свойства металлов наступили «век электричества» и «век электроники». В современном, столь технически развитом мире, человек ежеминутно встречается с металлами: дома, на улице, транспорте, работе.
Благодаря таким свойствам как твердость, прочность, пластичность, жаропрочность, коррозийная стойкость, высокая электрическая проводимость, металлы и их сплавы играют огромную роль в современной промышленности. На современном этапе развития производства число металлов, находящих применение, постоянно растет. Например, до XX века многие наиболее востребованные металлы не производились, более активно использовать металлы начали накануне и в годы второй мировой войны, а во второй половине прошлого века в промышленности применяют уже все известные металлы.
Интересно, что из наиболее ценных и важных для современной техники, лишь немногие имеются в земной коре в большом количестве. Это железо (5,1% от веса земной коры), алюминий (8,8%), магний (2,1%), титан (0,6%). Некоторые весьма важные металлы содержаться в земной коре в сотых долях процента (например, медь, марганец, хром, ванадий, цирконий) и даже тысячных долях (например, цинк, олово, свинец, никель, кобальт, церий, ниобий). Прочие металлы, обладающие ценными техническими свойствами, присутствуют в количествах, во много раз меньших.
На сегодняшний день одним из наиболее востребованных материалов является нержавеющая сталь, которая была открыта чуть более 100 лет назад. Такая сталь применяется во всех сферах человеческой деятельности:
- строительной
- пищевой
- химической
- автомобилестроение
- нефтегазовое
- космическое оборудование.
Такая востребованность происходит из того, что нержавейка обладает высокой устойчивостью против коррозии в самых разных условиях: атмосферных, газовых средах, речной, морской воде, растворах щелочей, кислот, солей, при разных температурах.
Ввиду широкого сортимента выпускаемых сталей и сплавов существует необходимость единой системы маркировки сталей. Наиболее популярной системой является американская AISI. Для нашей же страны актуальна советская система. Кстати, она удобнее американской в плане прочтения: первые цифры в ней обозначают содержание углерода, а последующие буквы и цифры- элементы и проценты их содержания.Например, таблица 1
| СНГ (GOST) | Европа (EN) | Германия (DIN) | США (AISI) | США (AISI) | Япония (JIS) |
| 08X18H10 | 1.4301 | X5CrNi18-10 | 304 | 304 | SUS 304 |
| 03X18H11 | 1.4306 | X2CrNi19-11 | 304L | 304L | SUS 304 L |
| 1.4006 | X12CrN13 410 410 SUS 410|||||
«История металлов» - Медь. Первыми людьми из древнего мира которые выплавили бронзу были египтяне. Бронза. Тема: история цивилизаций – история металлов. Сейчас алюминий играет большую роль в нашей жизни. История алюминия. Однажды к римскому императору Тиберию пришел незнакомец. Металлы сыграли большую роль в развитии цивилизации.
«Элементы-металлы» - Золото. Золото обладает исключительно высокой теплопроводностью и низким электрическим сопротивлением. Бронзовый век. Скульптура «Рабочий и колхозница (нержавеющая сталь) скульптор Вера Мухина. Конная статуя Марка Аврелия (Рим). Чистое золото - мягкий металл жёлтого цвета. Железный век. Натрий. Олово было известно человеку уже в IV тысячелетии до н. э.
«Человечество в космосе» - Глобальные проблемы. Э. Циолковский. " На службе сельского и лесного хозяйства". Что же такое космизация производства? Создание специальных метеорологических станций. Полеты в космос открывали новую страницу в развитии систем и средств связи. Искусственные спутники Земли. Отметим три основные направления космизации производства.
«9 класс металлы» - Самый электропроводный металл… ? Самый легкоплавкий металл… ? Самый твердый металл… ? Самый тугоплавкий металл… ? Металлы Черные цветные благородные Щелочные щелочно - земельные. Кристаллическая решетка металла. Атом металла катион металла электрон, который свободно движется. Один из главных металлов…?
«История человечества» - Предмет, выставленный в музее. Наука, изучающая прошлое человечества. Книжка с перечнем всех дней в году. История – наука о прошлом. Тема урока: «Начало истории человечества». Первобытные люди появились на Земле более 2 миллионов лет назад. Учреждение, где хранятся документы. Какой же была жизнь первобытных людей?
«Урок металлы» - Исторический этап. Интересные факты о воде. Ртуть. Организация и проведение интегрированных уроков. Самый распространённый металл на Земле – алюминий (более 8% от земной коры). Способы получения металлов. Болтливые люди, оказывается, любят поговорить от... обилия в организме ртути. Металлы. Медь. Железо.
Пожалуй, без преувеличения можно смело сказать, что металл является самым распространенным материалом, человечество активно использует его не только в производстве, но и в быту. Если в первобытные времена, когда металл только стал входить в жизнь человека, люди еще могли спокойно обойтись без него, то на сегодняшний день обойтись без металла не сможет ни один человек. Ведь его применение в различных видах просто необходимо в дорожном и жилищном строительстве, в машиностроении и иных отраслях. Наша компания выполняет демонтаж зданий и металлоконструкций .
Алхимики, раньше были уверенны, что металл имеет весьма сложную структуру. В 1789 году список металлов был расширен до семнадцати, их список был опубликован А.Л. Лавуазье в руководстве по химии. По мере того как химия развивалась, увеличивалось и число металлов, в первой половине девятнадцатого века были открыты щёлочноземельные и щёлочные металлы, для этого был применен электролиз. Уже к концу девятнадцатого века при помощи ряда экспериментов, были подтверждены открытия Д.И. Менделеева, который сумел определить их существование, основываясь на периодическом законе. После этого начинается активный поиск в природе радиоактивных металлов, и к середине двадцатого столетия при помощи ядерных превращений были созданы некоторые из них.
Развитие таких отраслей человечества как промышленность, строительство, ремесло, искусство очень тесно связано с изучением и применением металлов. Каждый вид металла весьма удивителен и своеобразен, часто история его открытия это целая эпопея, в которой очень часто исторические достоверные факты тесно переплетаются с мифами и вымыслами.
Для того чтобы мы могли в полной мере осознать, то какую роль играет в нашей жизни металл, вполне достаточно просто обернуться и посмотреть вокруг себя. Неповторимые свойства каждого металла позволили сделать человеческую жизнь намного комфортабельнее. Порой мы просто не задумываемся над многими вещами, которые столь прочно вошли в нашу жизнь и быт. Например, благодаря пластичности алюминия мы можем выдавить из тюбика зубную пасту. Разве удалось бы нам наточить карандаш или порезать фрукты, если бы не нож с острым лезвием из стали? Не стоит забывать про такие неповторимые качества металла как упругость, ведь они используются в матрасе или английской булавке. А что уже говорить про кухню: ложки, вилки, кастрюли, сковородки и даже газовая плита и так далее, наверно никто не сможет представить ее без присутствия металла.
Оценить роль металлов в нашей жизни довольно просто – достаточно оглянуться и посмотреть вокруг себя. Металл повсюду. Кухонная утварь – ложки, вилки, ножи, кастрюли, сковородки – практически все из металла. Бытовая техника – стиральные машины, пылесосы, телевизоры, компьютеры – невозможна без металлов. Дома и улицы городов освещаются электричеством, которое подводится по металлическим проводам. Современные сооружения держатся за счет железобетонных конструкций. Между городами по стальным рельсам мчатся поезда, при создании которых использованы самые разные металлы, а по дорогам колесят машины, которые также во многом состоят из металлов. Корабли в море, самолеты в небе, ракеты и космические аппараты – все это просто невозможно без металлов и их сплавов. Да и странно было бы, если бы мы в нашей жизни обходились без того, что занимает весомую долю химической таблицы Менделеева.
Рис. 1. Эйфелева башня в Париже сделана из металла
Разнообразные свойства металлов – их ковкость, прочность и пластичность – давно сделали жизнь людей намного комфортней, ведь металлы используются уже на протяжении многих тысячелетий в самых разных сферах человеческой деятельности, из которых, пожалуй, наиболее значимой является создание орудий труда. Орудий, с помощью которых человек активно преобразует окружающий мир, приспосабливая его под свои нужды. Недаром с древнейших времен высоко ценились те, кто умел обращаться с металлом и изготавливать из него эти самые орудия труда.
Например, одна известная притча, созданная как минимум три тысячи лет назад, гласит следующее.
Царь Соломон по окончании строительства Иерусалимского храма решил прославить лучших строителей и пригласил их во дворец. Даже свой царский трон уступил он на время пира лучшему из лучших – тому, кто особенно много сделал для сооружения храма.
Когда приглашенные явились во дворец, один из них быстро взошел по ступеням золотого трона и сел на него. Его поступок вызвал изумление присутствующих.
– Кто ты и по какому праву занял это место? – грозно спросил разгневанный царь.
Незнакомец обернулся к каменщику и спросил его:
– Кто сделал твои инструменты?
– Кузнец, – ответил тот.
Сидевший обратился к плотнику, столяру:
– Кто тебе сделал инструменты?
– Кузнец, – отвечали те.
И все, к кому обращался незнакомец, отвечали:
– Да, кузнец выковал наши инструменты, которыми был построен храм.
Тогда незнакомец сказал царю:
– Я кузнец. Царь, видишь, никто из них не мог бы выполнить свою работу без сделанных мною железных инструментов. Мне по праву принадлежит это место.
Убежденный доводами кузнеца, царь сказал присутствующим:
– Да, кузнец прав. Он заслуживает наибольшего почета среди строителей храма.
Рис. 2. Суд Соломона (Никола Пуссен)
Кузнец в древние времена был не просто человеком, обрабатывающим металл. Его сфера деятельности охватывала практически всю технологическую цепочку от поиска и добычи руды до создания готовых изделий из металла, который выплавлялся из этой руды. И тех, кто видел его за работой, конечно же, поражало то, что кузнец (он же металлург по сути) получал ценные вещи практически «из ничего» – из куска какого-то камня. Поэтому у многих народов кузнец-металлург считался чуть ли не чародеем, а сама профессия была очень почетной.
С кузнецом не положено говорить на «ты», – уважительно отмечает финская поговорка.
По свидетельству английского ученого и публициста Бэзила Дэвидсона, оседлые земледельческие племена Африки почти повсюду считали кузнецов почетной кастой, а часто даже привилегированным сословием. Дэвидсон приводит также слова одного из исследователей о том, что в некоторых районах Зулуленда (бывшего государства зулусов на юге Африки) профессия кузнеца не только считается одной из самых почетных, но и окружена почти мистической таинственностью.
Немецкий этнограф Юлиус Липе сообщает, что в некоторых африканских государствах, расположенных южнее Сахары, царям часто было совершенно необходимо знать кузнечное дело. Так в одном из больших государств на территории Конго в средние века царя избирал совет вельмож. Избирали, конечно, не из простых людей. Но любой кандидат, который хотел стать царем, должен был доказать, что он является хорошим кузнецом.
Ясно, что для столь многогранной деятельности, какую нужно было совершить на пути от руды до готового металлического изделия, кузнец-металлург должен был обладать колоссальным знанием, которое чаще всего передавалось из поколения в поколение. Поэтому у многих древних народов кузнецом мог стать только тот, среди предков которого уже были кузнецы. Обыкновенный человек не мог взяться за это священное ремесло.
Рис. 3. Поиск руды с помощью лозоходства (средневековая гравюра)
Конечно, самые древние инструменты из металла еще не обладали теми характеристиками по твердости и прочности, какими обладают современные изделия. Но и они, как выясняется, весьма успешно могли конкурировать с каменными орудиями труда.
Например, одно время считалось, что мягкая самородная медь – довольно плохой материал даже для обработки дерева. Но в конце 50-х – начале 60-х годов советский историк Семенов организовал практические исследования по сравнению эффективности каменных и медных орудий и доказал несостоятельность подобных сомнений.
«Доктор исторических наук С.А.Семенов с группой молодых археологов в приангарской тайге провел серию опытов по сравнительному сопоставлению производительности медных и каменных орудий. Два одинаковых по форме топора – медный и каменный – были использованы при рубке равных по толщине сосен диаметром 25 сантиметров. В роли лесоруба выступал один и тот же человек. Непрерывно орудуя каменным топором, он свалил сосну только через 75 минут после начала работы. Каково же было изумление присутствующих, когда соседняя сосна была срублена им же с помощью медного топора всего через 25 минут! Медный топор оказался эффективнее каменного в 3 раза! Чтобы сопоставить рабочие качества не только ударных, но и режущих орудий, начали строгать деревянный сук медным, а потом кремневым ножом. Производительность медного ножа превзошла каменный в 6-7 раз!» (Н.Рындина, «Человек у истоков металлургических знаний»).
«Медное сверло делало отверстие в березовом полене в 22 раза быстрее кремневого. Так замечательно просто был снят вопрос, почему медные орудия произвели переворот в древней технике» (С.Иванова, «Металл: рождение для цивилизации»).
Позднее историк металлургии Рындина со своими сотрудниками экспериментально подтвердила и то, что качества медных инструментов можно заметно улучшить с помощью довольно простых приемов. Например, посредством обычной ковки, доступной и нашим древним предкам, которым для этого достаточно было лишь взять в руки подходящий камень и использовать его в качестве молотка. Дело в том, что в процессе ковки значительно повышается твердость меди, которую можно увеличить таким способом в несколько раз.
«Английский ученый Г. Г. Коглен на опыте доказал, что литую медь с исходной твердостью 30-40 единиц по шкале Бринеля можно довести одной ковкой до твердости 110 единиц. Эти цифры приобретут особую значимость, если вспомнить, что твердость железа составляет всего 70-80 единиц» (Н.Рындина, «Человек у истоков металлургических знаний»).
Проблема была лишь в том, что при этой так называемой холодной ковке растет не только твердость, но и хрупкость металла, что значительно затрудняет задачу получения действительно качественного изделия. Но эту проблему удалось обойти с помощью периодического нагрева меди до 850 о С, что уменьшало хрупкость материала.
«Было поставлено много опытов, прежде чем нашли оптимальные условия: бросали кусок меди в костер, он раскалялся, затем остывал – металл становился мягким и легко гнулся. Теперь можно было ковать его холодным. Каждый новый обжиг повышал и твердость, и пластичность меди» (С. Иванова, «Металл: рождение для цивилизации»).
Рис. 4. Медный топор
Открыв для себя полезные свойства металлов, человек, конечно же, не ограничился лишь одними орудиями труда. Пожалуй, даже наоборот – первоначально, как полагают историки, блеск и цветовое разнообразие металлов послужили причиной использования их для изготовления различных украшений и культовых предметов. Именно такие изделия считаются самыми древними из известных археологических находок. Чуть позднее металл стали использовать для изготовления разнообразных предметов бытовой утвари – от мелких иголок и рыболовных крючков до зеркал и котлов для приготовления пищи. Нашли металлы свое применение и в такой неожиданном для нас прикладном использовании как медицина.
В древних манускриптах говорится о пользе ношения металлических украшений и содержатся подробные описания случаев, в которых для очищения и лечения применялись пластины из различных металлов. О том, что с помощью пластин из меди можно лечить заболевания кожи, различные язвы и ушибы, а также холеру, писали Аристотель, Гиппократ, Гален, Парацельс, Аль-Бируни и Авиценна. Препараты, в состав которых входило золото и его соли, применяли при лечении проказы, волчанки, туберкулеза и некоторых венерических болезней.
Тибетские врачи полагали, что препараты из золота не только продлевают жизнь и повышают иммунитет у пожилых людей, но и выводят из организма различные яды, поэтому рекомендовали использовать золото при отравлениях. Кроме того, золото и его соединения считаются эффективным средством при лечении болезней почек, так как стимулируют выведение из организма избыточной жидкости. Серебро, по их мнению, обладает способностью излечивать нагноения и очищать кровь, а также ускорять заживление ран. Препараты из меди очищают гнойные раны, способствуют излечению болезней верхних дыхательных путей и печени. В тибетском трактате «Дзэйцхар Мигчжан» содержатся описания 25 лекарственных препаратов, в состав которых входят металлы.
В медицине Китая металлотерапия является составным элементом акупунктуры. Как полагают сторонники данного метода, введение металлических игл в определенные точки помогает восполнить недостаток металла в организме и восстановить нарушенную циркуляцию энергетических потоков…
Как бы то ни было, металлы довольно быстро проникли в самые разные сферы жизни человека, кардинально изменив все его существование на самой заре человеческой цивилизации.
Рис. 5. Медные браслеты применялись и в лечебных целях
