Доисторические металлы. История металлов

(лат.Ferrum).

Железо можно назвать главным металлом нашего времени. Это химический элемент очень хорошо изучен. Тем не менее ученые не знают, когда и кем открыто железо: слишком давно это было. Использовать железные изделия человек начал еще в начале I тысячелетия до н.э. На смену бронзовому веку пришел железный. Металлургия железа на территории Европы и Азии начала развиваться еще в IX-VII в.в. до н.э. Первое железо, попавшее в руки человека, вероятно, неземного происхождения. Ежегодно на Землю падает больше тысячи метеоритов, часть их железные, состоящие в основном из никелистого железа. Самый большой из обнаруженных железных метеоритов весит около 60 т. Он найден в 1920 г. В юго-западной части Африки. У «небесного» железа есть одна важная технологическая особенность: в нагретом виде этот металл не поддается ковке, ковать можно лишь холодное метеоритное железо. Оружие из «небесного» металла долгие века оставалось чрезвычайно редким и драгоценным. Железо- металл войны, но это и важнейший металл мирной техники. Из железа, как полагают ученые, состоит ядро Земли, и вообще на Земле это один из самых распространенных элементов. На Луне железо найдено в больших количествах в двухвалентном состоянии и самородное. В таком же виде железо существовало и на Земле, пока на ней восстановительная атмосфера не сменилась на окислительную, кислородную. Еще в глубокой древности было открыто замечательное явление – магнитные свойства железа, которые объясняются особенностями строения электронной оболочки атома железа. В древности железо ценилось очень высоко. Основная масса железа находится в месторождениях, которые можно разрабатывать промышленным способом. По запасам в земной коре железо занимает 4 место среди всех элементов, после кислорода, кремния и алюминия. Намного больше железа в ядре планеты. Но это железо недоступно и вряд ли станет доступным в обозримом будущем. Больше всего железа – 72,4% - в магнетите. Крупнейшие в СССР железорудные месторождения – Курская магнитная аномалия, Криворожское железорудное месторождение, на Урале (горы Магнитная, Высокая, Благодать), в Казахстане – Соколовское и Сарбайское месторождения. Железо – блестящий серебристо-белый металл, его легко обрабатывать: резать, ковать, прокатывать, штамповать.

Следующая за каменным веком ступень в развитии человеческой культуры связана с искусством добывать из руды металл и его обрабатывать и называется, поэтому веком металлов. Он подразделяется на древнейший - бронзовый и позднейший - железный, начавшийся в доисторическую эпоху и продолжающийся в наши дни.

На эту высшую ступень человечество переходило от каменных орудий медленно и постепенно, и началом перехода следует считать уменье лить и ковать раскаленный металл. Где имелась в изобилии самородная медь, как в Америке, там и в неолитическую эпоху каменным молотом иди просто камнем ковали из холодного металла различные изделия; метеорное железо также употреблялось для изготовления наконечников стрел и копий, наравне с камнем.

Переход от камня к бронзе и железу происходил в разных странах в разное время и не везде с одинаковой последовательностью. Находки в некоторых местах, напр., в свайных постройках Швейцарии, в Египте и на холме Гиссарлик, где была древняя Троя, последовательно воспроизводят эволюцию неолитической культуры в железную, но в других местах от каменных изделий прямо переходят к железным. Так, в центральной и южной Африке над пластом каменного века непосредственно лежит пласт железной культуры, перенесенной туда в древнейшую эпоху, вероятно, из Египта. Многие современные народы, жившие в каменном веке, прямо перешли в железный век после соприкосновения с европейцами, уже давно пользующимися железом. С другой стороны, доисторическая культурная эпоха металлов постепенно переходит в эпоху историческую, начало которой современная наука отодвигает все дальше и дальше.

Первым металлом, из которого человек начал изготовлять орудия и оружие, была медь, так как она местами встречается в земле в самородном виде. Это применение меди было более или менее продолжительным, смотря по местности, и было вступлением к бронзовому веку. Так как медь очень мягка, то к ней стали прибавлять олово (около 10%) и получили бронзу, сплав с золотистым блеском и достаточной твердости. Вслед за бронзой, а может быть и раньше, началась обработка золота и серебра, но исключительно для украшений. Изделия из меди и бронзы в Старом Свете появились раньше в странах Передней Азии, где имеются и медь, и олово, затем в Египте и позже в Европе. В страны, где не было этих металлов, медные и бронзовые изделия проникали посредством торговли.

Топоры и секиры из меди

Все главные элементы человеческой культуры имеют взаимную органическую связь, и изменения одного из них влекут за собою изменения в материальной обстановке и всем укладе жизни человека. Подтверждением этого могут служить археологические находки в швейцарских свайных постройках.

В переходный период от камня к металлу, кроме каменных изделий, появляются медные инструменты, оружие и украшения; затем появляется бронза, сперва в небольшом количестве, но постепенно занимает господствующее положение. По форме эти медные и даже бронзовые изделия долго не отличаются от каменных, но с течением времени, становятся целесообразнее, разнообразнее и изящнее. Появляются литые или дутые бронзовые топоры (цельты), узкие и широкие долота для плотничьих и столярных работ, пунсоны для выдавливания узоров на металле, ножи со шпеньком для рукоятки, обоюдоострые мечи с ножнами, изящные булавки, браслеты и др. украшения. Благодаря улучшенным, металлическим инструментам явилась возможность отодвигать свайные постройки дальше от берега (на 200 - 300 м) и строить более обширные здания. Сваи построек часто имеют четырехугольную форму, и концы их хорошо обтесаны. Скромные хижины каменного века заменяются прочными и большими домами, служащими приютом не только для человека, но и для домашних животных. Инвентарь этих жилищ, керамические изделия, украшения из золота и янтаря свидетельствуют о стремлении обитателей этих жилищ не только к комфорту, но и к роскоши. Кроме жилых построек, существовали и мастерские, в которых найдены куски бронзы, плавильные тигли, формы и инструменты для отливки и обработки металла. В странах древнего Востока мы найдем еще более крупные и даже грандиозные достижения материальной культуры бронзового века.

В этот период большие успехи сделало земледелие и скотоводство. Мотыжная обработка земли заменяется обработкой плугом, в который впрягаются животные, и, благодаря этому, расширяется площадь возделываемой земли и посевы злаков; в сухих земледельческих областях широко применяется искусственное орошение. В связи с земледелием приняло значительные размеры скотоводство, обеспечивая, таким образом, наибольшую устойчивость сельского хозяйства. Появились новые породы рогатого скота и лошадей, получивших более широкое распространение, крупных собак, изображения которых встречаются на ассирийских памятниках, началось разведение домашней птицы (куры, павлины, гуси, утки). В числе домашних животных в Египте появляется кошка, пользовавшаяся там религиозным почетом, как добрый дух дома; но она долго ограничивалась пределами Египта, не проникая далеко даже вглубь Африки.

В бронзовый век возникает не только речное, но и морское судоходство, развивается торговля, появляются деньги, письменность, искусство и наука, формируются и выступают на историческую сцену народы и государства. Значительная часть истории древнего Востока протекает в пределах бронзового века. В Месопотамии медный век начинается в 6000 года до p. X. у сумиров, положивших начало высокой вавилонской культуре, развитой и дополненной семитами, бронзовый с 4000 г. до 1700 г. до p. X., когда возникло и процветало древне-Вавилонское царство. В Египте медь появляется с 5000 г. вместе с вторжением из Азии семитов, но бронза остается при царях III-XVII династий (1300-1600 г.). О культурных достижениях этого периода можно судить по постройке пирамид (III-V династии) и другим памятникам древнего Египта. К бронзовому веку относится история евреев, начиная с Авраама (2000 г. до p. X.), и финикийских мореходов, изобретателей нашего алфавита. С конца 3-го тысячелетия до 1250 г. до p. X. на острове Крите и берегах Эгейского моря развивается, открытая благодаря исследованиям англичанина Эванса и других археологов, удивительная по своим достижениям в области техники и искусства Критская или Эгейская культура. Под ее влиянием зарождается греческая бронзовая культура (с 2500 г. до p. X.), конец которой совпадает со временем появления поэм Гомера. В Индии и Китае известны археологические находки неолитической, медной и бронзовой эпох, но их хронологию не удалось установить. В Японию бронза попала около 1500 г. до p. X., железо - около 700 г. до p. X. В Америке (в Мексике и Перу) туземцы не были знакомы с железом и употребляли медные и бронзовые орудия, не расставаясь, однако, с каменными. Кроме того, они пользовались для сплавов оловом, свинцом, золотом и серебром (в перуанской бронзе от 5%-10% серебра). Типы и форма американских бронзовых изделий соответствуют европейским. Достижения американской бронзовой культуры были довольно высоки, но все-таки она уступала Старому Свету, так как она не имела домашних животных (за исключением ламы) и ограничивалась мотыжным земледелием.

Железо появилось в Египте и Ассиро-Вавилонии около 1500 г. до p. X., в Европе несколько позже (в конце второго тысячелетия до p. X.).

В Гомеровскую эпоху железо было редкостью и употреблялось только для украшений и только с VI-го века до p. X. в Европе оно окончательно вытесняет бронзу. Причина позднего появления железа не единственно в Европе, но и на более культурном Востоке, заключается в трудности его добывания и обработки. Железо плавится только при температуре 1600° Ц. и с трудом отделяется от руды. Древнейшее железо - мягкое и содержит много шлаков, позже оно становится лучше, а римляне научились превращать его в сталь. Выплавлялось железо в закрытых глиняных печах, где слои руды чередовались со слоями древесного угля, и металл собирался в тиглях на дне печи.

После охлаждения печи железные болванки поступали в дальнейшую обработку.

Начало железного века в Европе называется галльштаттским периодом (1000 -500 г. до p. X.), а последующий период, когда железо окончательно вытеснило бронзу и вошло в полное употребление, называется ла-тенским.

Железный век в Европе, прежде всего, проложил себе дорогу в Италии, где, кроме латинов, с VIII в. начали селиться греческие колонисты, и около 900 г. до p. X. поселился загадочный народ этруски, коренастый, темнокожий, невысокого роста, не походивший ни по наружности, ни по языку, ни на греков, ни на римлян. Полагают, что родина этрусков - Малая Азия и северные острова Эгейского моря. Этрусские древности (живопись, сосуды, изделия из бронзы и железа, развалины укреплений, храмов и т. п.) свидетельствуют о высоком уровне этрусской культуры, оказавшей влияние на римлян.

Этруски и находившиеся у них на службе греки были искусными мастерами по выделке изделий из бронзы и железа. Этруски долго боролись с римлянами, причем железо играло важную роль в этой борьбе: этрусский царь Порсенна, победив римлян, обязал их не обрабатывать железа.

Полную картину высокого уровня культуры в первый период европейского железного века дают археологические находки в Галльштатте, в окрестностях которого с древних времен разрабатывались соляные копи, служившие источником благосостояния обитателей этой местности. Там было исследовано (1846 по 1886 г.) больше тысячи могил, в которых положены были вместе с трупами самые разнообразные вещи. Встречаются изредка каменные изделия, много бронзовых, но железные преобладают. Из железа сделаны мечи и кинжалы (с бронзовой рукояткой), наконечники стрел и копий, топоры, ножи, долота и др. инструменты. Очень изящны украшения и сосуды из бронзы, глиняные сосуды, сделанные от руки, красивой формы, покрытые графитом или раскрашенными орнаментами и рисунками. Все эти находки свидетельствуют о высоком культурном уровне населения, развитой технике, стремлении к роскоши и указывают на отдаленные торговые сношения с севером (янтарь) и югом (вещи в италийском и греческом стиле).

Ла-тенские изделия обозначают полное наступления для западной и средней Европы железного века и его культуры, которая распространялась из Галлии в Германию. Эти изделия в техническом отношении выше галльштаттских и обнаруживают больше стремления к практичности, чем к роскоши. Железные орудия в Ла-тенскую эпоху делаются совершенно необходимыми, и за них платят монетой, чеканка которой представляет подражание греческим и римским монетам. В гончарном деле появляется станок и гончарные печи. В Галлии вырастают укрепленные города, за толстыми стенами которых, в домиках из сырцового кирпича укрывается население.

В Восточной Европе на севере господствует в бронзовом и железном веках отличный от западно-европейского так наз. урало-алтайский стиль, а на юге — скифский (курганы), отражающий греческое влияние.

Мы познакомились с возникновением и развитием первобытной культуры, достижения которой имеют несомненную связь с настоящим и являются исходными пунктами культурного пути современного человечества. Долог и тернист был этот путь, на котором одни народы погибли или отстали, другие далеко ушли вперед. Чем ближе к нашему времени, тем быстрее и дружнее становится эго движение; втягивающее в себя и отставших. История человеческой культуры, поскольку она нам известна, охватывает сравнительно небольшой период времени и открывает человечеству необъятные перспективы. И древнейшие, и новейшие культурные народы, если рассматривать их историю с точки зрения древности человеческого рода вообще, представляют собою лишь крохотные побеги на древнем стволе человечества, корни которого теряются в глубине отдаленнейших периодов жизни земли. А эти века в жизни земли являются опять-таки лишь короткими моментами по сравнению с теми миллионами лет, в которые продолжалось развитие мироздания.

Быстрый поиск по тексту

Категории металлов

К драгоценным или благородным металлам относится ряд веществ, которые обладают повышенной износостойкостью, не подвержены влиянию коррозии и окисления. Кроме того, их драгоценность обуславливается редкостью. Всего насчитывается 8 видов и выделяют:

. Пластичное, не подвергается коррозии, ρ (плотность) = 19320 кг/м3, t плавления – 1064 Сᵒ.
. Обладает тягучестью и ковкостью, обладает высокой отражающей способностью, электрической проводимостью, ρ = 10500 кг/ м3, t плавления – 961,9 Сᵒ.
. Тягучий, тугоплавкий, ковкий элемент, ρ = 21450 кг/ м3, t плавления – 1772 Сᵒ.
. Обладает мягкостью и ковкостью, имеет серебристо-белый цвет, наиболее легкий, плавкий, пластичный элемент, не поддается коррозии, ρ =12020 кг/ м3, t плавления – 1552 Сᵒ
. Твердость и тугоплавкость выше среднего, отличается своей хрупкостью, не поддается воздействию щелочей, кислот и их смесей, ρ = 22420 кг/ м3, t плавления – 2450 Сᵒ
. Внешне схож с платиной, однако, имеет большую твердость, хрупкость и тугоплавкость, ρ = 12370 кг/ м3, t плавления – 2950 Сᵒ.
Родий. Твердость выше среднего, тугоплавкий, хрупкий, имеет высокую отражательную способность, не подвергается воздействию кислот, ρ = 12420 кг/ см3, t плавления – 1960 Сᵒ
Осмий. Тяжелый, имеет повышенную тугоплавкость, твердость выше среднего, хрупкий, не поддается воздействию кислот, ρ = 22480 кг/ м3, t плавления – 3047 Сᵒ.

Схожие по своему химическому строению и по цвету(серебристо-белый) элементы. Насчитывается 17 видов этих металлов. Они были обнаружены в 1794 году в Финляндии, химиком Юханом Гадолином. К 1907 году этих элементов стало уже 14. Современное же название «редкоземельный» было присвоено данной группе к концу 18 века. Долгое время ученые предполагали, что элементы, относящиеся к этой группе, редко встречаются. Известны такие редкоземельные металлы:

Тулий;

Что касается химических свойств, то металлы образуют тугоплавкие и не растворимые в воде оксиды.

Первое освоение металлов

IV тысячелетие до нашей эры принесло человечеству судьбоносные изменения. Наиболее важным процессом стало освоение металлов. В это время человек обнаруживает такие металлы как медь, золото, серебро, свинец и олово. Наиболее быстро была освоена медь.

Изначально металл добывался из руды методом обжига на открытом огне. Эта техника была освоена примерно в VI-V тысячелетии до нашей эры на территории Индии, Египта и Западной Азии. Наиболее широко медь применялась для изготовления орудий труда и оружия. Придя на смену каменным орудиям, медь значительно облегчила труд человека. Изготавливали предметы труда при помощи глиняных форм и расплавленной меди, ее заливали в формы и ждали пока она остынет.

Кроме того, освоение меди дало новый виток в развитии общественного строя. Это положило начало расслоению общества по благосостоянию. Медь стала признаком богатства и благополучия.

К V тысячелетию человек знакомится с драгоценными металлами, а именно с серебром и золотом. Ученые предполагают, что первым был медно серебряный сплав, он назывался биллон.

Изделия из данных металлов являются находками древних захоронений. В древние времена эти элементы добывали в Египте, Испании, Нубии, на Кавказе. В России также происходила добыча, во II-III тысячелетии до нашей эры. Если металлы добывались из россыпей, то их промывали песком на подстриженных шкурах животных. Чтобы добыть металл из руды, ее нагревали, она трескалась, затем ее дробили, истирали и промывали.

В Средневековье добывалось по большей части серебро. Большая часть добычи производилась в Южной Америке (Перу, Чили, Новая Гранада), Боливии, Бразилии.
В начале ХVI века жители Испании обнаружили платину, которая очень напоминала серебро и поэтому его уменьшительно-ласкательной версией испанского слова «plata» – «platina», что в переводе значит – маленькое серебро или серебришко. С научной точки зрения платина рассмотрена в 1741 году Уильямом Уотсоном.

1803 год – открытие палладия и родия. В 1804 – иридия и осмия. Еще через четыре года открыт вестий, в последствии переименованный в рутений.

Что касается редкоземельных металлов, то до 60-х годов ХХ века они не были интересны в научных сообществах. Однако, именно в это время возникает технология выделения чистых металлов. Тогда же выяснились мощные магнитные свойства этих металлов. Со временем стало возможным выращивание монокристаллов этих металлов. Сегодня редкоземельные металлы позволяют производить множество предметов быта, без которых человек не представляет свое существование, например, энергосберегающие лампы. А также военную и автомобильную технику.

Современная добыча драгоценных металлов

В современное время наиболее ценным металлом считается золото. Именно его добыче уделяется наибольшее количество ресурсов. Первые «золотые жилы» были освоены на территории Африки, Азии и Америки.

Сегодня золото добывается в Южной Америке, Австралии и Китае. Россия является одной из наиболее масштабных золотодобывающих стран и занимает четвертое место в мире. Добыча ведется 16 компаниями в Магадане, Амурской области, Хабаровской области, в Красноярском крае, в Иркутской области и на Чукотке.

Методы добычи

До тех пор, пока не была придумана современная технология добычи драгоценных металлов, они добывались вручную. И сказать, что это крайне трудоемкий процесс, значит, ничего не сказать.

Итак, современные процессы золотодобычи:

Просеивание. Такой вид добычи золота был популярен во времена «золотой лихорадки» в Америке. Этот метод требовал больших усилий, терпения и навыков. Основными инструментами были сита, ведра с решетками на дне или мешки. Для того, чтобы найти хоть каплю золота человек заходил в реку по пояс, зачерпывал воду и выливал ее на сито и в ведро с решетчатым дном. Таким образом, на его поверхности оставались крупные камни и золотые частицы. При этом сито или решетчатое дно нужно было постоянно удерживать на поверхности, чтобы вымыть ненужные камни, песок и воду и оставить лишь частицы драгоценного металла. Сегодня данный метод редко используется.
Добыча из золотоносной руды. Это также ручной способ добычи. Здесь инструментами служили лопата, молоток для раздробления руды и кирка. Данный способ предполагает лазанье по горам, рытье грунта, траншей и шахт. Такая добыча велась преимущественно на территории России.
Промышленный метод. Благодаря развитию науки и открытию определенных химических соединений, скорость добычи значительно увеличилась, а также стала применяться мелкая и крупная техника. Этот процесс ведется автоматически и практически не требует человеческого внедрения.

Промышленная добыча в свою очередь делится на:

Альмагальмирование. Смысл данного метода заключается во взаимодействии ртути и золота. Ртуть имеет свойство притягивать и обволакивать драгоценный металл. Для обнаружения металла, руду засыпают в бочки, на дне которых находится ртуть. Золото притягивалось к ртути, а остальная, опустошенная руда отбрасывается. Этот метод пользовался спросом и был эффективен в середине 20 века. Он считался достаточно дешевым и простым. Однако, ртуть все же является токсичным элементом и поэтому от метода отказались. Прилипшие частицы драгоценного металла не всегда до конца удавалось отделить от ртути, что не является практичным и приводит к потере части добытого металла.
Выщелачивание. Этот метод производится при помощи цианида натрия. При помощи этого элемента частицы драгоценного металла переходят в состояние водорастворимых цианистых соединений. После этого при помощи химических реагентов их снова возвращают в твердое состояние.
Флотация. Существуют такие разновидности золотоносных частиц, которые не поддаются воздействию воды и не промокают. Они плавают на поверхности, как воздушные пузырьки. Такую разновидность породы дробят, затем заливают жидкостью или маслом сосны и перемешивают. Необходимые золотые частицы всплывают подобно воздушным пузырькам, их очищают и получают конечный результат. Если речь идет о промышленных масштабах, то сосновое масло заменяется воздухом.

Современные технологии обработки

Существует два способа обработки драгоценных металлов.

Литье

Этот способ является относительно простым. И действительно, все что потребуется, это залить расплавленный металл в заранее заготовленную форму, которая изготовлена из меди, свинца, дерева или воска. После полного остывания, изделие извлекается из формы, полируется.

Для размягчения металла используются специальные плавильные печи. Они бывают индукционные и муфельные.

Индукционная печь считается наиболее популярным и функциональным видом плавления. В ней нагрев происходит благодаря воздействию вихревых токов.
Муфельная печь позволяет нагревать определенные материалы до заданной температуры.

Муфельные печи делятся на различные виды в зависимости от типа нагревательного элемента (электрические, газовые), от защитного режима обработки (воздушные, с газовой атмосферой, вакуумные), от типа конструкции (вертикальная загрузка, колпаковые, горизонтальная загрузка, трубчатые).

Чеканка

Этот способ считается более сложным. Здесь металл не плавят, а разогревают до необходимого для дальнейшей работы состояния. Далее, при помощи молотков, на свинцовой подложке размягченное сырье превращают в тонкий пласт. Далее, будущему изделию придают необходимую форму.

Применение и виды изделий

Первое, что приходит на ум, если речь идет о применении драгоценных металлов – ювелирная промышленность. Сегодня мы видим изобилие различных ювелирных украшений и изделий на любой вкус. Это, как украшения, так и предметы быта, например, изделия для сервировки стола, посуда. Каждое ювелирное изделие имеет клеймо, которое соответствует подлинности и определенной пробе. Однако, это лишь малая часть сферы использования драгоценных металлов.

Их использование востребовано в автомобильной сфере.

Без платины, иридия, палладия, золота не обойтись в медицинской сфере. Медицинские иглы яркий тому пример. Также на основе белого металла изготавливаются протезы, различные инструменты, детали, препараты.

Кроме того, при помощи ценных металлов изготавливаются высокопрочные и устойчивые аппараты в электротехнической сфере. Например, антикоррозийные приборы и константные к образованию электрической дуги приборы. Каталитические свойства платины используются при производстве серной и азотной кислоты. Формалин изготавливается при помощи химических свойств аргентума. Без золота трудно представить нефтеперерабатывающую сферу.

Более прочные металлы используются для выплавления деталей, задействованных в более агрессивных условиях. Например, когда речь идет о работе с высокими температурами, агрессивными химическими реакциями, электричеством и прочим.

Также напыления этих металлов используют для покрытия других. Это помогает избавиться от коррозий, наделяет защитными свойствами присущими драгоценным металлам.

Ценообразование

Цену на драгоценные металлы предопределяют множество процессов, среди которых технические, фундаментальные и спекулятивные. Однако, наиболее важным фактором является спрос и предложение. Именно от этого фактора отталкиваются при формировании цен на драгоценности. Спрос формируют покупатели. Они используют металлы в различных промышленностях – медицинской, машиностроительной, радиотехнической, ювелирной. Также наличие изделий из драгоценных металлов зачастую определяет принадлежность человека к определённому статусу. Наиболее популярным среди прочих является золото. Это связано также с тем, что каждое государство имеет свой золотой запас, и его масштаб частично определяет весомость государства на мировой арене.

Согласно данным Центрального Банка Российской Федерации стоимость одного грамма золота составляет – 2686,17 руб., серебро – 31,78 руб./ грамм, платина – 1775, 04 руб./ грамм, палладий – 2179, 99 руб./ грамм.

Цель. Расширить и углубить знания учащихся о металлах, сформировать у них интерес к химии, умение работать с дополнительной литературой, развивать мышление, обосновывать выводы, развивать коммуникативные способности, формировать мировоззренческие понятия.

Оформление. Таблица “Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева”; коллекция некоторых металлов и сплавов, проектор, экран для мультимедийной презентации.

Вступление ведущего.

1-я страница - “Великий труженик”. (Железо).

2-я страница - “Древнейший и заслуженный”. (Медь).

3-я страница - “Серебряная вода”. (Ртуть).

4-я страница - “Погубивший Рим”. (Свинец).

5-я страница - “Металл, болеющий... чумой”. (Олово).

6-я страница - “Мерило стоимости”. (Серебро).

7-я страница - “Царь металлов - металл царей”. (Золото).

Действующие лица.

Ученики-докладчики.

Ведущий. Много веков металлы верно служат человеку, помогая ему покорять стихию, овладевать тайнами природы, создавать замечательные машины и механизмы.

Богат и интересен мир металлов. Среди них встречаются старые друзья человека: медь, железо, свинец, ртуть, золото, серебро, олово. Эта дружба насчитывает уже тысячи лет. Но есть и такие металлы, знакомство с которыми состоялось лишь в последние десятилетия.

Еще в глубокой древности человеку были известны семь металлов. Семь металлов древности соотносили с семью известными тогда планетами и обозначали символическими значками планет. Знаки золота (Солнца) и серебра (Луны) понятны без особых пояснений. Знаки же других металлов считались атрибутами мифологических божеств: ручное зеркало Венеры (медь), щит и копье Марса (железо), трон Юпитера (олово), коса Сатурна (свинец), жезл Меркурия (ртуть).

Семь металлов создал свет,
По числу семи планет.
Дал нам космос на добро
Медь, железо, серебро,
Злато, олово, свинец.
Сын мой, сера – их отец.
И спеши, мой сын, узнать:
Всем им ртуть – родная мать.

Свойства металлов чудесны, разнообразны. Ртуть, например, не замерзает даже на морозе, а вольфрам не боится самых жарких объятий пламени. Литий мог бы быть отличным пловцом: ведь он вдвое легче воды и при всем желании не сможет утонуть, а осмий - чемпион среди металлов-тяжеловесов - камнем пойдет ко дну. Серебро “с удовольствием” проводит электрический ток, а у титана явно “не лежит душа” к этому занятию: его электропроводность в 300 раз ниже, чем у серебра. Железо мы встречаем на каждом шагу, а гольмий содержится в земной коре в таких мизерных количествах, что даже крупицы этого металла стоят баснословно дорого: чистый гольмий в несколько сот раз дороже золота.

Но как ни различны свойства этих элементов, их роднит то, что все они принадлежат к одной большой семье металлов. Сегодня мы познакомимся лишь с некоторыми из них - старыми друзьями человека.

Откроем 1-ю страницу нашего журнала. Она называется “Великий труженик”.

Как важен этот нам металл,
В металлургии он одним из главных стал.
Знаком с железом даже древний человек:
Когда-то до нашей эры начался
И продолжается сейчас железный век.
Ведь до сих пор использует успешно железо
Наш современный человек.
Руда железная нам издавна известна
И выплавкой могучей стали интересна.
Сегодня железо - от транспорта до тонкой техники,
От иголки и до космических кораблей –
Во многих областях металла нет нужней.
А в организме важен нам белок гемоглобин,
За перенос О 2 ведь отвечает он один,
Без кислорода жизни нет на свете –
Об этом знают даже маленькие дети.

1-й ученик. А задумывался ли кто-нибудь из вас, что было бы, если все железо исчезло на земле и не осталось бы ни одного грамма этого элемента?

“...На улицах стоял бы ужас разрушения: ни рельсов, ни вагонов, ни паровозов, ни автомобилей... не оказалось бы, даже камни мостовой превратились бы в глинистую труху, а растения начали бы чахнуть и гибнуть без живительного металла.

Разрушение ураганом прошло бы по всей земле, и гибель человечества сделалась бы неминуемой. Впрочем, человек не дожил бы до этого момента, ибо, лишившись трех граммов железа в своем теле и в крови, он бы прекратил свое существование раньше, чем развернулись бы нарисованные события. Потерять все железо - пять тысячных процента своего веса - было бы для него смертью!” Эту картину нарисовал академик А.Е. Ферсман.

Ученые предполагают, что первое железо, попавшее в руки человека, было метеоритного происхождения. Не случайно на некоторых древних языках железо именуется “небесным камнем”. Уже в древности из этих небесных тел, поскольку они были прочными и твердыми, изготавливались различные предметы. Изменялась и стоимость железа. Когда начался железный век, этот металл ценился дороже золота. В “Одиссее” говорится, что победителю игр, устроенных Ахиллесом, была назначена награда: кусок золота и кусок железа. Но с развитием металлургии стоимость железа неуклонно снижалась, а его роль в жизни человеческого общества все больше возрастала. Очевидно, железный век длится и по сей день, т.к. более 90% всех используемых человеком сплавов – это сплавы на основе железа. Одной из самых почетных профессий во все времена считалась профессия кузнеца. Чистое железо способно быстро намагничиваться и размагничиваться, поэтому его применяют для изготовления трансформаторов, электромоторов, мембран микрофонов. Основная масса железа используется в виде сплавов – чугуна и стали.

Железо – это биогенный элемент. Оно играет важную роль в жизни практически всех организмов, за исключением некоторых бактерий. При недостатке железа в растениях понижается образование хлорофилла, что нарушает процесс фотосинтеза. Железо входит в состав гемоглобина, миоглобина, различных ферментов и других сложных белковых комплексов, которые находятся в печени и селезенке. Железо стимулирует функцию кроветворных органов. В организм железо поступает вместе с пищей. У человека и животных при недостатке железа развивается анемия (малокровие). Как правило, поступающего с пищей железа вполне достаточно, но в некоторых случаях (анемия, а также при донорстве крови) необходимо применять железосодержащие препараты и пищевые добавки (гематоген, ферроплекс).

Ведущий. От металла-труженика перейдем ко 2-й странице устного журнала, она называется “Древнейший и заслуженный”. Речь пойдет о красном металле - меди.

2-йученик.С медью человек познакомился примерно 6-7 тыс. лет тому назад, когда полированный камень с хорошо приделанной рукояткой стал заменяться орудием из меди, а затем и из бронзы. Знакомство человека с медью и бронзой ознаменовано в истории культуры человеческого общества началом медного и бронзового века. Богатые месторождения меди находятся на Урале, в Казахстане, Закавказье, Сибири, Заполярье, США, Чили, Перу, Канаде, ЮАР, Замбии. Несметные сокровища волшебных камней-самоцветов таят в себе недра седого Урала. Но, пожалуй, ни с одним из них не связано столько легенд и сказаний, как с малахитом. Воспетый П.П. Бажовым, этот чудесный, зеленый камень с неповторимым узором золотые руки мастеров-камнерезов превращали в изумительные по красоте изделия.

Быть может, не все знают, что малахит является одним из минералов меди - металла, с которым неразрывно связана вся история цивилизации.

Пластичная красавица, с трудом она расплавится,
Имеет желто-красный цвет
И знает сплавов главных рецепт,
И в медный век, и в бронзовый –
С давних пор медь – госпожа,
Дана для памятников и скульптур
Она на долгие года.

Медь – главный металл электротехники. Около 50% получаемой меди используется в электротехнической промышленности, остальная медь применяется в машиностроительном деле, для изготовления химической аппаратуры (холодильники, вакуум-аппараты, котлы, змеевики и т.д.), расходуется на изготовление сплавов на базе цветных и черных металлов, синих и зеленых красок, препаратов для борьбы с вредителями сельского хозяйства и в медицине.

В XII и XIII вв. в России медь потреблялась главным образом на изготовление колоколов, монет, домашней утвари, а несколько позднее – в кораблестроении и пушечном деле. Русские мастера достигли изумительных успехов. Знаменитый Царь-колокол, отлитый из бронзы Иваном Федоровичем и Михаилом Ивановичем Маториными, весил 12327 пудов. Вес этого колокола был в 3 раза больше веса колокола, находившегося в Киото (Япония), и почти в 4 раза больше пекинского колокола, которые считались в то время самыми большими в мире.

Другим ярким историческим примером, свидетельствующим о широком использовании бронзы в средние века, является Царь – пушка, отлитая в 1586 г. Она сохранилась до наших дней и поражает своими размерами: диаметр ствола – 89 см, общая длина – свыше 5 м, вес – 2400 пудов. Творцом этой замечательной пушки был русский литейщик Андрей Чохов.

А знаете ли вы, что из представителей животного мира наибольшие количества меди содержат осьминоги, каракатицы, устрицы и некоторые другие моллюски. В крови ракообразных и головоногих медь играет ту же роль, что железо в крови других животных.

У человека медь содержится главным образом в мозге и печени. Ежедневная потребность человеческого организма - примерно 0,005 г этого элемента. При недостаточном поступлении меди с пищей у человека развивается малокровие, появляется слабость. При соприкосновении с кожей медь снимает воспалительные процессы, успокаивает боль, оказывает местное бактерицидное воздействие, стимулирует защитные силы организма, помогает избежать инфекционных заболеваний и рассасывает доброкачественные опухоли. Также медь хорошо действует на сердечно-сосудистую систему, предупреждает тромбофлебит и излечивает многие хронические болезни. В Сирии и Египте новорожденным для профилактики рахита и эпилепсии надевают медные браслеты.

Иду на мелкую монету,
В колоколах люблю звенеть,
Мне ставят памятник за это
И знают: имя мое – медь!

Ведущий. Давно стал достоянием истории медный век, но человек не расстается с медью - своим старым и преданным другом. А мы перейдем к 3-й странице устного журнала, которая называется “Серебряная вода”.

2-й ученик. Свыше двухсот лет назад Ломоносов дал простое и ясное определение понятия “металл”. Он писал: “Металлы - тела твердые, ковкие, блестящие”. Лишь один металл является исключением из общего правила, он находится и жидком состоянии. Вы, конечно, догадались, что это ртуть? Название “серебряная вода” - это перевод латинского названия ртути - гидраргирум.

Ртуть - самая тяжелая из всех известных жидкостей: ее плотность 18,6 г/см 3 . Это значит, что литровая бутылка ртути весит больше, чем ведро с водой (больше 13 кг).

Ртуть известна еще с древних времен. Мало распространена в природе, в основном встречается в виде минерала киновари. Древние китайцы называли главную руду ртути киноварь “кровью дракона”. Ртуть играла видную роль у алхимиков в их безнадежных поисках способа превращения неблагородных металлов в золото, они называли ртуть меркурием.

Ртуть испаряется при комнатной температуре, пары ее очень ядовиты! Поэтому следует соблюдать особую осторожность при работе с ртутью и ртутными приборами, особенно термометрами. Ее используют для изготовления барометров, манометров и специальной научной аппаратуры. Сплавы ртути с другими металлами называются амальгамами. Амальгамы серебра, золота и олова применяются в стоматологии. Ртуть используется как катализатор в органическом синтезе, для производства ламп дневного света, кварцевых ртутных ламп и т.д. Широкое применение находят соединения ртути: цианат ртути (гремучая ртуть) – как взрывчатое вещество для детонаторов; иодид ртути – в качестве бактерицидного вещества; сульфид ртути (киноварь) – как краска красного цвета; хлорид ртути (I) (каломель) – для изготовления каломельного электрода и как катализатор; хлорид ртути (II) (сулема) – как дезинфицирующее вещество в медицине, в сельском хозяйстве для протравливания семян, в фотографии, для крашения тканей, как катализатор в органическом синтезе и т.д. (Сулема – сильнейший яд!)

Ведущ и й. Познакомившись с “серебряной водой”, мы откроем 4-ю страницу, которая называется “Погубивший Рим”.

4-й ученик. Всем известно, что Рим спасли гуси. Бдительные птицы своевременно заметили приближение неприятельских войск и резкими криками сигнализировали об опасности. А вот что погубило Рим?

Некоторые американские ученые-токсикологи считают, что в падении Рима повинно отравление жителей свинцом. По их мнению, использование посуды, оправленной в свинец, и свинцовых косметических средств обусловило быстрое вымирание римской аристократии, средняя продолжительность жизни которой не превышала 25 лет. Люди же низших сословий, хоть и не имели дорогой посуды, пользовались знаменитым водопроводом, трубы которого были сделаны из свинца.

Разумеется, не только свинец был виноват в том, что империя чахла, существовали более серьезные причины. И все же доля истины в рассуждениях американских ученых есть: обнаруженные при раскопках останки древних римлян содержат большие количества свинца.

Свинец используют для изготовления защитных оболочек электрических кабелей, оборудования для производства серной кислоты. Сплавы свинца идут на изготовление подшипников, аккумуляторов, применяют как основу для изготовления типографского металла. Свинец хорошо поглощает гамма-излучение и используется для защиты от него при работе с радиоактивными веществами (свинцовые экраны и т.д.).

Широкое применение находят оксиды свинца: оксид свинца (II) PbO – для изготовления ячеек аккумуляторных пластин, некоторых сортов свинцового стекла; Pb 3 O 4 – сурик – в стекольной промышленности, как пигмент при приготовлении масляных красок, защищающих железные и стальные конструкции от коррозии; диоксид свинца PbO 2 – в свинцовых аккумуляторах.

Разнообразно применение различных солей свинца: основной карбонат свинца – свинцовые белила – как белый пигмент в производстве красок; хромат свинца – желтый крон – в качестве пигмента; тетраэтилсвинец – добавляют к бензину для предотвращения детонации в автомобильных двигателях.

Ведущий. А знаете ли вы, что вплоть до XVII в. свинец нередко путали с оловом? Олово называли Plumbum album (свинец белый), а свинец - Plumbum nigrum (свинец черный). Сколько интересных историй связано с оловом! Давайте откроем 5-ю страницу устного журнала, которая посвящена олову и называется “Металл, болеющий... чумой”.

5-й ученик. В 1910 г. английский полярный исследователь капитан Роберт Скотт снарядил экспедицию, целью которой было достичь Южного полюса. Много трудных месяцев передвигались отважные путешественники по снежным пустыням антарктического материка, оставляя на своем пути небольшие склады с продуктами и керосином - запасы на обратную дорогу.

В начале 1912 г. экспедиция, наконец, достигла Южного полюса, но оказалось, что на месяц раньше здесь побывал норвежский путешественник Р. Амундсен. Однако главная беда поджидала Р. Скотта на обратном пути. На складах, которые они оставили, не оказалось керосина, он весь вытек. Продрогшим людям нечем было согреться и неначем было приготовить пищу. Вскоре Роберт Скотт и его друзья погибли. В чем же крылась причина исчезновения керосина? Почему тщательно подготовленная экспедиция закончилась трагически? Причина оказалась простой: жестяные банки с керосином были запаяны оловом, а на морозе олово “заболевает”: блестящий металл превращается в серый порошок. Это явление, называемое “оловянной чумой”, и сыграло роковую роль в судьбе экспедиции.

Олово широко применяется для нанесения защитных покрытий (лужения) на железо, иногда на медь и др. 40% олова используется для покрытия им изделий из железа, соприкасающихся с продуктами питания, например, консервных банок. Олово рекомендуется для лечения диабета, астмы, респираторных инфекций, анемии, а также кожных, легочных заболеваний и болезней, связанных с застаиванием жидкости в организме.

Большое количество олова используется в виде сплавов с другими металлами. Основной сплав олова с медью – бронза, известный еще с древних времен. Из бронзы отливают памятники. Сплав олова с сурьмой и медью идет на изготовление подшипников, сплав олова со свинцом применяется для пайки в качестве припоя, сплав, состоящий из 75% олова и 25% свинца, идет на изготовление оловянной посуды. Сульфид олова SnS 2 используют как краску для позолоты дерева (сусальное золото).

Ведущий. Иногда олово называют за серебристо-белый цвет и блеск “соперником серебра”. Вот и книга об олове так и называется “Соперник серебра”. Теперь мы познакомимся с самим серебром - одним из представителей благородных металлов. Следующую, 6-ю страницу назвали “Мерило стоимости”.

6-й ученик. Знаете ли вы, как и когда родился на свет рубль? Рубль появился в XIII в. - удлиненный брусок серебра, весивший примерно 200 г. Предполагают, что из серебра отливали длинный и узкий слиток, а затем зубилом рубили его на части - гривны. Эти гривны и называли рублевыми, или просто рублями. Позднее стали чеканить деньги, а в XVI в. была создана единая для всего Русского государства денежная система. В то время в России ходили серебряные деньги. Серебра своего не было, его закупали за границей (русские монеты отливали из иностранных монет). Серебро издавна применяли и в ювелирном деле: из него изготовляли пудреницы, портсигары, табакерки, чайные и столовые сервизы и другие предметы роскоши.

С тех пор как в 1839 г. французский художник и изобретатель JI.Ж. Дагер разработал способ получения изображения на светочувствительных материалах, серебро неразрывно связало свою судьбу с фотографией. С середины XIX в. и по сей день серебро используется для производства зеркал. Многие применения серебра связаны с тем, что оно “самый-самый” металл: самый тепло- и электропроводный, имеющий самый высокий металлический блеск, один из самых пластичных.

Серебром покрывают поверхность электрических контактов в радиоприемниках, телевизорах, музыкальной и видеоаппаратуре. Серебро используется в качестве катализатора в органическом и неорганическом синтезе. Ионы серебра уничтожают бактерии и даже в незначительной концентрации стерилизуют питьевую воду. В медицине используют коллоидные растворы серебра, стабилизированные специальными добавками, - колларгол, протаргол и др., оказывающие эффективное антисептическое действие – для дезинфекции слизистых оболочек. По индийской традиции, тонкие полоски серебра постоянно употребляют с пищей для предупреждения кишечных инфекций.

Из-за своей мягкости серебро применяют в основном в виде сплавов: сплавы с медью применяют для изготовления ювелирных изделий, монет, лабораторной посуды; сплав с никелем – для изготовления серебряно-никелевых аккумуляторов.

Разнообразно использование солей серебра: нитрат серебра – ляпис – в производстве фотоматериалов, для изготовления зеркал, в гальванотехнике, в медицине, для изготовления несмываемых чернил.

А знаете ли вы, что название одной из стран Южной Америки - Аргентины - связано с серебром? Что в XVIII в. ходили фальшивые деньги, которые были ценнее настоящих, так как содержали больше серебра, чем государственные.

Быть символом не каждому дано,
Но именем моим не без причины
Назвали руки, дождь, тельца, руно,
Сечение и мнений середину.
И в честь меня был назван даже век,
Когда был очень счастлив человек.
Что нынче в имени моем? А встарь
Считали все, что я – металлов царь.

И последний металл, с которым тесно связана история развития человечества, - золото. 7-я страница устного журнала называется “Царь металлов - металл царей”.

7-й ученик. Золото! Ни один другой металл не играл столь зловещей роли в многовековой истории человечества. За право владеть им велись кровопролитные войны, уничтожались целые государства и народы, совершались тяжкие преступления. Много горя, страданий и мук принес людям этот красивый желтый металл... История золота - это история цивилизации. Первые крупицы этого металла попали в руки людей несколько тысячелетий назад, и тогда же он был возведен человеком в ранг драгоценного.

Средние века ознаменовались пышным расцветом алхимии, ставшей повальным увлечением, которому отдавались и стар, и млад. Попытки превратить в золото другие металлы предпринимались с давних пор, но никогда прежде они не носили столь массового характера.

Чистое золото очень мягкий и пластичный металл. Кусочек его величиной со спичечную головку можно вытянуть в проволоку длиной более трех километров или расплющить в прозрачный голубовато-зеленый лист площадью 50 м 2 . Если царапнуть ногтем по чистому золоту, на нем останется след. Поэтому золото, идущее на ювелирные изделия, обычно содержит добавки меди, серебра, никеля и других металлов, придающих ему прочность.

Одно из самых важных свойств золота - исключительная химическая стойкость. На его не действуют ни кислоты, ни щелочи. Лишь грозная “царская водка” способна растворить золото. Купола церквей золотили из-за химической стойкости и простоты механической обработки золота. Современная космическая техника использует контактные сплавы золота с палладием, платиной, вольфрамом, цирконием и т.д. Золото и его сплавы стали конструкционным материалом не только для миниатюрных радиоламп и контактов, но и для гигантских ускорителей элементарных частиц. Золото в сплавах с серебром или медью применяется для изготовления зубных протезов. В медицинской практике применяются органические и неорганические соединения золота, радиоактивные изотопы золота для лечения ряда заболеваний, в том числе и онкологических.

Этот драгоценный металл улучшает эластичность кожи, замедляет ее старение. Золото входит в состав препаратов, которыми лечат кожные болезни, артриты, а также другие ревматические и аутоиммунные заболевания. Медики объясняют, что золотосодержащие лекарства блокируют белок, который отвечает за эти болезни. Для сохранения молодости золото применяется и в пластической хирургии.

Ведущий. Таким образом, сегодня мы с вами познакомились с областями применения, основанными на важнейших свойствах металлов, интересными историями, связанными с ними.

Итак, давайте еще раз посмотрим, о каких металлах сегодня мы вели разговор.

Медь, серебро, золото, железо, свинец, олово и ртуть – это те металлы, с которыми древний человек познакомился раньше других.

Конечно, сейчас на нашей планете с металлами могут конкурировать пластмассы, но, несмотря на это, роль металлов в важных областях промышленности, а также жизнедеятельности человека никогда не уменьшится.

Металлы разные на свете,
И знать о них должны и взрослые, и дети.
Одни здоровье и покой наш берегут,
Другие к могуществу страну ведут…
Везде металлы на планете: и там, и тут,
И новые истории о них вас ждут…

(Внеклассное мероприятие сопровождается показом презентации)

Литература

Аликберова Л.Ю. Занимательная химия. – М.: “АСТ-ПРЕСС”, 2002. - 560 с.
Енякова Т.М. Внеклассная работа по химии. – М.: Дрофа, 2005. – 173 с.
Ивич А. 70 богатырей. – М.: “Детская литература”, 1986.
Популярная библиотека химических элементов. – М.: Издательство “Наука”, 1977. 2 т.
Химия. Справочник школьника. – М.: Филологическое общество “Слово”, 1995.
Геригановская Е.В. Путешествие по стране “Металлы” // Химия, № 4-2012, с. 39-40.
Данина Е.Н. Металлы на страже здоровья.// Химия, №12-2010, с. 45-46.
Ледовская Е.М. Урок