Роль металлов в истории человечества и применение их сплавов.

На протяжении многих веков металл является верным спутником человеческой цивилизации в её развитии, начиная с древнейших времен, с изготовления самых примитивных оружий и орудий труда. Металлы известны с древних времен, однако, они не получили широкого применения, пока их не научились обрабатывать. Уровень развития современного производства дал возможность повысить качество изделий из металлопроката и расширить сферу его применения.

В истории человечества по интенсивности и длительности применения соответствующего материала выделяют каменный, медный, бронзовый и железный века.

Каменный век – период развития человечества, когда оружие и орудия труда изготавливались из камня, дерева и кости ( 2милл.- IV тыс. до н.э.)

Медный век - переходный период от каменного к бронзовому веку (IV-III тысячелетия до н.э.) –появились первые орудия труда из металлов.

Бронзовый век – исторический период, сменивший энеолит и характеризующийся распространением металлургичной бронзы, бронзовых орудий труда (III-II тысячелетия до н.э.)

Железный век - период в развитии, наступивший с распространением металлургии железа и изготовлением железных оружий и орудий труда (с I тысячелетия до н.э. по сей день)

С последующим подразделением на этапы археологическая периодизация незаменима при исследовании дописьменных обществ.

Обратите внимание, что медь – это первый металл, который стали использовать для изготовления оружия и орудий труда.

Почему медь, а не железо, ведь, казалось бы, железо гораздо более распространенный металл, чем медь в природе. Массовая доля железа в природе составляет около 4 % , а меди всего 0,005 тысячная доля %.

Дело в том, что железо в самородном виде встречается крайне редко. Железо с древнегреческого расшифровывается как « звездный», то есть самородное железо может входить только в состав осколков метеоритов, упавших на землю из космоса.

Медь же встречается в самородном виде гораздо чаще в природе. Во-вторых, медь достаточно просто получить из медной руды. Ну вот представьте, если мы возьмем (черный порошок оксида меди 11) СuO, и нагреем его с углем на открытом пламени, то через некоторое время этот порошок станет красного цвета, то есть образуется медь.

И тогда мы можем легко представить, как люди в древности могли получать медь из медной руды только на костре.

Следующий период Бронзовый век.

Бронза – это сплав меди с оловом. Бронза по сравнению с медью имеет ряд преимуществ: она тверже и прочнее.

Где-то с середины I тысячелетия до нашей эры начинается Железный век.

Его начало обусловлено тем, что люди научились добывать железо.

Таким образом, использование металлов стало условием, предопределившим развитие цивилизации, ведь возросла производительность труда, а значит некоторые люди могли освободиться например, для управления государством, занятия ремеслом , искусством .

Серебро и золото тоже широко применялись с древних времен, причем эти металлы часто использовались в качестве эквивалента обмена.

Стоит отметить, что серебро и золото широко используются в современной технике, потому что драгоценные металлы незаменимы, как материал для электрических контактов из-за своей высокой электропроводности. Поэтому компьютеры, телевизоры, телефоны, автомобили, холодильники, микроволновые печи содержат в большей или меньшей степени этот драгоценный металл.

Какие же свойства металлов позволяют так широко их использовать? В первую очередь, это особенности их физических свойств:

Ковкость и пластичность. Это объясняется особенностью металлической связи , так как ионы в металлической решетке непосредственно не связаны друг с другом , то отдельные слои их могут свободно перемещаться один относительно другого. Это свойство металлов используют при их механической обработке.

1) Тепло- и -электропроводность. Металлы - отличные проводники теплоты и электричества .Это обусловлено наличием в металлических решетках свободно перемещающихся электронов, которые в электрическом поле приобретают направленное движение

2) Твердость (у некоторых металлов). По твердости металлы сравнивают с алмазом , твердость которого принята за 10. Самыми мягкими являются щелочные металлы , а самым твердым – хром .

Но и некоторые особенности химических свойств также обусловили широкое применение металлов.

Это неспособность некоторых металлов взаимодействовать с окружающей средой, то есть относительная химическая инертность.

На данном этапе развития цивилизации наиболее широко применяется металл – это железо. Чистое железо обладает невысокой твердостью. Поэтому чаще всего используют его сплавы с углеродом.

Это чугун, в котором содержание углерода более 2%, и стали, содержащие менее 2% углерода.

Эти сплавы очень широко используются в настоящие время.

Чугун, из-за того что содержит большое количество углерода, очень хрупок и его нельзя ковать, поэтому чугун используют для изготовления тяжелых деталей: станков, машин, различных плит, чугунных решеток.

В стали же содержание углерода значительно меньше, чем в чугунах, из стали изготавливают кузова автомобилей, крыши домов, рельсы, технические детали, технику военную. Но чтобы сталь не ржавела, то есть железо не взаимодействовало с кислородом и водой, ее покрывают особым слоем какого-либо металла , который более химически инертен, чем железо.

Медь в чистом виде используют только в тепло- и электротехнике. Чаще всего используют сплав меди.

Это латунь и бронза. Отличаются они и по внешнему виду, и по физическим свойствам. Бронза – сплав меди с оловом. Она очень хорошо отливается, поэтому ее используют для изготовления мелких деталей бытовых приборов -подшипников, поршневых колец, арматуры.

Латунь более твердый и прочный сплав. Латунь – это сплав меди с цинком - применяется обычно в моторостроении.

Применение Al основано на его легкости, относительно его стойкости и высокой электропроводимости, то есть инертности. Но есть у Al и недостаток. Дело в том, что Al очень мягкий металл, поэтому чаще всего используют его сплавы с Cu, Mg и Mn, такие сплавы называют дюралюминами.

Этот сплав используют в авиатехнике, поэтому Al называют крылатым металлом.

У Al еще есть тонкая, но прочная оксидная пленка. Поэтому Al используют в процессах алитирования. Это покрытие чугунных и стальных изделий тонкой пленкой Al. Это проводится с целью защиты данных изделий от коррозии.

Также алюминий можно встретить в виде кухонной утвари, в фольге, в проводах, в строительных материалах .

Итак, сегодня мы узнали, какую роль играют металлы в развитии человеческой цивилизации.

Список используемой литературы :

1) Советский энциклопедический словарь главный ред. А.М. Прохоров

2) Учебное пособие по химии за 9 класс Ф.г. Фельдман

3) Учебное пособие по истории «Древность .Средневековье .Новое время»

Данилов А.А., Косулина Л.Г. , Бранд М.Ю.

4) 5. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия Глав. ред.В.А. Володин, вед.

науч. ред. И. Леенсон.

Тезисы

к научно- исследовательской работе по химии на тему «Роль металлов в истории человечества и применение их сплавов ».

Выполнил ученик 10 а класса Медведев Данил Михайлович.

Научный руководитель учитель высшей категории Акбарова Римма Халимовна .

1) Металл начал применятся в быту, при изготовлении орудий с IV тысячелетия до н.э.

2) Медь – первый металл, который стали широко использовать для изготовления оружия и орудий труда.

3) В бронзовом веке отмечается активное применение сплава меди с оловом – бронза.

4) С I тысячелетия до н.э. люди научились добывать железо , что явилось одним из условий развитии цивилизации .

5) Серебро и золото широко применялись как с древних времен, так и в настоящее время.

6) Пластичность, твердость , тепло- и электропроводность металлов позволяют их широко использовать .

7) В настоящее время широко применяется железо, чугун, сталь ,медь, латунь и бронза .

8) Легкость алюминия позволяет его использовать в авиатехнике и для защиты металлических изделий от коррозии.

9) Металлы играют значительную роль в развитии человеческой цивилизации.