Главная страница » Конспекты » Взгляд в прошлое » Возникновение и развитие химии с древнейших времен до XVII века (Отв.ред. – д.хим.н. Ю. И. СОЛОВЬЕВ)

Познание человеком металла и начало его использования было связано с накопившимися за длительный период практическими знаниями, в том числе открытием, приблизительно за 100 000 лет до этого, способов добычи огня и его употребления в быту.
Еще до познания металла человек научился распознавать некоторые минералы, особенно по внешним признакам и прежде всего по привлекающим цветам: ярко-красным, зеленым, синеватым. Среди них: серпентин, бирюза, малахит, азурит, гематит, реальгар, аурипигмент, галенит и др. Изделия из этих минералов обнаруживаются в древнейших человеческих захоронениях, относящихся к эпохе раннего использования металла. Малахитовые бусы, например, были обнаружены в древнем поселении Чайоню-Тепези в Анатолии, датированном около 7000 лет до н. э., а куски минерала азурита нашли в древнем поселении, датированном около 6000 г. до н. э. на о-ве Крит. Следует отметить, что минералы – ярко-зеленый малахит и обладающий металлическим блеском галенит – также широко применялись в древности для окраски глазниц. Некоторые минералы красных цветов, как ярко-красный реальгар (As4S4), наделялись магическими свойствами.

Открытие металла относится ко времени нового каменного века (неолита) и совершалось в процессе поиска подходящих пород камней, когда для изготовления каменных орудий натолкнулись на самородки металла, и в первую очередь на медные, которые имеют гораздо большее распространение в природе по сравнению с золотыми и самородками других металлов.
Именно наблюдение за изменением формы самородков под ударами твердых камней натолкнуло на мысль использовать их для изготовления мелких украшений путем ковки вхолодную. Позднее человек начал производить ковку самородков меди с предварительным отжигом.
Какой же из металлов был первым, познанным и использованным человеком? Не исключено, что, наряду с медными самородками, внимание человека в новом каменном веке привлекли также и золотые самородки. Однако золотые изделия в древних погребениях, датированных временем до конца V тысячелетия до н. э., до сих пор не обнаружены. Можно лишь предположить, что люди каменного или новокаменного века ввиду большой ценности золота не клали его в погребения вместе с другими предметами, а продолжали его использовать в быту. Поэтому в настоящее время общепринято, что в древности до начала широкого использования железа наибольшее значение в материальной культуре человечества играли медь и ее сплавы с другими цветными металлами.

МЕДЬ И ЕЕ СПЛАВЫ

Согласно новейшей схеме, предложенной Когленом, освоение человеком меди и ее сплавов проходило по фазам в такой последовательности:
1) использование самородной меди сначала путем ковки вхолодную, а затем с предварительным ее отжигом;
2) получение меди путем плавки руд;
3) сплавление меди с другими металлами.
Эта схема, однако, не учитывает одновременное независимое использование других металлов.

Обработка медных самородков путем холодной ковки имела, как теперь ясно, ограниченные возможности. Согласно экспериментам, проведенным Когленом, ковкой вхолодную можно было придать форму лишь малым по величине предметам – шилам, булавкам, проволоке, крючкам, наконечникам стрел, ножам, требовавшим лишь небольшой ковки и шлифовки, и то используя самородки меди пластинчатой формы. Ранее же проведенные эксперименты показали, что ковкой одного самородка из района Верхнего озера (США) получить листовидную медь оказалось невозможным вследствие растрескивания материала при холодной ковке.

В районе Верхнего озера в США из самородной меди изготовлялись различные предметы (3000 лет до н. э.-1400 лет н. э.). Изучение микроструктуры показало, что их изготовляли путем ковки самородков с предварительным отжигом. Плавка же самородной меди, для чего требовалась температура не ниже 1084°С, не производилась.

Во второй фазе человек начал использовать медь, получаемую восстановительной плавкой ее руд – минералов, первоначально из окисленных, например малахита СuСО3⋅Сu(ОН)2. Окисленные руды не требовали предварительного обжига по сравнению с сульфидными рудами, обжиг которых был необходим для удаления химически связанной серы.
Опытным путем Коглен установил, что при достаточном доступе кислорода в печи в смеси малахита с углем последний сгорает, образуя окись углерода, которая, вступая в реакцию с малахитом, восстанавливает химически связанную медь до металла (CO + СuСО3 = 2СО2 + Сu). Однако при избытке кислорода окись углерода окисляется до двуокиси, и восстановление меди из природного карбоната при этом не достигается.

Выдвигалось немало гипотез относительно открытия возможности получения меди путем восстановительной плавки ее руд. Но, по-видимому, оказалось невозможным выяснить, как же это открытие было сделано.

Иногда отмечалось, что первым металлургическим горном явился лагерный костер. Однако, чтобы восстановить руду до металлической меди, необходимы, по Коглену, по крайней мере, два условия: первое – температура должна быть достаточно высокой, чтобы произошло восстановление без принудительного дутья; второе – руда должна быть перемешана и покрыта углем или древесным топливом так, чтобы она находилась в восстановительной зоне пламени. Иначе восстановление до металлической меди не произойдет.
Температура древесного огня лежит около 700°С. Для восстановления же меди из карбонатной руды – малахита требуется температура не ниже 700-800°С. Поэтому если лагерный костер усиливался при сильном ветре, то температура нагрева получалась достаточной для восстановительного процесса.
Проведенные Когленом опыты по плавке малахита на костре, подобном лагерному, показали, что хотя при этом температура для выплавки меди была достаточной, но восстановительная способность среды для получения металла оказалась все же недостаточной. Малахит лишь кальцинировался, превращаясь в окись меди.
Выяснилось, что для выплавки меди необходимо вести процесс в изоляции от избытка кислорода воздуха: в миниатюрном обжигательном горне или же в накрытом тигле. Таким образом, гипотеза открытия металлургии меди в результате случайного попадания кусков руды в лагерный костер не отвечает действительности.

Великолепный вывод!..

По-видимому, умение древних мастеров плавить медь в виде самородков до того, как они научились получать ее плавкой руд, указывает на то, что в те времена существовали печи, в которых достигалась температура не ниже 1084°С. Древние печи для обжига керамики, в которых температура нагрева достигала 1100°С, были обнаружены в Тепе-Гавра (Северная Месопотамия). Там же, равно как и в Сузах (Иран), были найдены керамические сосуды, обжиг которых был проведен при температурах в пределах 1000-1200°С. То же самое показали найденные в Египте сосуды, датированные додинастическим периодом (5000-3400 гг. до н. э.). Обжиг их был проведен при температуре 1100-1200°С.
Древние мастера поэтому могли получать медь восстановительной плавкой малахитовых руд. Плавку производили в печах примитивного типа, например глиняный тигель с рудой и углем помещался в неглубокую ямку с насыпанным поверх слоем древесного угля. В этих случаях, несомненно, могла быть достигнута температура, необходимая как для восстановительной плавки руды, так и для получения расплава меди, т. е. температура не ниже 1084°С.

В опытных плавках, проведенных Когленом в наше время, когда восстановление меди достигалось при существенно более низкой температуре, не выше 700-800°С, она получалась лишь в губчатой форме, непригодной для непосредственного использования; полученный продукт необходимо было подвергать дополнительному нагреву в отдельном тигле для плавки.

В последнее время высказываются большие сомнения в том, что человечество в древности использовало самородную медь в качестве первого металла, т. е. тем самым ставится под сомнение существование так называемого «медного века», хотя в местах, где имелись большие скопления самородной меди, ее действительно могли широко использовать, например в районе Верхнего озера (Северная Америка).

Отсутствие химико-аналитических данных о составе древнейших металлических изделий, не подвергавшихся химическому анализу, в частности из-за плохого состояния металла, не позволяет подтвердить, что они действительно изготовлены из самородной меди. К таким изделиям относятся в первую очередь мелкие изделия из меди, обнаруженные в древнейших памятниках эпохи раннего металла в Восточной Азии.
По мнению В. А. Пазухина, чистота меди в древнейших предметах объясняется не только (и не столько) тем, что они изготовлены из самородков; медь было проще выплавлять из ее окисленных руд. При этом в древности плавильщики, не владевшие еще техникой шлакования, видимо, отбирали для плавки по возможности чистые медные минералы, не только малахит, азурит, куприт, по, возможно, и не столь приметный черный или землистый мелаконит (СuО). Этим, видимо, и объясняется чистота меди в древнейших изделиях.

Главное – факт чистой меди!.. А объяснения можно дать разные.

По-видимому, в разных районах мира исторически имели место оба пути освоения металла: в одних случаях человек впервые знакомился с самородной медью, в других же получал металл плавкой окисленных руд.
Древнейшие металлические изделия были обнаружены на территории Анатолии и Ирана. И хотя сообщалось об одной якобы медной овальной привеске, обнаруженной в 1960 г. в местности Шанидар (Северный Ирак) в одном захоронении, датированном 9500 г. до н. э., однако впоследствии выяснилось, что она изготовлена не из самородной меди, а из минерала серпентина. Впрочем, в местности Зави Шеми, недалеко от Шанидара, при раскопках древнейшего поселения были найдены малахитовые бусы.

Самым древним свидетельством использования человеком металла служат находки в докерамическом неолитическом поселении на холме Чайоню-Тепези в Юго-Восточной Анатолии (в верховьях р. Тигр). Металлические изделия были найдены в напластованиях холма, возраст которых по радиоуглероду составляет 9200+200 и 8750+250 лет до н. э. Это были проволочные булавки, четырехгранное шило, сверла, бусы и их «полуфабрикаты» из меди, а также непросверленные, но хорошо обработанные бусы. Кроме металлических бус, там же были найдены и малахитовые бусы. Было высказано предположение, что все металлические предметы изготовлены из самородной меди. Однако спектральный анализ шила показал содержание около 0,8% мышьяка, что вносит определенные сомнения о самородном происхождении меди. Остальные же предметы анализированы не были.
Поселение Чайоню-Тепези расположено недалеко от богатого меднорудного месторождения в Анатолии – Эргани Маден, которое, вероятно, и являлось центром снабжения медью. Вопрос о том, какая же медь использовалась для изготовления предметов в Чайоню-Тепези, пока обсуждается.

По мнению Б. А. Колчина, опираясь на последние данные о находках древнейших металлических изделий на Ближнем Востоке, на территории Анатолии в начале VII тысячелетия до н. э. уже использовалась металлургическая медь. Речь идет, в частности, об обнаружении металлических изделий в неолитическом поселении Чатал-Гуюк на плоскогорье Конья в Анатолии. В горизонтах этого многослойного поселения, датированных 6400-5700 гг. до н. э., были найдены различные мелкие металлические украшения: медные бусины, трубочки, колечки, а также бусины и привески из свинца. В развалинах же одного жилища, в горизонте, датированном 5900-5800 гг. до н. э., обнаружен шлак от плавки медной руды.
Раскопки Чатал-Гуюка выявили ограниченное использование населением этого периода керамических изделий; основным материалом для утвари служило дерево; употреблялись также плетеные корзины и орудия из обсидиана.
Обнаружение свинцовых изделий подтверждает существование в Анатолии в конце VII и начале VI тысячелетия до н. э. металлургической выплавки меди и свинца. Самородки свинца в природе весьма редки и притом очень малы. Поэтому в древности металлический свинец мог получаться лишь восстановительной плавкой галенита.

В связи с вопросами производства меди в конце V тысячелетия до н. э. значительный интерес представляет памятник Тали-Иблис на территории Ирана, расположенный вблизи Машиза в центральной части Керманской горной цепи. Несколько южнее от него, около Бафта, находится месторождение медных руд, в котором обнаружены остатки древних рудных разработок в виде открытых ям, где добывали малахит и азурит.
В горизонте этого поселения, датированном по радиоуглероду 4091+/-74 гг. до н. э., было найдено небольшое число медных изделий и множество фрагментов тиглей с окисленными остатками застывшей плавленой меди. По-видимому, в Тали-Иблисе производилась пирометаллургическая выплавка меди, а самородную медь, возможно, там не плавили. Судя по большому количеству фрагментов тиглей, предполагается, что в конце V тысячелетия до н.э. в Тали-Иблисе выплавляли медь в количестве, превышающем местное потребление; излишек ее переправляли в Южную Месопотамию.

Одним из древнейших памятников раннего металлоделия являются также находки в районе Тепе-Сиалк, близ г. Кашана, где в слоях, датированных в пределах 5100-4900 гг. до н. э., обнаружены шила, наконечник стрелы, медная булавка и другие металлические изделия небольшой величины. Все они оказались изготовленными из меди с несущественными примесями других металлов. Было высказано предположение, что они изготовлены из меди, полученной плавкой малахита, хотя, разумеется, нельзя отрицать возможность происхождения их из самородков меди, тем более, что последние встречаются в Талмесси, вблизи Тепе-Сиалк. Включения закиси меди, найденные в микрошлифе одной из булавок, свидетельствуют о том, что металл был либо литым, либо булавка была откована вгорячую.

В Египте первые предметы из меди относятся ко времени Бадарийского периода, т. е. к IV тысячелетию до н. э., хотя вблизи Каира был найден кусок медной руды, который, по всем данным, был обработан даже в V тысячелетии до н. э. и относится к меднорудному месторождению на Синайском полуострове. В погребениях бадарийского времени были найдены несколько бусин из свернутой узкой медной полоски и иглы для закрепления погребальных ковриков.
Очевидно, химико-практические и металлургические знания были переданы в Египет бадарианцами – народами, мигрировавшими из Азии.

А вот это уж весьма и весьма спорно!.. Отсутствие нормальных археологических исследований в Эфиопии предоставляет огромные возможности для вариаций.

По А. Лукасу, медные изделия бадарийского времени в Египте изготовлены не из самородной меди, а из меди, полученной восстановительной плавкой малахита. О применении же минерала малахита в Египте еще до начала использования самородного металла свидетельствуют обнаруженные там древнейшие малахитовые изделия. Кроме того, древнее население Египта использовало косметическую малахитовую пасту как краску для век; малахитом же окрашивали стены жилищ.

Изучение древних металлических предметов, найденных в других местах Древнего мира, показало, что они вообще по возрасту «моложе» – памятники, в которых они обнаружены, не старше 6000 лет до н. э. В них также найдены изделия из меди. Например, в Телль Эс-Саван, в Северном Ираке (вблизи Багдада), в горизонтах, датированных 5600-5400 гг. до н. э., обнаружены бусы и небольшой нож из меди. А в Саммара, возраст которого 5000 лет до н. э., кроме медных бус, обнаружено также железное долото.

В Южной Месопотамии древнейшим металлическим предметом явился наконечник копья, найденный в Уре, в слоях, относящихся к IV тысячелетию до н. э. Химический анализ установил, что в нем содержится 99,69% Сu, 0,16% As, 0,12% Zn и 0,01% Fe.
На Кавказе и в Закавказье металл начали использовать с первой половины IV тысячелетия до н. э. Это была медь, которую получали металлургической плавкой окисленных медных руд, порой совместно с мышьяковыми минералами.
Еще позднее металл стали использовать в Центральной Европе, во всяком случае не ранее III тысячелетия до н. э. Плоский медный топорик примитивной формы, найденный в Горне Лефантовце в Западной Словакии, датируется приблизительно серединой III тысячелетия до н. э. По данным спектрального анализа, топорик изготовлен из меди, содержащей примеси мышьяка (0,10%), сурьмы (0,35%) и незначительного количества других металлов, что говорит о том, что медь, из которой изготовлен топорик, была не самородного происхождения, а вернее всего, была получена восстановительной плавкой малахитовых руд.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Скляров Андрей Юрьевич

Андрей Скляров

Писатель, исследователь, путешественник.
Основатель и лидер проектов "Лаборатория альтернативной истории" и "Запретные темы истории". Подробная информация

Все работы

Добавить комментарий

Такой e-mail уже зарегистрирован. Воспользуйтесь формой входа или введите другой.

Вы ввели некорректные логин или пароль

Sorry that something went wrong, repeat again!

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: