Когда начали использовать медь

Когда начали использовать медь

Медь является одним из главных химических элементов. В чистом виде медь представляет собой красновато-оранжевый металл с высокой тепло- и электропроводностью. Она применяется для производства широкого ряда изделий, включая электрические провода, кухонную посуду, трубы, автомобильные радиаторы и многое другое. Медь также используется в качестве пигмента и консерванта для красок, бумаги, тканей и дерева. Совместно с цинком медь применяется для производства латуни, а с оловом — для производства бронзы.

Медь была впервые использована еще 10 тысяч лет назад. Кулон из меди, изготовленный около 8700 г. до нашей эры, был найден на севере современного Ирака. Существует доказательство того, что к 6400 г. до нашей эры медь выплавляли и отливали из нее изделия в районе, известном ныне как Турция. К 4500 г. до нашей эры эта технология появилась в Египте. Основная часть меди, использовавшейся до 4000 г. до нашей эры, происходила от случайного открытия отдельных россыпей самородной меди или металла из метеоритов, упавших на Землю. Первое упоминание о систематической добыче и обработке медной руды относится примерно к 3800 г. до н.э. — египетский источник описывает горные работы на Синайском полуострове.

Около 3000 г. до нашей эры большие месторождения медных руд были открыты на острове Кипр в Средиземном море. Когда римляне завоевали Кипр, они дали металлу латинское название aes cyprium, которое обычно сокращалось до cyprium. Позднее оно перешло в cuprum, от которого произошли английское слово copper и химический символ Cu.

В Южной Америке предметы из меди производились вдоль северного побережья Перу примерно в 500-х годах до н.э. Разработка месторождений меди и развитие металлургии меди шло полным ходом вплоть до завоевания империи инков испанскими солдатами в 1500-х годах.

В Соединенных Штатах первая шахта по добыче меди была открыта в Брэнби, штат Коннектикут, в 1705 году, после чего еще одна начала работать в Ланкастере, штат Пенсильвания, в 1732 году. Несмотря на столь раннее начало производства, основная часть используемой меди импортировалась в Соединенные Штаты из Чили до 1844 года, когда началась добыча высококачественных медных руд из крупных месторождений на озере Верхнее. Изобретение в конце 1800-х годов более эффективных методов обработки позволило добывать обедненные медные руды из огромных открытых карьеров в западной части Соединенных Штатов.

Сегодня Соединенные Штаты Америки и Чили — главные страны-производители меди в мире, за ними следуют Россия, Канада и Китай.

Источник

История открытия меди

Медь – один из самых известных и самых полезных для человечества металлов. Пусть с точки зрения эстетов, он и не входит в самую известную тройку «благородных» (золото, серебро, бронза), зато очень много хорошего об этом полезном ископаемом могут рассказать представители самых разных профессий: металлурги, ювелиры, физики, химики, фармацевты и многие другие специалисты.

Сфера использования меди чрезвычайно обширна. Ее применение в разных областях тяжелой и легкой промышленности и отдельных отраслях современной науки, весьма разнообразно. Более того – количество ситуаций, когда медь незаменима, растёт наперегонки с техническим прогрессом, а вот способы медедобычи остаются неизменными на протяжении множества веков. Возможности меди (и все ее свойства, включая целебное) были открыты нашими предками еще в античный период. С тех пор в нашем мире изменилось практически все, начиная от мировоззрения людей и заканчивая социально-экономическим строем, а медь как приносила людям пользу, так и продолжает ее приносить.

Латинское название этого металла — Cuprum — имеет очень красивую историю, берущую своё начало в древнегреческой мифологии. Согласно верованиям древних греков, люди получили этот металл от Афродиты, богини любви и плодородия. Легенда гласит, что Афродита, родившаяся в пене прибрежных волн, вышла на берег острова Кипр, который она немедленно взяла под свое покровительство, показав его жителям залежи столь необходимого для них металла. Разумеется, в этом красивом сказании есть определенная доля истины — именно Кипр, где в древности был расположен один из самых известных алтарей поклонения Венере, издревле был богат залежами меди. Так что древние киприоты и впрямь обогащались на добыче этого металла, а имя острова дало научное название этому элементу — купрум.

Конечно же, на самом деле медь начали применять задолго до того, как в ареале Эгейского моря сложилась древнегреческая цивилизация. Эпоха открытия и применения меди — это примерно VI – IV тысячелетие до нашей эры, обширный период, который археологи и историки считают промежуточным звеном между «каменным веком» и «бронзовым». Согласно исследованиям ученых, наши далекие предки сначала применяли слитки меди, которые были ими ошибочно приняты за камни. Изначально медные самородки обрабатывались так же, как простые камни — по ним ударяли другими камнями, дабы изменить их форму и размер. Медные слитки отказывались раскалываться на части, но отлично деформировались. Этот метод обработки, получивший название «холодная ковка», был достаточно энергозатратным, но весьма распространенным. В отличие от «горячей ковки», то есть, нагревания меди, делавшей металл пластичным, но впоследствии хрупким, медные изделия, созданные путем холодной ковки, выдерживали очень многое. Этим же и объясняется преимущество медного оружия перед каменным: металлическое оружие можно было починить, в то время как каменное не подлежало ремонту и реставрации. Более того: как только люди выяснили, что медным орудием рубить деревья куда удобнее, чем деревянным, вместе с добычей меди произошел резкий скачок и в развитии деревообрабатывающей промышленности.

Чуть позже медь начали использовать не только в тогдашней оружейной и сельскохозяйственной промышленности. Из меди начали изготавливать и посуду, и украшения, и прочие столь необходимые в хозяйстве предметы. Любопытный факт: ученым-археологам удалось реконструировать один из способов изготовления медной посуды, бытовавший примерно в V тысячелетии до нашей эры. Для того, чтобы изготовить из слитка меди таз, древним мастерам нужно было стучать огромным молотом по медному диску, размещенному на специально приготовленных для этого деревянных блоках определенной формы.

Раскопки ученых-историков на территории Анатолии (ныне — Анталия, средиземноморское побережье Турции), Египта, Ирана, Месопотамии принесли новые сведения как о применении меди, так и о способах ее обработки, бытовавших в те далекие времена. Как оказалось, нашим далеким предкам пришлось довольно долго экспериментировать для того, чтобы обработанная путем горячей ковки медь не теряла своих качеств и не становилась хрупкой. Способы обработки меди, состоящие из разных сочетаний литья и ковки, варьировались и шлифовались на протяжении веков. Разумеется, за этот период возросло мастерство специалистов, которые начали не только изготовлять из меди оружие, посуду и украшения, но и освоили метод чеканки.

Читайте также:  Этиленгликоль с гидроксидом меди 2 без нагревания

Известно, что медь высоко ценилась жителями Древнего Египта. После расшифровки множества клинописных папирусов стал известен способ обработки меди в эпоху правления Рамзеса II . (1300–1200 гг. до н. э.) Древние египтяне загоняли воздух в плавильные печи с помощью мехов, а древесный уголь добывали из акации и финиковой пальмы. Это создавало внутри печей идеальную температуру для обработки медных слитков и их очищения от посторонних примесей.

Чем выше был спрос на медь, тем больше росла популярность горячей ковки. Для борьбы с коварной хрупкостью полученных таким способом медных изделий, мастера начали добавлять в раскаленную медь иные металлы, образуя различные сплавы. В какой-то момент в плавильной печи произошло случайное соединение меди и олова. Получившийся сплав обладал куда более полезными качествами и требовал совсем иной, менее затратной обработки. Это вещество, получившее название «бронза», дало толчок для начала следующей эпохи, так называемого «бронзового века», начавшегося примерно в III тысячелетии до нашей эры. В этот период изделия из бронзы частично вытеснили медь в определенных сферах тогдашней тяжелой промышленности, но рост добычи меди (столь необходимой для изготовления бронзы) резко увеличился.

Особой популярностью медь пользовалась у древних греков. К примеру, жители знаменитой Трои, воспетой в «Илиаде» Гомера, превратили свой город в крупнейший центр развития тогдашней металлургии, причем на благородных свойствах этого металла росло состояние как ремесленников, так и купцов.

Разумеется, в эпоху древнегреческой цивилизации (и красивого мифа о дарах Афродиты) медь использовали как оружейники и ювелиры, так и врачи. В медицинских трактатах эпохи античности много говорится о целебном влиянии медных изделий на человеческий организм. В частности, о том, что воины, облаченные в медные доспехи, куда меньше устают, а их боевые раны заживают быстрее, нежели у их коллег, облаченных в бронзу.

Другие античные источники были посвящены влиянию медных изделий на различные достоинства мужского организма. Специальные медные украшения, предназначенные специально для укрепления «мужского духа» пользовались большой популярностью у самых разных слоев древнегреческого населения. Известно, что знаменитейшая царица Клеопатра, хорошо разбиравшаяся в тогдашних новейших медицинских открытиях, предпочитала медные браслеты любым украшениям из золота и серебра, а философ и драматург Аристотель, заявлявший об общеукрепляющем действии меди на организм, часто засыпал с медным шариком в руке

Металл, принесший столько пользы древним грекам, в том числе и жителям Кипра, окрестившим его «купрумом», не остался без внимания и на других этапах развития нашей цивилизации. И в Средние века, и в эпоху Возрождения медь объемы добычи меди неуклонно росли, а лучшие умы тех времен открывали все новые способы ее применения. Самое удивительное, что техника добычи и обработки меди потом стала использоваться и при работе с другими материалами, в частности, с железом и сталью. Сейчас спрос на медь особенно высок среди компаний, специализирующихся на изготовлении различных приборов бытового и электротехнического назначения.

Источник

«Настоящий медный век» или от старой парадигмы к новой (часть 3)

В прошлом материале новой серии статей о металлургии* и культуре бронзового века – «Первые металлические изделия и древние города: Чатал-Хююк – «город под колпаком» (часть 2) https://topwar.ru/96998-pervye-metallicheskie-izdeliya-i-drevnie-goroda-chatal-hyuyuk-gorod-pod-kolpakom-chast-2.html» речь шла о древнем городе в современной Турции Чатал-Хююке и обнаруженных там следах древнейшей металлургии планеты. Сегодня мы эту тему, так заинтересовавшую многих читателей ВО, продолжаем. Причем рассказ пойдет немного не так, как раньше. Речь пойдет не столько о конкретных находках, сколько о вопросах теории и… нашем российском приоритете в изучении древнейшей бронзовой металлургии Евразии.

Медные наконечники копий. Штат Висконсин, 3000 – 1000 гг. до н.э. Исторический музей штата Висконсин, США.

От старой парадигмы к новой

Всегда так было и будет, что периодически находятся люди, в чем-то опережающие своими взглядами других. То есть на них либо нисходит некое озарение, либо, что случается гораздо чаще, они упорно трудятся всю жизнь, и в результате приходят к выводам, опирающимся на результаты своих многолетних исследований. В нашей стране таким исследователем истории древней металлургии оказался Черных Евгений Николаевич, российский археолог, заведующий лабораторией естественно-научных методов Института археологии РАН, доктор исторических наук, профессор, член-корреспондент Российской академии наук** и автор множества значимых трудов по этой теме [1]. Самое главное, однако, из всего, что он сделал, изучая древнюю металлургию — это изменение всей парадигмы, то есть комплекса научных данных или аксиом, связанных с историей ее возникновения. Исходная парадигма основывалась на теории моноцентризма, то есть мнения о том, что зарождение металлургии произошло в одном месте. Соответственно миграции населения объявлялись важнейшим механизмом распространения инноваций. Главенствующее положение в ней занимал принцип развития «от простого к сложному» на основе морфолого-типологического анализа древних артефактов и построения систем относительной хронологии. Ну и, разумеется, «триада веков» – каменного, бронзового и железного являлась в этой парадигме фундаментальной основой. В 1972 году Е.Н. Черных утверждал, что вопрос о путях зарождения и распространения металлургии среди населения Старого Света еще остается открытым.

Грубые медные топоры. Тот же период, культура, музей.

Но вот прошло время, и что же он предлагает теперь? Теперь предлагается новая парадигма: безусловный полицентризм в развитии металлургических древних культур; взрывоподобный и зачастую «рваный», скачкообразный ритм распространения новых технологий; при котором соблюдение принципа «от простого к сложному» происходило далеко не всегда. Нередко проявляли себя и регресс, и даже провалы в «восхождении к высотам мастерства». Что касается «триады Томсена», то она связана лишь с основными, но далеко не со всеми евразийскими культурными сообществами, не говоря о других территориях.

Читайте также:  Медь нерафинированная код тн вэд

Изделия из меди из музея штата Висконсин – типичные изделия американского «медного века».

Многое из нее, в общем-то, было очевидно и ранее. Так, например, совершенно явно, что обработка металла в древнем Китае возникла вне связи с металлургическими культурами Азии и Европы, и носила взрывной характер, то есть центров возникновения металлургии в Евразии было, по крайней мере, два. Причем, это только в Евразии. Потому что на территории Нового Света были свои центры зарождения металлургии и свои металлургические культуры, причем во многом отличные от евразийских.

Индейцы «желтые ножи».

Да, но в какой последовательности люди в древности овладевали металлом? Есть ли какие-нибудь обобщающие схемы процессов возникновения металлургии или ученые ограничиваются лишь простой констатацией факта наличия обработанного металла либо столь же простой дихотомией – металла еще нет, металл уже есть! Разумеется, такие схемы есть, и их довольно много, но едва ли не самыми оптимальными являются две из них, первая из которых принадлежит голландскому ученому Роберту Джеймсу Форбесу, а вторая – английскому историку металлургии Герберту Генри Коглену.

Металл в четыре стадии

И тот, и другой создали свои схемы распространения металла на планете, основываясь да данных археологии и… собственной логике, поскольку для обоснования ряда их положений именно археологических данных-то и не хватало. Начнем с первой схемы Р. Форбеса, состоящей из четырех стадий.
I – стадия – использование самородного металла, как камня;
II – стадия – стадия самородного металла, как металла. Используется самородная медь, золото, серебро, а метеоритное железо обрабатывается при помощи ковки;
III – стадия получения металла из руды: медь, свинец, серебро, золото, сурьма; сплавы меди, оловянистые бронзы, латунь;
IV – стадия металлургии железа.

Схема вполне логична и последовательна, но имеет весьма общий характер, и в этом ее и достоинство, и одновременно недостаток. Кроме того, для обоснования первых двух стадий у Р. Форбеса было не так-то уж и много оснований. Более удачной и доказательно Е.Н. Черных считает схему Герберта Генри Коглена – известного английского историка металлургии.
А – холодная, а затем и горячая ковка самородной меди, принимаемой за разновидность камня;
В – плавление самородной меди и использование для литья изделий простых открытых сверху форм;
С – выплавка чистой меди из руды – начало истинной металлургии;
D – появление первых бронз – искусственных сплавов на медной основе.

О чем говорит эта схема? Прежде всего, о том, что в период энеолита или меднокаменного века (фазы А,В,С) в технологии работы с металлом были достигнуты значительные достижения. По сути – заложена основа всей будущей металлургии в целом, тогда как собственно бронзовый век стал лишь развитием основных, ранее освоенных человеком, приемов обработки металла.

Соответственно, рассматривая распространения металла по планете в целом, мы можем убедиться в том, что да, действительно – все эти фазы развития металлургии меди и бронзы в истории человечества присутствовали, но… имели разное значение в разных местах. Например, ковка самородной меди нигде не играла такой большой роли, как… в Северной Америке, в районе Великих Озер, где находились столь богатые месторождения меди, что их использовали с древнейших времен и вплоть до ХХ века!

В США в штате Джорджия, например, были обнаружены курганы так называемой культуры Этова-Маундз. Доказано, что данная местность была заселена около 1000—1550 н. э. индейцами миссисипской культуры, обладавшими достаточно высоким уровнем технологии обработки металла. Об этом свидетельствуют многочисленные орудия труда и оружие из меди, а также пластинки, украшенные чеканным орнаментом и изображениями. Когда же медные изделия в погребениях защищали ткань от воздействия земли, археологи нашли под ними ярко окрашенные ткани, украшенные узорами.

На фото вы видите макет поселения Этова-Маундз. Это были укрепленные поселки, во многом тождественные аналогичным и даже более поздним культурам Европы. Однако жители его знали только один металл – самородную медь!

Поэтому, когда мы говорим «медный век», выделяя его, таким образом, из «бронзового века» и «меднокаменного», то такой «век» в истории человечества действительно был, но… представлял собой не более чем локальную культуру североамериканского материка, причем многие индейские племена и в прериях, и на Юге, и на Севере медными изделиями практически не пользовались, тогда как другие даже свое название получили по сделанным ими изделиям из самородной меди, например, племена «желтых ножей» – тацанотины, чипевайян, каска, славе и бивер.

Погребальные статуэтки культуры Этова-Маунднз. Следует отметить, что подобных культур на североамериканском материке и в районе бассейна реки Миссисипи было множество.

Настоящий медный век

То есть «настоящий медный век» был именно в Северной Америке, и когда туда вслед за Колумбом приплыли охотники за драгоценным металлом, оказалось, что тамошние индейцы не знают не только железа, но и бронзы. Основным их металлом оказалась самородная медь.

Медная птица. Американский музей естественной истории, Нью Йорк.

А было так, что в центральной части североамериканского континента и к югу от Великих озер уже в далеком прошлом существовала одна из самых крупных речных систем мира – река Миссисипи с притоками, охватившая огромную территорию. Эта речная система служила удобной «транспортной артерией» уже для древних обитателей этих мест, и именно здесь сложился ареал весьма развитой культуры охотников и собирателей, получивший в науке название Вудленд. Здесь также впервые появилась керамика, традиция сооружения погребальных курганов, стали складываться зачатки земледелия, но самое главное – появились изделия из меди. Эпицентром этой культуры стал район по течению Миссисипи и ее притокам – рекам Миссури, Огайо и Теннеси.

Культура Миссисипи. Подвеска с головного убора. Коллекция Национального музея американских индейцев.

Основными центрами обработки самородной меди в данном районе стали современные территории штатов Висконсин, Миннесота и Мичиган. Уже в V–III тысячелетии до нашей эры местные мастера умели делать из меди наконечники для стрел и копий, ножи и топоры. Впоследствии культуру Вудленд сменили другие культуры, например, адена и хоупвелл, представители которых создавали прекрасные медные украшения и ритуально-мемориальные «доски», и изысканного вида декоративные тарелки, и блюда из тонких листов кованой меди. Своеобразные «деньги» в форме медных пластинок и те уже появились у индейцев Северо-Запада, когда к ним в начале XVI века пришли европейцы.

Читайте также:  Как определить нитрат меди 2

Штат Огайо, графство Росс. Образцы искусства культуры Хоупвелл. Ок. 200 -500 гг. н.э. Выставлены в музее Серпент, Огайо.

Однако, как бы там ни было, какие бы прекрасные изделия тамошние индейцы не создавали, а обрабатывали они медь самыми примитивными способами, и такого технологического приема, как плавка, не знали! Медь добывалась ими из чистых рудных жил в виде самородков, затем их расплющивали ударами молотов, после чего, получив из нее листы необходимой формы, они вырезали из них нужные фигурки или гравировали узоры, используя для этого резцы из кости или камня.

Еще недавно считалось, что индейцы североамериканского материка горячей ковки не знали, хотя отдельные исследователи и считали использование местными мастерами такого метода вероятным. Последние металлографические исследования ряда медных изделий показали, что технология горячей ковки индейцам все-таки была известна. Были проанализированы размеры, форма и структура зерен меди внутри дошедших до нас изделий, что позволило сделать вывод, что они сначала обивали заготовку тяжелым молотом, после чего укладывали ее на 5-10 минут на горячие угли, отчего медь размягчалась и теряла хрупкость, и повторяли эту операцию столько раз, пока не получали в итоге тонкий медный лист.

Впрочем, и на самом севере континента и гренландцы, и эскимосы также пользовались медными самородками для изготовления гвоздей, наконечников стрел и другого оружия, а также инструментов без помощи плавки. Об этом, в частности, рассказывал шотландский купец и путешественник, агент канадской Северо-Западной (пушной) компании, Александр Маккензи, побывавший в конце XVIII века в этих местах и свидетельствовавший, что народам, живущих вдоль всего побережья Северного Ледовитого океана, самородная медь была хорошо известна, и они умели ее обрабатывать. Причем, все свои изделия они выковывали вхолодную при помощи лишь одного молотка.

Медная пластинка, изображающая Сокола-танцовщика, найденная в Этовских курганах.

Нужно отметить, что источником самородной меди и для жителей бассейна Миссисипи, и для индейцев-северян являлись ее месторождения из района озера Верхнее на границе современных США и Канады. Здесь находились богатейшие запасы высококачественной медной руды, хотя обычно самородная медь в промышленных объемах встречается крайне редко. В этом плане медные руды данного района уникальны. Рудоносный район протянулся здесь по берегу одного из крупнейших озер мира примерно на пятьсот километров. Причем если самородки золота, весящие по 10 килограммов, можно буквально сосчитать по пальцам, то в отношении меди Северной Америке на самородки-гиганты, можно сказать, просто повезло. Здесь на полуострове Кыосиноу находили самородки весом в 500 тонн, то есть всего лишь один такой самородок мог обеспечить металлом целое индейское племя, причем на довольно долгий период.

Вряд ли поэтому стоит удивляться тому, что ко времени прихода в эти места европейцев горные выработки были уже сильно израсходованы и даже успели поросли лесом. Но они обнаружили здесь следы выработок, возле которых нашли каменные молоты, медные орудия труда и древесный уголь, причем это был целый «горнодобывающий район» протяженностью более чем двести километров.

Промышленная добыча меди в районе озера Верхнее началась с 1845 года и продолжалась по 1968 год. За это время было добыто около 5,5 миллиона тонн меди. В 1968 году эти рудники были законсервированы. Остаток запасов меди оценивается примерно в 500 тысяч тонн. То есть, очевидно, что добыча руды велась здесь многие тысячелетия. Когда именно она началась – вот вопрос, который до сих пор является дискуссионным. Принято считать, что добывать самородную медь здесь начали примерно в VI – V тысячелетиях до нашей эры. Но есть и другая точка зрения, в соответствии с которой данное месторождение стало разрабатываться за несколько тысячелетий до указанного времени, причем разработку их вели еще легендарные атланты!

Клинок ножа, изготовленный целиком из меди. Археологический музей Палаццо дель Подеста. Болонья. Италия.

Впрочем, атланты – атлантами, но нигде больше в мире нет столь четких свидетельств тому, что человечество в своем развитии имело такой период, как медный век. В других регионах изделия из самородной меди встречаются археологам настолько редко, что доказательно выделить время их появления в отдельный период и назвать его «медным веком» не представляется возможным. К тому же, из-за своего почтенного возраста изделия эти подчас находятся в столь плачевном состоянии, что корректный анализ их химического состава на их основе провести просто нельзя, не говоря уже о том, чтобы определить, какая именно медь пошла на их изготовление – самородная или выплавленная из руд. Да и датировки таких артефактов также нередко вызывают большие сомнения. Так что именно Северная Америка остается единственным реальным местом на планете, где когда-то в древности действительно существовал «медный век»! Определенная условность данного определения вызвана тем, что и здесь использование каменных орудий также имело место, как и в эпоху энеолита на территории Евразии. Но там технологию холодной ковки довольно быстро заменило литье в открытые формы, тогда как североамериканские индейцы основную массу своих изделий вплоть до прихода европейцев все еще продолжали ковать из кусков самородной меди, а выплавлять медь из руды не умели, то есть собственно металлургией так и не овладели! И почему этого так и не произошло, неизвестно!

Для тех, кого заинтересовали труды Е.Н.Черных, можно предложить для углубленного изучения следующие его работы:
• История древнейшей металлургии Восточной Европы. М., 1966.
• Металл — человек — время. М., 1972.
• Горное дело и металлургия в древнейшей Болгарии. София, 1978.
• Древняя металлургия Северной Евразии (сейминско-турбинский феномен) (совместно с С.В. Кузьминых). М., 1989.
• Металлургические провинции и радиоуглеродная хронология (совместно с Л.И. Авиловой и Л.Б. Орловской). М., 2000.

*В художественной форме как все это было, то есть, как человек познакомился с «новым камнем», очень наглядно показал в своей исторической повести «Повесть о Манко Смелом – охотнике из племени Береговых людей» С.С. Писарев.
**Кузьминых С.В. «Медной горы самородок»: к 80-летию Е.Н. Черных // Российская археология. 2016. № 1. С. 149 – 155.

Источник