О.БУЛАНОВА

Одним із перших металів, які людина стала у побуті, стала мідь. Мідь, золото, срібло, залізо, олово, свинець та ртуть прийнято називати доісторичними металами – тому що вони були відомі людині з найдавніших часів. Проте роль міді у становленні людської культури особлива.

Як відомо, спочатку був кам'яний вік, названий так на підставі матеріалу, з якого робилися знаряддя праці. Наступний за ним – мідний вік. Тобто. мідь – метал, “приборкувати” який людство навчилося передусім.

Але скрізь процес переходу від кам'яного віку до мідного відбувався одночасно. Корінне населення Америки, наприклад, зробило цей перехід лише XVI в., тобто. лише трохи більше чотирьохсот років тому.

А в стародавньому Єгипті мідний вік настав у IV тис. до н. Але факт, що єгиптяни знали мідь у ті далекі тисячоліття, підтверджується виявленням у розкопках дрібних і великих виробів з міді, а також знарядь праці.

Подібно до золота і срібла, мідь іноді утворює самородки. Очевидно, саме їх і було зроблено у Єгипті ці речі. Втім, в інших місцях земної кулі вироби із самородкової міді були відомі ще 10 тисяч років тому.

На ці самородки наші предки, швидше за все, натрапили суто випадково, коли шукали собі підходящі камені – щоб зробити знаряддя праці. Вони звернули увагу на сіро-зелені та червоно-зелені шматочки незрозумілої породи. Їх знаходили на берегах річок, скельних урвищах. У ті часи людині були доступні лише червона мідна руда (куприт), мідний блиск та мідний колчедан. Спочатку ці самородки використовувалися людиною як і, як і звичайні камені, тобто. їх піддавали мінімальній обробці.

Незабаром давні люди помітили, що обробивши мідь кам'яним молотком, можна суттєво підвищити її твердість і з неї виходитимуть добрі інструменти. Так зародився прообраз холодного кування. Трохи пізніше було відкрито й секрет плавлення міді, коли метал, потрапивши у багаття та остигнув, зберігав нову форму.

Для відливу простих інструментів та зброї з міді використовували зроблені із підручних засобів примітивні форми. З міді виливали також прикраси.

Розповсюдженню міді сприяла - крім здатності до холодного кування - і відносна простота виплавки з багатих руд, а також м'якість. З одного боку, це погано – камінь набагато твердіший за мідь. Але завдяки м'якості мідь добре піддається вигину і заточенню. Тож за мідною рудою було оголошено справжнє полювання.

Як виявилось, зустріти мідну руду було не так і просто. На територіях, де виявлялися її поклади, організовувався видобуток, будувалися копальні та шахти. Навіть у давнину видобуток міді велася у великих масштабах, що було зумовлено великим попитом на цей метал.

Так, деякі мідні шахти виробляли її видобуток на глибині 100 м, віддаляючись від заснованого ствола на відстань до кількох кілометрів. Перед тогочасними шахтарями стояли проблеми, аналогічні сучасним. Потрібно було зміцнювати стелю штольню, вентилювати та освітлювати тунелі, вирішувати проблеми, пов'язані з підйомом руди нагору. Як підпір для зміцнення склепінь використовували дерев'яні бруси та колоди. Плавлення виробляли відразу поруч із шахтами, в товстостінних печах, виготовлених із глини.

У Єгипті добувати мідь стали з її окисних руд – бірюзи, малахіту та ін. Руди плавили у примітивних горнах із застосуванням дуття за 1083 градусів за Цельсієм. Тобто. мідь - відносно легкоплавкий метал, про роботу таким же шляхом із залізом, температура плавлення якого становить 1530 градусів, не могло бути й мови.

Близько ІІІ-ІІ ст. до н.е. виплавка міді проводилася широкому масштабі у Єгипті, а й у Месопотамії, на Кавказі і Закавказзі та інших країнах древнього світу. Величезна кількість стародавніх мідних і пізніше бронзових виробів, які виявляють археологи, змушує сумніватися в тому, що мідь виплавлялася тільки з окисних руд. Пізніші джерела свідчать про використання для видобутку міді сірчистих руд.

Наприклад, у творі Теофіла "Про різні мистецтва" описується попередня операція обробки руди - окислювальний випал шматків руди на багаттях (випалювання сірки).

Історія міді тривала разом із розвитком людства. Ускладнилися плавильні процеси. Для лиття стали використовувати спеціальні печі, що дозволяють досягати високої температури плавлення.

Мідний вік з часом змінився бронзовим, який тривав удвічі довше – близько двох тисяч років. Бронза - це сплав міді, зазвичай з оловом, але до бронз також відносять мідні сплави з алюмінієм, кремнієм, бериллієм, свинцем та ін, за винятком цинку (це латунь) і нікелю (це мельхіор).

Цікаво, що у Греції культура міді зародилася пізніше, ніж у Єгипті, а бронзовий вік настав раніше. А річ у тому, що руда, з якої виплавляли мідь єгиптяни, не містила олова. Грекам у цьому плані пощастило більше, вони видобували “олов'яний камінь” іноді там, де й мідну руду.

Відкриття бронзи сталося, очевидно, випадково, проте великі твердість і щільність, і навіть відносна легкоплавність дозволили бронзі швидко витіснити мідь із багатьох виробничих сфер.

Мистецтво виплавки та обробки міді та бронзи від греків успадкували римляни. Вони отримували мідь із підкорених країн, насамперед із Галлії та Іспанії, продовжували розпочату греками видобуток мідної руди на Криті та Кіпрі.

До речі, про Кіпр. Саме з назвою цього острова пов'язане походження латинського назви міді – “Cuprum” (“Aes cuprium”, “Aes cyprium”). На Кіпрі вже у ІІІ ст. до н.е. існували мідні рудники і проводилася виплавка міді.

Що ж до інших назв, то Страбона мідь називається “халкос” – від назви міста Халкіди на Евбее. Від цього слова походить багато давньогрецьких назв мідних і бронзових предметів, ковальського ремесла, ковальських виробів і лиття. Друга латинська назва міді “Aes” (санскритська “ayas”, готська “aiz”, німецька “erz”, англійська “ore”) означає “руда, копальня”.

Прихильники індонімецької теорії походження європейських мов ведуть походження російського слова "мідь" (польське "miedz", чеське "med") від давньонімецького "smida" - "метал" і "Schmied" - "коваль" (англійське "Smith").

Звичайно, спорідненість коренів у даному випадку безсумнівна, проте обидва ці слова зроблені, швидше за все, від грецького “рудник, спис” незалежно один від одного. Від цього слова походять і споріднені назви - "медаль", "медальйон" (французьке "medaille"). Слова "мідь" і "мідний" зустрічаються в найдавніших літературних пам'ятниках слов'янськими мовами.

А ось алхіміки, які мали свою засекречену мову, називали мідь “венера” (“Venus”); у найдавніші часи зустрічається назва "марс" ("Mars").

Але повернемося до історії, у разі – до римлян. Олов'яний камінь римляни вивозили з Кассетеридських островів (так тоді називали острови Британії); основний мінерал олова називали каситеритом. У ІІ-І ст. до н.е. зброя римлян робилося вже переважно із заліза, але у виробництві предметів домашнього вжитку досі переважали бронза і мідь.

Бронза і мідь зіграли видатну роль у становленні матеріальної культури більшості народів, а й у образотворчому мистецтві.

У ХІІ-ХІ ст. до н.е. мідні та бронзові знаряддя праці та зброю починають поступово витіснятися залізними, і настає залізний вік. Цікаво, до речі, що уявлення про три століття - кам'яне, бронзове і залізне - існувало ще в античному світі, воно згадується в роботах Тита Лукреція Кара (I ст. до н.е.). Проте офіційно термін “залізний вік” з'явився у наукових працях у середині ХІХ ст., його запровадив датський археолог Крістіан Юргенсен Томсен.

Незважаючи на настання цієї залізниці, мідь не втратила своїх позицій і зберегла своє важливе технічне значення. Мідь – головний метал електротехніки. Він популярний у середовищі інженерів-конструкторів, електриків і машинобудівників, а й у людей гуманітарних професій – істориків, скульпторів, літераторів…

Цікаво, що тупих, обмежених людей називали міднолобими. відомий у зв'язку з цим приказкою-дразнилкою: “Той, хто носить мідний щит, той має мідний лоб”. До мідного щита повернемося пізніше, а поки що варто розібратися з мідним лобом.

Можливо, міднолобими тупих людей називають через те, що мідь – метал, незважаючи на свою м'якість, міцний? Але він аж ніяк не міцний.

Протидія ударним навантаженням (а саме такі навантаження в основному дістаються щитам - тим самим, з дражнилки Насреддіна) у міді також менше, ніж у багатьох інших металів і сплавів. Не відрізняється мідь і особливою твердістю: вона, правда, твердіша, ніж золото і срібло, але в півтора рази м'якше заліза.

А ось тепер можна підійти до загадкового щита, який якісь давні тупі громадяни додумалися робити з міді, м'якого та неміцного металу. Можливо, не варто все-таки вважати їх такими вже тупими?

Зброярів давнини і навіть Середньовіччя характеристики міді міцності цілком влаштовували. По-перше, навантаження, яке відчував щит при ударі списом або сокирою, куди менше пробивної сили гвинтівкового пострілу. По-друге, у древніх металургів був іншого матеріалу – міцного, як мідь, і доступного, як мідь. Невипадково античний бог- коваль Гефест викував непереможному Ахіллесу мідний щит. Саме мідний!

Тож Насреддін побачив дурість стражників не тому, що вони носили мідні щити, а тому, що були стражниками…

Слайд 1

Опис слайду:

Слайд 2

Опис слайду:

Слайд 3

Опис слайду:

Слайд 4

Опис слайду:

Слайд 5

Опис слайду:

Слайд 6

Опис слайду:

Олімпіодр (VI ст.), Грецький філософ і астролог, професор Олександрійської школи. Він співвідніс 7 планет давнини з 7 металами та ввів позначення цих металів символами планет (Золото-Сонце, Срібло-Луна, Ртуть-Меркурій, Мідь-Венера, Залізо-Марс, Олово-Юпітер, Свинець-Сатурн). Олімпіодр (VI ст.), Грецький філософ і астролог, професор Олександрійської школи. Він співвідніс 7 планет давнини з 7 металами та ввів позначення цих металів символами планет (Золото-Сонце, Срібло-Луна, Ртуть-Меркурій, Мідь-Венера, Залізо-Марс, Олово-Юпітер, Свинець-Сатурн). Термін "метал" походить від грецького слова metallon (від metalleuo - викопую, добуваю із землі). За алхімічними уявленнями, метали зароджувалися в земних надрах під впливом променів планет і поступово вкрай повільно вдосконалювалися, перетворюючись на срібло та золото. Алхіміки вважали, що метали - речовини складні, що складаються з "початку металу" (ртуті) і "початку горючості" (сірки).

Слайд 7

Опис слайду:

Слайд 8

Опис слайду:

Слайд 9

Опис слайду:

Слайд 10

Опис слайду:

Опис слайду:

Свинець (лат. Plumbum) Свинець – це синювато-сірий м'який та важкий метал, це кольоровий метал. Вміст свинцю в земній корі 1,6 10-3% по масі. Самородний свинець трапляється вкрай рідко. Найчастіше свинець зустрічається у вигляді сульфіду PbS. Цей тендітний блискучий мінерал сірого кольору називають галенітом, або свинцевим блиском. Плавиться свинець за температури 327,4°С, а кипить при 1725°С. Щільність його 11,34 г/см. Свинець – пластичний, м'який метал: він ріжеться ножем, дряпається нігтем. На повітрі швидко покривається тонким шаром оксиду PbO. Розведені соляна та сірчана кислоти на свинець майже не діють, але він розчиняється у концентрованих сірчаній та азотній кислотах. Із середини XIV ст. зі свинцю відливали кулі для вогнепальної зброї, у XV ст. Гуттенберг у Німеччині приготував знаменитий друкарський сплав сурми, свинцю та олова, або гарт, і започаткував друкарство. Легкоплавкий, зручний у переробці, свинець широко застосовується у наші дні. Свинець добре поглинає рентгенівське та радіоактивне випромінювання

Слайд 14

Опис слайду:

Список литературы Крицман В.А., Станцо В.В. Енциклопедичний словник молодого хіміка 1982р. Дібров І.А. Неорганічна хімія. СПб.: Вид. "Лань", 2001. Короткий довідник фізико-хімічних величин / За ред.К.П.Міщенко А.А. Равделя. Л.: Хімія, 1999*. Нейгебауер О. Точні науки у давнину. - М: "Наука", 1968.

(Лат. Ferrum).

Залізо можна назвати головним металом нашого часу. Це хімічний елемент добре вивчений. Проте вчені не знають, коли і ким відкрито залізо: надто давно це було. Використовувати залізні вироби людина почала ще на початку I тисячоліття до н.е. На зміну бронзовому віці прийшов залізний. Металургія заліза біля Європи та Азії почала розвиватися ще IX-VII ст. до н.е. Перше залізо, яке потрапило до рук людини, ймовірно, неземного походження. Щорічно на Землю падає більше тисячі метеоритів, частина їх залізна, що складається переважно з нікелістого заліза. Найбільший із виявлених залізних метеоритів важить близько 60 т. Він знайдений у 1920 р. у південно-західній частині Африки. У «небесного» заліза є одна важлива технологічна особливість: у нагрітому вигляді цей метал не піддається куванню, кувати можна лише холодне метеоритне залізо. Зброя з «небесного» металу довгі століття залишалася надзвичайно рідкісною та дорогоцінною. Залізо-метал війни, але це і найважливіший метал мирної техніки. З заліза, вважають учені, складається ядро ​​Землі, і взагалі Землі це одне із найпоширеніших елементів. На Місяці залізо знайдено у великих кількостях у двовалентному стані та самородне. У такому ж вигляді залізо існувало і на Землі, поки на ній відновлювальна атмосфера не змінилася на окислювальну, кисневу. Ще в давнину було відкрито чудове явище - магнітні властивості заліза, які пояснюються особливостями будови електронної оболонки атома заліза. У давнину залізо цінувалося дуже високо. Переважна більшість заліза перебуває у родовищах, які можна розробляти промисловим способом. За запасами в земній корі залізо займає 4 місце серед усіх елементів, після кисню, кремнію та алюмінію. Набагато більше заліза у ядрі планети. Але це залізо недоступне і навряд чи стане доступним у найближчому майбутньому. Найбільше заліза – 72,4% – у магнетиті. Найбільші у СРСР залізорудні родовища – Курська магнітна аномалія, Криворізьке залізорудне родовище, на Уралі (гори Магнітна, Висока, Благодать), Казахстані – Соколівське і Сарбайське родовища. Залізо – блискучий сріблясто-білий метал, його легко обробляти: різати, кувати, прокочувати, штампувати.

Ціль.Розширити та поглибити знання учнів про метали, сформувати в них інтерес до хімії, уміння працювати з додатковою літературою, розвивати мислення, обґрунтовувати висновки, розвивати комунікативні здібності, формувати світоглядні поняття.

Оформлення. Таблиця “Періодична система хімічних елементів Д.І. Менделєєва”; колекція деяких металів та сплавів, проектор, екран для мультимедійної презентації.

Вступ ведучого.

1-а сторінка - "Великий трудівник". (Залізо).

2-а сторінка - "Найдавніший і заслужений". (мідь).

3-я сторінка - "Срібна вода". (Ртуть).

4-я сторінка - "Рим, що занапастив". (Свинець).

5-я сторінка - "Метал, що хворіє... чумою". (Олово).

6-а сторінка - "Мірило вартості". (Срібло).

7-а сторінка - "Цар металів - метал царів". (Золото).

Діючі лиця.

Учні-доповідачі.

Ведучий. Багато століть метали правильно служать людині, допомагаючи йому підкорювати стихію, опановувати таємниці природи, створювати чудові машини та механізми.

Багатий та цікавий світ металів. У тому числі зустрічаються старі друзі людини: мідь, залізо, свинець, ртуть, золото, срібло, олово. Ця дружба налічує вже тисячі років. Але є й такі метали, знайомство з якими відбулося лише останні десятиліття.

Ще в давнину людині були відомі сім металів. Сім металів давнини співвідносили з сімома відомими тоді планетами та позначали символічними значками планет. Знаки золота (Сонця) та срібла (Місяця) зрозумілі без особливих пояснень. Знаки інших металів вважалися атрибутами міфологічних божеств: ручне дзеркало Венери (мідь), щит і спис Марса (залізо), трон Юпітера (олово), коса Сатурна (свинець), жезл Меркурія (ртуть).

Сім металів створив світло,
За кількістю семи планет.
Дав нам космос на добро
Мідь, залізо, срібло,
Золото, олово, свинець.
Сину мій, сірка – їхній батько.
І поспішай, мій сину, дізнатися:
Усім їм ртуть – рідна мати.

Властивості металів чудові, різноманітні. Ртуть, наприклад, не замерзає навіть на морозі, а вольфрам не боїться найжаркіших обіймів полум'я. Літій міг би бути відмінним плавцем: адже він удвічі легший за воду і при всьому бажанні не зможе потонути, а осмій - чемпіон серед металів-важковаговиків - каменем піде на дно. Срібло "із задоволенням" проводить електричний струм, а у титану явно "не лежить душа" до цього заняття: його електропровідність у 300 разів нижча, ніж у срібла. Залізо ми зустрічаємо на кожному кроці, а гольмій міститься в земній корі в таких мізерних кількостях, що навіть крихти цього металу коштують надзвичайно дорого: чистий гольмій у кілька сотень разів дорожчий за золото.

Але як не різні властивості цих елементів, їх ріднить те, що вони належать до однієї великої сім'ї металів. Сьогодні ми познайомимося лише з деякими з них – старими друзями людини.

Відкриємо 1 сторінку нашого журналу. Вона називається "Великий трудівник".

Як важливий цей нам метал,
У металургії він одним із головних став.
Знайомий із залізом навіть давня людина:
Колись до нашої ери почався
І продовжується зараз залізний вік.
Адже досі використовує успішно залізо
Наша сучасна людина.
Руда залізна нам здавна відома
І виплавкою могутньої стали цікавою.
Сьогодні залізо - від транспорту до тонкої техніки,
Від голки та до космічних кораблів –
У багатьох галузях металу немає потрібної.
А в організмі важливий нам білок гемоглобін,
За перенесення Про 2 адже відповідає він один,
Без кисню життя немає на світі
Про це знають навіть малі діти.

1-й учень. А чи замислювався хтось із вас, що було б, якби все залізо зникло на землі і не залишилося б жодного грама цього елемента?

“...На вулицях стояв би жах руйнування: ні рейок, ні вагонів, ні паровозів, ні автомобілів... не виявилося б, навіть камені бруківки перетворилися б на глинисту потерть, а рослини почали б чахнути і гинути без цілющого металу.

Руйнування ураганом пройшло б по всій землі, і загибель людства стала б неминучою. Втім, людина не дожила б до цього моменту, бо, втративши три грами заліза у своєму тілі і в крові, вона припинила б своє існування раніше, ніж розгорнулися б намальовані події. Втратити все залізо - п'ять тисячних відсотків своєї ваги - було б для нього смертю!” Цю картину намалював академік А.Є. Ферсман.

Вчені припускають, що перше залізо, яке потрапило до рук людини, було метеоритним походженням. Невипадково деякими древніх мовами залізо називається “небесним каменем”. Вже у давнину з цих небесних тіл, оскільки вони були міцними та твердими, виготовлялися різні предмети. Змінювалася і вартість заліза. Коли почалося залізне століття, цей метал цінувався дорожче за золото. В "Одіссеї" говориться, що переможцю ігор, влаштованих Ахіллесом, було призначено нагороду: шматок золота та шматок заліза. Але з розвитком металургії вартість заліза неухильно знижувалася, яке роль життя людського суспільства дедалі більше зростала. Вочевидь, залізний вік триває й донині, т.к. більше 90% всіх використовуваних людиною сплавів – це сплави з урахуванням заліза. Однією з найпочесніших професій за всіх часів вважалася професія коваля. Чисте залізо здатне швидко намагнічуватись і розмагнічуватись, тому його застосовують для виготовлення трансформаторів, електромоторів, мембран мікрофонів. Основна маса заліза використовується у вигляді сплавів – чавуну та сталі.

Залізо – це біогенний елемент. Воно відіграє у житті практично всіх організмів, крім деяких бактерій. При нестачі заліза у рослинах знижується утворення хлорофілу, що порушує процес фотосинтезу. Залізо входить до складу гемоглобіну, міоглобіну, різних ферментів та інших складних білкових комплексів, що знаходяться в печінці та селезінці. Залізо стимулює функцію кровотворних органів. В організм залізо надходить разом із їжею. У людини та тварин при нестачі заліза розвивається анемія (малакровість). Як правило, заліза, що надходить з їжею, цілком достатньо, але в деяких випадках (анемія, а також при донорстві крові) необхідно застосовувати залізовмісні препарати і харчові добавки (гематоген, ферроплекс).

Ведучий. Від металу-трудівника перейдемо до 2-ї сторінки усного журналу, вона називається "Давній і заслужений". Йтиметься про червоний метал - мідь.

2-й учень. З міддю людина познайомилася приблизно 6-7 тис. років тому, коли полірований камінь з добре приробленою рукояткою став замінятися знаряддям з міді, а потім і з бронзи. Знайомство людини з міддю та бронзою ознаменовано в історії культури людського суспільства початком мідного та бронзового віку. Багаті родовища міді знаходяться на Уралі, Казахстані, Закавказзі, Сибіру, ​​Заполяр'ї, США, Чилі, Перу, Канаді, ПАР, Замбії. Незліченні скарби чарівного каміння-самоцвіту таять у собі надра сивого Уралу. Але, мабуть, з жодним із них не пов'язано стільки легенд і сказань, як із малахітом. Оспіваний П.П. Бажовим, цей чудовий, зелений камінь із неповторним візерунком золоті руки майстрів-камнерезів перетворювали на дивовижні за красою вироби.

Можливо, не всі знають, що малахіт є одним із мінералів міді – металу, з яким нерозривно пов'язана вся історія цивілізації.

Пластична красуня, насилу вона розплавиться,
Має жовто-червоний колір
І знає сплавів головних рецепт,
І в мідний вік, і в бронзовий –
З давніх-давен мідь – пані,
Дана для пам'ятників та скульптур
Вона на довгі роки.

Мідь – головний метал електротехніки. Близько 50% міді, що одержується, використовується в електротехнічній промисловості, решта міді застосовується в машинобудівній справі, для виготовлення хімічної апаратури (холодильники, вакуум-апарати, котли, змійовики і т.д.), витрачається на виготовлення сплавів на базі кольорових і чорних металів, синіх та зелених фарб, препаратів для боротьби зі шкідниками сільського господарства та в медицині.

У XII та XIII ст. в Росії мідь споживалася головним чином на виготовлення дзвонів, монет, домашнього начиння, а дещо пізніше – у кораблебудуванні та гарматній справі. Російські майстри досягли дивовижних успіхів. Знаменитий Цар-дзвін, відлитий із бронзи Іваном Федоровичем та Михайлом Івановичем Маториними, важив 12 327 пудів. Вага цього дзвону була в 3 рази більша за вагу дзвона, що знаходився в Кіото (Японія), і майже в 4 рази більше пекінського дзвону, які вважалися на той час найбільшими у світі.

Іншим яскравим історичним прикладом, що свідчить про широке використання бронзи в середні віки, є Цар - гармата, відлита в 1586 р. Вона збереглася до наших днів і вражає своїми розмірами: діаметр стовбура - 89 см, загальна довжина - понад 5 м, вага - 2400 пудів. Творцем цієї чудової гармати був російський ливарник Андрій Чохов.

А чи знаєте ви, що з представників тваринного світу найбільша кількість міді містить восьминоги, каракатиці, устриці та деякі інші молюски. У крові ракоподібних та головоногих мідь відіграє ту ж роль, що залізо в крові інших тварин.

У людини мідь міститься головним чином мозку і печінки. Щоденна потреба людського організму – приблизно 0,005 г цього елемента. При недостатньому надходженні міді з їжею у людини розвивається недокрів'я, з'являється слабкість. При зіткненні зі шкірою мідь знімає запальні процеси, заспокоює біль, надає місцеву бактерицидну дію, стимулює захисні сили організму, допомагає уникнути інфекційних захворювань та розсмоктує доброякісні пухлини. Також мідь добре діє на серцево-судинну систему, попереджає тромбофлебіт та виліковує багато хронічних хвороб. У Сирії та Єгипті новонародженим для профілактики рахіту та епілепсії надягають мідні браслети.

Іду на дрібну монету,
У дзвонах люблю дзвеніти,
Мені ставлять пам'ятник за це
І знають: ім'я моє – мідь!

Ведучий. Давно став надбанням історії мідний вік, але людина не розлучається з міддю - своїм старим і відданим другом. А ми перейдемо до 3-ї сторінки усного журналу, яка називається "Срібна вода".

2-й учень. Понад двісті років тому Ломоносов дав просте і ясне визначення поняття "метал". Він писав: "Метали - тіла тверді, ковкі, блискучі". Лише один метал є винятком із загального правила, він знаходиться і в рідкому стані. Ви, звісно, ​​здогадалися, що то ртуть? Назва "срібна вода" - це переклад латинської назви ртуті - гідаргірум.

Ртуть - найважча з усіх відомих рідин: її густина 18,6 г/см 3 . Це означає, що літрова пляшка ртуті важить більше відра з водою (більше 13 кг).

Ртуть відома ще з давніх часів. Мало поширена в природі, переважно зустрічається у вигляді мінералу кіноварі. Стародавні китайці називали головну руду ртуті кіновар "кров'ю дракона". Ртуть відігравала значну роль у алхіміків у їх безнадійних пошуках способу перетворення неблагородних металів у золото, вони називали ртуть меркурієм.

Ртуть випаровується за кімнатної температури, пари її дуже отруйні! Тому слід дотримуватися особливої ​​обережності при роботі з ртуттю та ртутними приладами, особливо термометрами. Її використовують для виготовлення барометрів, манометрів та спеціальної наукової апаратури. Сплави ртуті з іншими металами називаються амальгамами. Амальгами срібла, золота та олова застосовуються в стоматології. Ртуть використовується як каталізатор в органічному синтезі, для ламп денного світла, кварцових ртутних ламп і т.д. Широке застосування знаходять сполуки ртуті: ціанат ртуті (гримуча ртуть) – як вибухова речовина для детонаторів; іодид ртуті – як бактерицидна речовина; сульфід ртуті (кіновар) – як фарба червоного кольору; хлорид ртуті (I) (каломель) – для виготовлення каломельного електрода та як каталізатор; хлорид ртуті (II) (сулема) – як дезінфікуюча речовина в медицині, сільському господарстві для протруювання насіння, у фотографії, для фарбування тканин, як каталізатор в органічному синтезі тощо. (Сулема – найсильніша отрута!)

Ведучий. Познайомившись із “срібною водою”, ми відкриємо 4-ту сторінку, яка називається “Рим, що загубив”.

4-й учень. Всім відомо, що Рим урятували гуси. Пильні птахи своєчасно помітили наближення ворожих військ та різкими криками сигналізували про небезпеку. А ось що занапастило Рим?

Деякі американські вчені-токсикологи вважають, що падіння Риму має отруєння жителів свинцем. На їхню думку, використання посуду, оправленого в свинець, та свинцевих косметичних засобів зумовило швидке вимирання римської аристократії, середня тривалість життя якої не перевищувала 25 років. Люди ж нижчих станів, хоч і не мали дорогого посуду, користувалися знаменитим водопроводом, труби якого були виготовлені зі свинцю.

Зрозуміло, не тільки свинець був винен у тому, що імперія чахла, існували серйозніші причини. І все ж частка істини в міркуваннях американських учених є: виявлені при розкопках останки древніх римлян містять велику кількість свинцю.

Свинець використовують виготовлення захисних оболонок електричних кабелів, устаткування виробництва сірчаної кислоти. Сплави свинцю йдуть виготовлення підшипників, акумуляторів, застосовують як основу виготовлення друкарського металу. Свинець добре поглинає гамма-випромінювання та використовується для захисту від нього під час роботи з радіоактивними речовинами (свинцеві екрани тощо).

Широке застосування знаходять оксиди свинцю: оксид свинцю (II) PbO – для виготовлення осередків акумуляторних пластин деяких сортів свинцевого скла; Pb 3 O 4 – сурик – у скляній промисловості, як пігмент при приготуванні масляних фарб, що захищають залізні та сталеві конструкції від корозії; діоксид свинцю PbO 2 – у свинцевих акумуляторах.

Різноманітне застосування різних солей свинцю: основний карбонат свинцю – свинцеві білила – як білий пігмент у виробництві фарб; хромат свинцю – жовтий крон – як пігмент; тетраетилсвинець – додають до бензину для запобігання детонації в автомобільних двигунах.

Ведучий. А чи знаєте ви, що аж до XVII ст. свинець нерідко плутали з оловом? Олово називали Plumbum album (свинець білий), а свинець – Plumbum nigrum (свинець чорний). Скільки цікавих історій пов'язано із оловом! Давайте відкриємо 5 сторінку усного журналу, яка присвячена олову і називається "Метал, що хворіє ... чумою".

5-й учень.У 1910 р. англійський полярний дослідник капітан Роберт Скотт спорядив експедицію, метою якої було досягти Південного полюса. Багато важких місяців пересувалися відважні мандрівники по снігових пустелях антарктичного материка, залишаючи на своєму шляху невеликі склади з продуктами та гасом – запаси на дорогу назад.

На початку 1912 р. експедиція нарешті досягла Південного полюса, але виявилося, що на місяць раніше тут побував норвезький мандрівник Р. Амундсен. Однак головне лихо чекала Р. Скотта на зворотному шляху. На складах, які вони залишили, не виявилося гасу, він весь витік. Змерзлим людям не було чим зігрітися і не було чим приготувати їжу. Незабаром Роберт Скотт та його друзі загинули. У чому ж крилася причина зникнення гасу? Чому старанно підготовлена ​​експедиція закінчилася трагічно? Причина виявилася простою: бляшанки з гасом були запаяні оловом, а на морозі олово “захворює”: блискучий метал перетворюється на сірий порошок. Це, зване “олов'яною чумою”, і зіграло фатальну роль долі експедиції.

Олово широко застосовується для нанесення захисних покриттів (лудіння) на залізо, іноді на мідь та ін. 40% олова використовується для покриття ним виробів із заліза, що торкаються продуктів харчування, наприклад, консервних банок. Олово рекомендується для лікування діабету, астми, респіраторних інфекцій, анемії, а також шкірних, легеневих захворювань та хвороб, пов'язаних із застоюванням рідини в організмі.

Велика кількість олова використовується як сплавів з іншими металами. Основний сплав олова з міддю – бронза, відомий ще з давніх часів. Із бронзи відливають пам'ятники. Сплав олова з сурмою та міддю йде на виготовлення підшипників, сплав олова зі свинцем застосовується для паяння як припой, сплав, що складається з 75% олова та 25% свинцю, йде на виготовлення олов'яного посуду. Сульфід олова SnS 2 використовують як фарбу для позолоти дерева (сусальне золото).

Ведучий. Іноді олово називають за сріблясто-білий колір і блиск суперником срібла. Ось і книга про олову так і називається "Суперник срібла". Тепер ми познайомимося із самим сріблом – одним із представників шляхетних металів. Наступну, шість сторінку назвали “Мірило вартості”.

6-й учень. Чи знаєте ви, як і коли народився рубль? Рубль народився XIII в. - Подовжений брусок срібла, що важив приблизно 200 г. Припускають, що зі срібла відливали довгий і вузький злиток, а потім зубилом рубали його на частини - гривні. Ці гривні і називали карбованцевими, або просто карбованцями. Пізніше стали карбувати гроші, а XVI в. була створена єдина для Російської держави грошова система. На той час у Росії ходили срібні гроші. Срібла свого не було, його закуповували за кордоном (російські монети відливали із іноземних монет). Срібло здавна застосовували й у ювелірній справі: із нього виготовляли пудрениці, портсигари, табакерки, чайні та столові сервізи та інші предмети розкоші.

З того часу, як у 1839 р. французький художник і винахідник JI.Ж. Дагер розробив спосіб отримання зображення на світлочутливих матеріалах, срібло нерозривно пов'язало свою долю з фотографією. З середини ХІХ ст. і по сьогодні срібло використовується для дзеркал. Багато застосувань срібла пов'язані з тим, що воно "най-най" метал: самий тепло-і електропровідний, що має найвищий металевий блиск, один з найбільш пластичних.

Сріблом покривають поверхню електричних контактів у радіоприймачах, телевізорах, музичній та відеоапаратурі. Срібло використовується як каталізатор в органічному та неорганічному синтезі. Іони срібла знищують бактерії і навіть у незначній концентрації стерилізують питну воду. У медицині використовують колоїдні розчини срібла, стабілізовані спеціальними добавками, - коларгол, протаргол та ін, що мають ефективну антисептичну дію – для дезінфекції слизових оболонок. За індійською традицією, тонкі смужки срібла завжди вживають із їжею для попередження кишкових інфекцій.

Через свою м'якість срібло застосовують переважно у вигляді сплавів: сплави з міддю застосовують для виготовлення ювелірних виробів, монет, лабораторного посуду; сплав із нікелем – для виготовлення срібно-нікелевих акумуляторів.

Різноманітне використання солей срібла: нітрат срібла – ляпис – у виробництві фотоматеріалів, для виготовлення дзеркал, в гальванотехніці, в медицині, для виготовлення чорнил, що не змивається.

А чи знаєте ви, що назва однієї з країн Південної Америки – Аргентини – пов'язана зі сріблом? Що у XVIII ст. ходили фальшиві гроші, які були ціннішими за справжні, оскільки містили більше срібла, ніж державні.

Бути символом не кожному дано,
Але ім'ям моїм не без причини
Назвали руки, дощ, тільця, руно,
Перетин та думок середину.
І на честь мене було названо навіть століття,
Коли була дуже щаслива людина.
Що нині в моєму імені? А давнь
Вважали все, що я – металів цар.

І останній метал, з яким тісно пов'язана історія розвитку людства – золото. 7-я сторінка усного журналу називається "Цар металів - метал царів".

7-й учень. Золото! Жоден інший метал не грав такої зловісної ролі у багатовіковій історії людства. За право володіти ним велися кровопролитні війни, знищувалися цілі держави та народи, чинилися тяжкі злочини. Багато горя, страждань та мук приніс людям цей гарний жовтий метал... Історія золота – це історія цивілізації. Перші крихти цього металу потрапили до рук людей кілька тисячоліть тому, і тоді він був зведений людиною в ранг дорогоцінного.

Середні віки ознаменувалися пишним розквітом алхімії, що стала повальним захопленням, якому віддавалися і старі, і молоді. Спроби перетворити на золото інші метали робилися з давніх-давен, але ніколи раніше вони не мали такого масового характеру.

Чисте золото дуже м'який та пластичний метал. Шматок його величиною з сірникову головку можна витягнути в дріт завдовжки більше трьох кілометрів або розплющити в прозорий блакитно-зелений лист площею 50 м 2 . Якщо подряпати нігтем по чистому золоту, на ньому залишиться слід. Тому золото, що йде на ювелірні вироби, зазвичай містить добавки міді, срібла, нікелю та інших металів, що надають йому міцності.

Одна з найважливіших властивостей золота – виняткова хімічна стійкість. На нього не діють ні кислоти, ні луги. Лише грізна "царська горілка" здатна розчинити золото. Куполи церков золотили через хімічну стійкість та простоту механічної обробки золота. Сучасна космічна техніка використовує контактні сплави золота з паладієм, платиною, вольфрамом, цирконієм тощо. Золото та його сплави стали конструкційним матеріалом не тільки для мініатюрних радіоламп та контактів, а й для гігантських прискорювачів елементарних частинок. Золото у сплавах зі сріблом або міддю застосовується для виготовлення зубних протезів. У медичній практиці застосовуються органічні та неорганічні сполуки золота, радіоактивні ізотопи золота на лікування низки захворювань, зокрема і онкологічних.

Цей дорогоцінний метал покращує еластичність шкіри, уповільнює її старіння. Золото входить до складу препаратів, якими лікують шкірні хвороби, артрити, а також інші ревматичні та аутоімунні захворювання. Медики пояснюють, що ліки, що містять золото, блокують білок, який відповідає за ці хвороби. Для збереження молодості золото застосовується і пластичної хірургії.

Ведучий. Таким чином, сьогодні ми з вами познайомилися з областями застосування, що ґрунтуються на найважливіших властивостях металів, цікавими історіями, пов'язаними з ними.

Отже, ще раз подивимося, про які метали сьогодні ми вели розмову.

Мідь, срібло, золото, залізо, свинець, олово та ртуть – це ті метали, з якими давня людина познайомилася раніше за інших.

Звичайно, зараз на нашій планеті з металами можуть конкурувати пластмаси, але, незважаючи на це, роль металів у важливих галузях промисловості та життєдіяльності людини ніколи не зменшиться.

Метали різні на світі,
І знати про них мають і дорослі, і діти.
Одні здоров'я та спокій наш бережуть,
Інші до могутності країну ведуть…
Скрізь метали на планеті: і там, і тут,
І нові історії про них на вас чекають…

(Позакласний захід супроводжується показом презентації)

Література

1. Алікберова Л.Ю. Цікава хімія. - М.: "АСТ-ПРЕС", 2002. - 560 с.
2. Єнякова Т.М. Позакласна робота з хімії. - М.: Дрофа, 2005. - 173 с.
3. Івіч А. 70 богатирів. - М.: "Дитяча література", 1986.
4. Популярні бібліотеки хімічних елементів. - М.: Видавництво "Наука", 1977. 2 т.
5. Хімія. Довідник школяра. - М.: Філологічне товариство "Слово", 1995.
6. Гериганівська О.В. Подорож країною “Метали” // Хімія, № 4-2012, с. 39-40.
7. Даніна О.М. Метали на варті здоров'я.// Хімія, №12-2010, с. 45-46.
8. Лєдовська О.М. Урок

Ймовірно, перший метал, з яким познайомилася людина ще за часів нового кам'яного віку (близько 6 тис. років тому на Стародавньому Сході та близько 4 тис. років тому в Європі), була мідь. Вона зустрічається в природі в самородному стані у вигляді пластинок, губчастих і суцільних мас, а також кристалів. Найбільший із знайдених самородків важив 420 т. Мідні самородки набагато більше поширені у природі, ніж самородки інших металів. Тому природно, що у пошуках відповідних порід виготовлення гармат людина насамперед зустрівся саме з мідними самородками. Ця зустріч знаменувала собою початок мідного віку.

Мабуть, людина досить швидко оцінила переваги нового матеріалу. Вік предметів із самородної міді сягає 6 тис. років. Особливо великі самородки знаходили у Північній Америці на берегах Гудзонової затоки та Верхнього озера. Перші знаряддя людини були виготовлені з каменю, тому перші мідні вироби з'явилися на світ в результаті обробки мідних самородків кам'яними сокирами. Тривалий час потім кам'яні та мідні знаряддя застосовувалися разом. У цей період людина на прикладі міді осягала основи металургії та металознавства.

Обробка мідних самородків за допомогою кам'яної сокири мала, звісно, ​​обмежені можливості. Холодним куванням самородків пластинчастої форми можна було виготовити невеликі за величиною предмети - шпильки, гачки, наконечники стріл тощо. Отримати ж листову мідь холодним куванням неможливо - матеріал розтріскується. Також неможливо виготовити холодним куванням предмети складного профілю: судини, сковороди та ін. На той час людина вже впевнено керувала вогнем. Табірне багаття з температурою 700-800 °С змінили печі, де досягалася вища температура - 1000-1200 °С. На території Єгипту, наприклад, знайшли керамічні судини, датовані 5 тис. років до зв. е., випалення яких було проведено при 1100-1200 °С. Мідь плавиться при температурі 1084 ° С, тому, природно, що наступним кроком у металургійній практиці людини стало отримання розплавленої міді. Це істотно розширило асортимент виробів, що виготовляються з міді.

Однак самородна мідь зустрічається рідко, і її було явно недостатньо, щоб задовольнити потреби, що стрімко зростають, у цьому металі. На наступному етапі людина почала отримувати мідь відновлювальної плавкою її руди. Мідні руди - природні мінерали, агрегати, що містять мідь у таких кількостях та сполуках, при яких вилучення металу економічно вигідне. Нині відомо понад 170 медьсодержащих мінералів, їх лише 10-15 мають практичного значення. До найважливіших мінералів відносяться: халькопірит CuFeS 2 (30% міді), халькозин - "мідний блиск" Cu 2 S (79,8% міді), ковелін CuS (64,4% міді), малахіт CuCО 3 ·Cu(OH) 2 (57,4% міді), азурит 2CuCО 3 ·Cu(OH) 2 (55,5% міді), куприт Cu 2 Про (81,8% міді). Руди сучасних промислових родовищ майже ніколи не бувають складені лише одними мінералами міді. Зазвичай мідь містять мінерали зростаються з нерудними мінералами (кварц, барит та ін) і деякими рудними мінералами заліза і кольорових металів (пірит, пірротин та ін).

Родовища мідних руд поширені набагато ширше, ніж родовища великих мідних самородків, і були відомі людині з давніх-давен. Зараз важко з'ясувати, як саме було відкрито виплавку міді з руд і чи це сталося значно пізніше, ніж людина зустрілася з самородною міддю. Є дані, що за 7 тис. років до зв. е. на Близькому Сході використовувалася металургійна мідь. Видобуток самородної міді та виплавка міді з руд - операції, що суттєво відрізняються в технічному та технологічному відносинах, мабуть, у різних районах світу освоювалися людиною одночасно.

Спочатку використовувалися окислені руди. Вони не вимагають попереднього випалу на відміну від сульфідних руд, для яких така обробка необхідна, щоб видалити сірку хімічно пов'язану. Відновлювальна плавка малахітових руд проводилася у примітивних печах. Вони являли собою глиняні тиглі, наповнені рудою та вугіллям, які містилися в неглибоку ямку. Поверх насипали шар деревного вугілля.

Вугілля, згоряючи, утворює оксид вуглецю (II), який взаємодіє з малахітом, відновлюючи хімічно зв'язану мідь до металу:

CO + CuCO 3 = 2CO 2 +Cu

Критий пристрій печей забезпечувало ізоляцію реакційного середовища від надлишку кисню повітря, який окислює оксид вуглецю (II) оксид вуглецю (IV) і тим самим заважає відновленню міді. Невідомо, як людина прийшла до думки, що мідь треба виплавляти саме так, але, вочевидь, у неї для експериментів було багато часу та завзятості. Є свідчення дуже раннього знайомства людини з металургійним виплавленням міді. У Єгипті, наприклад, обробка мідних руд Синайського півострова велася вже IV тисячолітті до зв. е. З давніх-давен були відомі мідні руди на острові Кіпр. Передбачається, що слово "купрум", наукова назва міді, походить від найменування острова Кіпр, де знаходилися мідні копальні стародавніх римлян.

У Європі стародавні мідні копальні знайшли в Австрії на Міттерберзі. Там само виявлено кам'яні знаряддя, якими ці копальні розроблялися. Предки стародавніх слов'ян, що жили в басейні Дону та Передньопров'я, використовували небагаті родовища міді, що знаходилися в районі нинішнього Донбасу та затоплених Дніпровських порогів. Вони застосовували мідь виготовлення зброї, предметів домашнього побуту, прикрас.

На думку деяких учених, російське слово "мідь" походить від слова "сміду", яке в деяких стародавніх племен, що жили на європейській частині сучасної території СРСР, взагалі позначало метал. На рубежі XVII-XVIII ст. початок промислової переробки міді в Росії було покладено Микитою Демидовим. У музеї Тагіла є величезний розкладний мідний стіл, на якому зроблено напис: "Ця перша в Росії мідь знайдена в Сибіру... Микитою Демидовиче. міді зроблено цей стіл у 1715 році".

Після того як людина навчилася отримувати і обробляти мідь, кілька тисячоліть поряд з каменем вона була основним твердим матеріалом давнини (рис. 12). Вже первісні металурги намагалися підвищити твердість цього у чистому вигляді досить м'якого металу. Спочатку, мабуть, випадкове утворення сплаву міді з оловом, яке могло статися при обробці деяких руд, що містять разом олово та мідь, визначило напрямок пошуків покращення механічних властивостей міді. Вдале поєднання міді з оловом відтворювалося людиною вже свідомо.

Природно, що випробовувалися композиції міді та іншими металами (цинк, миш'як, нікель та інших.). Сплав міді з цинком отримували, наприклад, у Стародавньому Ірані. Мідно-миш'яково-нікелева чотиригранна приколка, знайдена в Азербайджані, має вік понад 5 тис. років. Предмети, виготовлені з мідно-нікелевих сплавів, знайдені в Німеччині, Іспанії, Португалії та належать приблизно до того ж періоду.

Особливе місце у практичній діяльності людини займає бронза - сплав міді з оловом. Бронза перевершує мідь за твердістю, добре піддається обробці, дуже стійка до окислення. Період історії приблизно початку III тисячоліття до зв. е. на початок I тисячоліття до зв. е. називають бронзовим віком. У цей час з'явилися нові, різноманітніші знаряддя та предмети озброєння, виготовлені з бронзи (сокири, ножі, серпи), з'явилося бронзове начиння - кубки, чаші, котли тощо. Вироби з бронзи відливали в єгиптян, індусів, ассирійців. Широко використовувалася бронза виготовлення прикрас, статуй та інших предметів художньої творчості.

Статуя заввишки 32 м, створена 290 р. до зв. е. на честь бога сонця Геліоса - Колос Родоський, була відлита з бронзи і поставлена ​​на східному острові Егейського моря - Родосі, біля входу в порт. У Японії в 749 р. було відлито і поміщено до храму Тодайдзі чотирисоттонна статуя Будди. Про велике поширення бронзи в мистецтві древнього світу можна судити за статуями, що дійшли до нас (Дискобол, Сплячий сатир, Марк Аврелій та ін). Саме слово "бронза" має відносно пізнє походження і пов'язане з назвою італійського торговельного містечка на березі Адріатичного моря Брідзіні, де продавали різноманітні вироби з бронзи.

У міру того, як людство накопичувало технічний і технологічний досвід, поряд з бронзою з'явилися й інші сплави міді, що володіють різними цінними властивостями. В даний час відома велика кількість сплавів, які утворюють мідь з іншими елементами: Zn, Sn, Al, Ni, Pb, Mn, Be, Fe, Mg, Hg, Ag, Au, Si. Широке поширення мідних сплавів пояснюється лише тим, різні групи їх мають різні переваги. До цих переваг можна віднести антифрикційність, корозійну стійкість, пластичність, хороші ливарні властивості, гарний зовнішній вигляд і т. п. Сплави міді з цинком називаються латунями і за складом поділяються на червоні латуні (менше 20% Zn), що мають гарну плинність; жовті латуні (20-50% Zn); крихкі білі латуні (50-80% Zn) та спеціальні латуні, які поряд з міддю та цинком містять Ni, Mn, Fe, Sn та Al.

Бронзою раніше називали лише сплав міді з оловом. Через дефіцитність олова сплави з аналогічними властивостями стали отримувати, додаючи до міді інші метали. Тепер, окрім олов'яних, широко використовуються алюмінієві, свинцеві, кремнієві, кадмієві та інші бронзи. Всі ці сплави містять невеликі кількості легуючих компонентів, які покращують ті чи інші якості. Через велику різноманітність, властивостей застосування мідних сплавів здавна було дуже широким. З бронзи складу 90% міді та 10% олова відливались артилерійські гармати. Сплав, що складається з 76-82% міді, 16-22% олова і до 4% свинцю, використовувався для виливки дзвонів. З такого дзвонового металу зроблено один "вартовий" та 10 "четвертних" дзвонів Спаської вежі Московського Кремля. Ці дзвони відлито у XVII-XVIII ст. та важать: "вартовий" - 2160 кг, "четвертні" - від 300 до 350 кг.

Для виготовлення художніх виробів користуються сплавом, що містить 70-80% міді, до 10% цинку, 5-8% олова та 3% свинцю. Це так звана мистецька бронза. У 1863 р. на одному з островів (Мас-а-Тьєрре) за 600 км від узбережжя Чилі було встановлено відлиту з художньої бронзи меморіальну дошку шотландському моряку Олександру Селкірку - прототипу знаменитого Робінзона Крузо. У Московському Кремлі в Успенському соборі знаходиться виконаний у 1625 р. з художньої бронзи намет ажурного лиття - зразок найвищої майстерності російських умільців. Історія лиття статуй із бронзи в Росії починається з епохи Петра I. У 1714 р. була відлита перша статуя Самсона для фонтану в Петергофі. Найважче лиття в один прийом знаменитого "Медного Вершника" - монумента Петру I, провели за проектом скульптора Еге. прикраси палаців та скульптурні роботи.

Виробництво міді.Мідь містять мінерали в чистому вигляді в промислових масштабах не зустрічаються. У шматках руд тісно переплетені між собою мінерали, що містять різні елементи. Вони зростаються, утворюють невеликі вкраплення. Зазвичай мідні руди містять від 05 до 2% міді. Тільки Конго зустрічаються родовища, вміст міді у яких сягає 20 %. Мала концентрація міді у рудах ускладнює її видобуток, і виробництво міді стає складним багатоступеневим процесом.

З сульфідних руд мідь видобувається, головним чином, пірометалургійним шляхом, а з окислених - гідрометалургійним. Пірометаллургічним способом в даний час отримують 75% всієї міді, що видобувається. Цей спосіб заснований на частковому окисленні сірчистих руд до оксидів міді, які відновлюються надлишком сульфіду до металевої міді:

2Сu 2 Про + Cu 2 S = 6Cu + SО 2

Мінімальна концентрація міді в рудах, природно, ускладнює її вилучення. Тому перед тим, як видобуту руду пускають на переплавку, її збагачують – штучно збільшують відсотковий вміст міді. Для того щоб провести збагачення, подрібнюють руду до таких розмірів, які дозволяють виділити зерна з відсотком вмісту міді, більшим, ніж у вихідній руді. Потім такі "багаті" зерна відокремлюють від інших, використовуючи ту обставину, що зерна різного складу мають різні властивості. До таких властивостей відносяться: колір, блиск, маса, електрична і магнітна сприйнятливість, змочуваність.

Найпоширенішим зараз способом збагачення є флотація (рис. 13). У металургії флотація застосовується, переважно, відділення сульфидных мінералів від порожньої породи, і навіть для поділу частинок руд різних металів. Метод заснований на відмінності адсорбційних

властивостей поверхні частинок сірчистих металів та порожньої породи силікатного типу. Флотація мідних руд здійснюється в такий спосіб. До суспензії тонкоподрібненої руди (0,05-0,5 мм) у воді, яка називається пульпою, додають якусь полярну органічну речовину з довгим вуглеводневим ланцюгом - збирач. Збирач має здатність полярними кінцями вибірково сорбуватися на поверхні частинок мідної руди. При цьому його вуглеводневий кінець залишається у водній фазі. Таким чином, в результаті сорбції поверхня частинки виявляється покритою та вуглеводневою "щіткою", зменшує її змочуваність. Частинки порожньої породи, що мають полярну поверхню, змочуються добре.

Далі пульпу при інтенсивному перемішуванні продувають повітрям, яке утворює бульбашки. Відомо, що неполярні молекули, поміщені у воду, насамперед прагнуть розташуватися межі розділу вода - повітря. Так само поводяться неполярні кінці збирача, що покривають частинку руди. Для них найдоступнішою межею розділу вода – повітря є поверхня бульбашок. В результаті частки руди прилипають до бульбашок і разом з ними виринають на поверхню у вигляді піни. Порожня порода - "хвости" - залишається в пульпі. Піну знімають, зневоднюють та отримують концентрат, а хвости скидають у відвал. Отриманий концентрат містить до 55% міді. Це верхня межа. Найчастіше після флотації вміст міді у концентраті перебуває у межах 11-35 %. Поряд із міддю там є сірка, залізо, цинк, оксиди кремнію, алюмінію, кальцію, а також у невеликих кількостях благородні метали – золото, срібло, платина. Сульфідні руди часто містять багато піриту, тому і в концентраті значна частина заліза і сірки припадає на його частку.

Щоб отримати чисту мідь, домішок необхідно позбутися. Це вдається зробити не відразу, а кілька етапів. Першим є випал концентрату. Концентрат випалюють для того, щоб знизити в ньому вміст сірки. Крім того, в результаті випалу виходить оксид сірки (IV) у таких концентраціях, що його можна надалі використовувати для виробництва сірчаної кислоти. Комплексне використання сировини призводить до зменшення забруднення атмосфери відходами виробництва.

Випалення ведуть при температурі 600-700 ° С в багатоподових печах. Пекти завантажують концентратом у суміші з флюсами (кварц, вапняк), необхідними для наступного етапу - виплавки штейна. Під час випалу поряд з окисленням сірки відбувається цілий ряд процесів: розкладання складних сульфідів, пряме окислення мінералу, утворення феритів домішкових металів та ін. Його горіння при випалюванні, залежно від доступу повітря, описується рівняннями:

3FeS 2 + 8О 2 = Fe 3 О 4 + 6SО 2 + 2349 кДж

4FeS 2 +11О 2 = 2Fe 2 Про 3 + 8SО 2 + 3282 кДж

Ці реакції супроводжуються виділенням значної кількості тепла. В результаті випал проходить мимовільно, без витрат палива. Достатньо лише на початку процесу тимчасовими топками нагріти шихту до температури займання сульфідів. У процесі випалу із руди видаляється не вся сірка. Після випалу в шихті залишаються сульфіди міді, заліза, стійкі оксиди - Cu 2 Про, Fe 2 Про 3 , Fe 3 О4, ZnO, PbO, а також флюси.

Наступний етап виробництва міді - виплавка з обпаленого концентрату штейна та відокремлення його від шлаку.

Штейн - це сплави Cu 2 S з FeS з домішками деяких сульфідів (Zn, Pb, Ni) та оксидів (Fe, Si, Al, Ca)

Вміст міді у штейні коливається від 10 до 79,9% (чистий Cu 2 S). Шлаки – сплави силікатів різних металів. У металургії міді це переважно силікати заліза. Плавка на штейн виробляється в відбивних печах (рис. 14), куди поміщається випал шихта. Паливом служить вугільний пил, мазут чи природний газ. Температура залежить від відстані, від місця введення палива лежить у межах 1200-1600 °С.

Основним хімічним процесом, який відбувається на цьому етапі, є перехід заліза в шлак:

FeS + 3F 3 O 4 + 5SiO 2 = 5Fe 2 SiO 4 + SO 2

Частина сульфіду заліза витрачається на обмінну реакцію з оксидом міді:

Cu 2 O + FeS = Cu 2 S + FeO

FeO у присутності кварцу також зв'язується у силікат. Рідкі сплави сульфідів та силікатів взаємно нерозчинні та розрізняються за щільністю. Ця обставина використовується для їхнього поділу. Шлак розташовується у верхньому шарі, нижній – сплав сульфідів Cu 2 S·FeS – штейн. Їх поділяють, випускаючи в міру накопичення через розташовані різних рівнях спеціальні випускні отвори.

Саме слово штейн походить від німецького слова – камінь. Це з тим, що застиглий сплав сульфідів міді і заліза зовні дуже нагадує камінь. Подальша переробка штейна проводиться в конверторі, що продувається повітрям і метою своєї має вже отримання чорнової міді. У конвертор заливають рідкий штейн (температура 1200 ° С), туди завантажують подрібнений (6-20 мм) кварц. У продуванні повітря через штейн можна виділити два етапи, що відрізняються хімізмом процесів, що відбуваються в них. На першому окислюється сульфід заліза і утворюється шлак:

2FeS+3О 2 + SiО 2 = Fe 2 SiО 4 +2SО 2 +966кДж

Ця реакція є основним джерелом тепла конверторних процесів.

Оксид міді (I), який також виходить на цьому етапі:

Cu 2 S + Про 2 =Cu 2 Про + SО 2

відразу ж переводиться назад у сульфід за реакцією:

Cu 2 Про + FeS = Cu 2 S + FeO

Далі FeO, зв'язуючись із кварцом, переходить у шлак. Накопичений шлак зливають через горловину, нахиляючи конвертор. Після зливу шлаку в конвертор завантажують нову порцію штейна і процедуру продування повторюють до тих пір, поки в конверторі не накопичиться достатньої кількості багатого міддю розплаву. Таким чином, на цьому етапі продування відбувається відділення заліза від міді: залізо видаляється зі шлаком, мідь залишається в конверторі у вигляді розплаву.

На другому етапі з розплаву сульфіду міді одержують металеву мідь. Після окислення заліза та зливу шлаку окислення в конверторі піддається Cu2S:

2Cu 2 S + 3О 2 = 2Cu 2 Про + 2SО 2

Так як на відміну від першого етапу в реакційному середовищі відсутня сульфід заліза, оксид міді реагує вже з надлишком сульфіду міді. В результаті виходить чорнова мідь:

Cu 2 S + 2Cu 2 О = 6Cu + SО 2

Сумарно процес, що відбувається в конверторі на другому етапі продування, можна описати наступною реакцією:

Cu 2 S + О 2 = 2Cu + SО 2 + 215 кДж

Чорна мідь, зливки якої називають багнетами (від німецького Stück - штука), містить 1 % домішок (Fe, S, О 2 , As, Ni, Zn та ін.) і, крім того, включає всі домішки благородних металів, які містяться в вихідної руди та флюсів. Багато домішок погіршують механічні властивості металу, знижують його електричну провідність, роблять менш пластичним. Для того щоб позбутися домішок, а також витягти благородні метали, що представляють цінність, чорнову мідь піддають очищенню - рафінуванню.

Рафінування здійснюють двома способами: вогневим (вдування повітря при температурі 1150°С) та електролітичним. Першим способом вдається позбутися домішок шляхом переведення їх у нерозчинні в міді оксиди:

4Cu + О 2 = 2Cu 2 О

Me + Cu 2 Про = MeO + 2Cu

Оксиди домішок виринають на поверхню і шлакуються кварцовим флюсом. Оксид міді (I), що утворюється, відновлюється продуктами сухої перегонки дерева. Для цього в піч, де проводиться рафінування, після видалення шлаків вводять сире дерево (жерди, колоди). Пари води, що виділяються, і вуглеводні, перемішуючи мідь, сприяють видаленню з неї газів і переводять в металеву мідь:

4Сu 2 Про + СН 4 = ​​СО 2 + 2Н 2 Про + 8Сu

Однак вогневий спосіб не дозволяє витягти з міді благородні метали. Це вдається зробити, піддаючи мідь електролітичного рафінування. Сенс його полягає в анодному розчиненні міді, що очищається, і висадженні чистої міді на катоді. Для цього з міді, що пройшла попереднє очищення вогневим способом, відливають аноди. Вони мають особливу форму, зручну для підвішування (рис. 15). Їхня маса 250-320 кг. Як катоди використовують листи чистої міді. Електроди поміщають в електролітичній ванні, що є обкладені свинцевими пластинами бетонні чани, наповнені відповідним розчином і сірчаною кислотою. Ванни мають кілька метрів завдовжки (від 3 до б) і містять до сотні електродів. З міркувань економії ванни з'єднують між собою блоки (рис. 16). При пропущенні через систему струму на катодах виділяється чиста мідь:

а аноди розчиняються:

При цьому домішки, що містяться в мідному аноді, залежно від їх властивостей або переходять в електроліт (Zn, Fe, Sn, Ni), або випадають осад (Ag, Au, Pt), звідки їх потім витягують. Процес розчинення анодів триває близько 20 діб. Катоди змінюють через 6-8 діб. Їх виймають, сушать, переплавляють і розливають мідь у зливки. Чистота міді, що одержується електролітичним способом, досягає 99,95-99,96 %.

Як бачимо, процес видобутку міді з руд складається з кількох етапів. Мета кожного з них - відокремлення міді від супутніх домішок. Іноді залежно від якості руди, технічних можливостей, економічних міркувань із виробництва виключають флотацію чи випал концентрату. Дещо відрізняються на різних заводах умови виробництва. У найзагальнішому вигляді схема виплавки міді пірометалургійним способом зображена на рис. 17. Хімічні процеси цього можна описати сумарної реакцією:

2CuFeS 2 + 5О 2 + SiО 2 = 2Cu + Fe 2 SiО 4 + 4SО 2

Характерною особливістю пірометалургії є використання високих температур.

Гідрометалургійний спосіб, яким зараз видобувають близько 25% усієї міді, не пов'язаний з використанням високих температур. Цей спосіб застосовують для вилучення міді головним чином бідних окислених руд, але він також може бути використаний і для переробки сульфідних і змішаних руд. У ході гідрометалургійної переробки міді її складні сполуки перетворюються на розчинні дією різних реагентів. Такими реагентами можуть бути: H 2 SО 4 , NH 4 OH, NaCN, Fe 2 (SО 4) 3 . Потім із розчину мідь витягують тим чи іншим способом. Наприклад, обробка руди, що містить мідь у вигляді оксиду СіО, розведеною сірчаною кислотою переводить мідь у розчин у вигляді сульфату:

CuO + H 2 SО 4 = CuSО 4 + H 2 О

Витягти мідь з одержаного розчину можна електролізом або витісненням за допомогою заліза:

CuSO 4 + Fe = Cu + FeSO 4

Перевагою гідрометалургійного методу є те, що отримувати метали можна, не беручи руди на поверхню. В даний час цей метод є досить перспективним.

Природно, що за багато тисячоліть, які налічує металургія міді та мідних сплавів, змінювалися завдання, що стояли перед металургами, змінювалися умови праці, удосконалювалася технологія, змінювалась сфера застосування продуктів виробництва.