Металл железо известен человеку еще с глубокой древности использовать

Обновлено: 04.10.2024

Как известно, основным материалом, из которого первобытные люди изготавливали орудия труда, был камень. Не зря сотни тысяч лет, прошедшие между появлением человека на земле и возникновением первых цивилизаций называют каменным веком. Но в 5-6 тысячелетиях до н. э. люди открыли для себя металл. Скорее всего, первое время человек относился к металлу точно так же, как к камню. Он находил, например, медные самородки и пытался обрабатывать их точно так же, как камень, т. е. с помощью обивки, шлифования, отжатия отщепов и т. д. Но очень быстро стала ясна разница между камнем и медью. Может быть, даже, первоначально люди решили, что от металлических самородков толку не будет, тем более что медь была достаточно мягкой, и орудия, которые из нее изготавливались, быстро выходили из строя. Кто придумал плавить медь? Теперь мы никогда не узнаем ответа на этот вопрос. Скорее всего, все получилось случайно. Раздосадованный человек бросил камешек, который показался ему неподходящим для изготовления топора или наконечника стрелы, в костер, а затем с удивлением заметил, что камешек растекся блестящей лужицей, а после прогорания огня – застыл. Потом понадобилось только немного поразмыслить – и идея плавки была открыта. На территории современной Сербии был найден медный топор, созданный за 5 500 лет до Рождества Христова. Правда, медь, конечно, уступала по многим характеристикам даже камню. Как уже говорилось выше, медь – слишком мягкий металл. Его основным преимуществом являлась плавкость, позволявшая изготавливать из меди самые различные предметы, но по прочности и остроте она оставляла желать лучшего. Конечно, до открытия, например, златоустовской стали (Статья «Русский булат из Златоуста»), должно было пройти еще несколько тысячелетий. Ведь технологии создавались постепенно, сначала – неуверенными, робкими шажками, методом проб и бесчисленных ошибок. Вскоре медь была вытеснена бронзой, сплавом меди и олова. Правда, олово, в отличие от меди, встречается далеко не везде. Не зря в древности Британия носила название «Оловянные острова» – многие народы снаряжали туда торговые экспедиции за оловом. Медь и бронза стали основой древнегреческой цивилизации. В «Илиаде» и «Одиссее» мы постоянно читаем о том, что греки и троянцы были одеты в медные и бронзовые доспехи, использовали бронзовое оружие. Да, в древности металлургия во многом обслуживала именно военных. Пахали землю нередко по старинке, деревянным плугом, да и, например, водостоки можно было сделать из дерева или глины, но на поле битвы бойцы выходили в прочных металлических доспехах. Однако бронза как материал для оружия имела один серьезный недостаток: она была слишком тяжелой. Поэтому со временем человек научился выплавлять и обрабатывать сталь. Железо было известно еще в те времена, когда на Земле шел бронзовый век. Однако сыродутное железо, получавшееся в результате обработки при небольшой температуре, было чересчур мягким. Большей популярностью пользовалось метеоритное железо, но оно было очень редким, найти его можно было лишь по случайности. Однако оружие из метеоритного железа было дорогим, иметь его было очень престижно. Египтяне называли кинжалы, выкованные из упавших с неба метеоритов, Небесными. Принято считать, что широкое распространение обработка железа получила у живших на Ближнем Востоке хеттов. Именно они около 1200 г до н. э. научились выплавлять настоящую сталь. На некоторое время ближневосточные державы стали невероятно могущественными, хетты бросали вызов самому Риму, а филистимляне, о которых упоминается в Библии, владели огромными территориями на современном Аравийском полуострове. Но вскоре их технологическое преимущество сошло на нет, ведь технологии выплавки стали, как оказалось, было не так уж сложно позаимствовать. Главной проблемой было создание горнов, в которых можно было достичь той температуры, при которой железо превращалось в сталь. Когда окрестные народы научились строить такие плавильные печи, производство стали началось буквально во всей Европе. Конечно, многое зависело от сырья. Ведь люди лишь относительно недавно научились обогащать исходное сырье дополнительными веществами, придающими стали новые свойства. Например, римляне насмехались над кельтами, ведь у многих кельтских племен сталь была настолько плохой, что их мечи гнулись в сражении, и воины должны были отбежать в задний ряд, чтобы выпрямить клинок. Зато римляне преклонялись перед изделиями мастеров-оружейников из Индии. Да и у некоторых кельтских племен сталь не уступала знаменитой дамасской. (Статья «Дамасская сталь: мифы и реальность») Но, в любом случае, человечество вступило в железный век, и его уже нельзя было остановить. Даже широчайшее распространение пластмасс, произошедшее в ХХ веке, не смогло вытеснить металл из большинства сфер человеческой деятельности.

Металл железо известен человеку еще с глубокой древности использовать

Тип 5 № 1262

Сложные неорганические вещества можно классифицировать по четырём группам, как показано на схеме. В эту схему для каждой из четырёх групп впишите по одной химической формуле веществ из числа тех, о которых говорится в приведённом тексте.

Химические формулы запишите в таблицу в следующем формате: Al2(SO4)3.

Сложные вещества

оксид

основание

кислота

соль

Прочитайте следующий текст и выполните задания 5—7.

Металл железо известен человеку ещё с глубокой древности. Использовать изделия из него начали ещё в начале 1-го тысячелетия до н. э. В Древнем Египте железо называли «небесный металл», его древнегреческое название означает «звёздный», а древнеримское переводится как «капнувший с неба». Такое название металла объяснялось очень просто: в древности люди не умели добывать соединения железа и получать из них металл, а использовали только метеоритное железо, то есть буквально железо, упавшее с неба. Широкое использование железа не прекращается и в настоящее время. Известно, что в самородном виде в природе железо практически не встречается, однако его соединения, такие как гематит , магнетит и пирит, широко распространены. Из этих соединений металл и получают в настоящее время. Один из способов получения железа заключается в восстановлении его оксида под действием оксида углерода (II) при высокой температуре. В чистом виде железо представляет собой серебристо-серый тугоплавкий металл, обладающий превосходными механическими свойствами: большой прочностью и способностью прокатываться, протягиваться и штамповаться. В основном этот металл используют в виде сплавов — чугуна, стали и др. Взаимодействие железа и оксидов железа с кислотами (например, ) приводит к образованию солей, которые также широко применяются. Так, например хлорид железа (III) используется при окрашивании тканей, при производстве красящих пигментов, в качестве коагулянта при очистке воды. Сульфат железа (II) используется при окрашивании ткани и шерсти, в сельском хозяйстве и в медицине. При взаимодействии сульфата железа (II) с гидроксидом калия образуется гидроксид железа (II) . Это соединение используется при изготовлении железо-никелевых аккумуляторов.

Тип 5 № 1247

оксид

основание

кислота

соль

1. — бинарное соединение, в котором один из атомов является кислородом, что говорит о его принадлежности к классу оксидов.

2. — является основанием, так как это основный гидроксид.

3. Кислота должна иметь ион водорода, примером может служить соляная кислота .

4. Соль состоит из иона металла и иона кислотного остатка, известным примером является хлорид железа (III) .

Ответ: Оксид — , основание — , кислота — , соль — .

Возможны также другие варианты ответа для граф «оксид» , «основание» , «кислота» и «соль» .

Интересные факты о железе

Железо является четвёртым по распространённости элементом на нашей планете. Содержание его в земной коре составляет аж целых 5% от общей массы. Но, не смотря на это железо не сформировалось на нашей планете самостоятельно.

История появления этого химического элемента на Земле связана с колоссальными звёздами. В результате взрыва новой или сверхновой звезды образуется огромная масса астероидов, которые содержат большое количества железа. Эти астероиды кружат в космическом пространстве, пока не попадут в поле притяжения какого-нибудь космического тела.

Из всего этого следует вывод, что железо имеет неземное происхождение и попало на Землю из космоса вмести с метеоритами.

Без такого химического элемента, как железо, зарождение жизни на Земле было бы невозможно.

Большую часть ядра нашей планеты составляет расплавленное железо. Оно создаёт электромагнитное поле, которое защищает нашу планету от всевозможных негативных воздействий из космоса (например таких, как солнечная радиация)

Именно благодаря оксиду железа земля имеет такой коричневый цвет.

В природе очень редко можно встретить железо в чистом виде. Чистое железо попадает на Землю из космоса, так называемое метеоритное железо. В основном железо встречается в виде соединений с другими химическими элементами — железными рудами. Железо в руде представлено в виде окисей и закисей. Хорошая железная руда содержит до 57% железа и выше.

Железо в быту

В быту мы используем сплавы железа с углеродом – чугун и сплавы железа с другими металлами – всевозможные марки сталей.

Выплавлять железо из руды умели в Индии, Анатолии и на Кавказе ещё в 12 веке до нашей эры, но «железная революция произошла где-то в первом тысячелетии до нашей эры. Железо стало быстро распространяться по всему миру вытисняя из обихода такие металлы, как бронза.

В наши дни металлургическое производство служит основой тяжелой промышленности, но выплавлять сталь только из одного металлолома пока не научились. Сталь выплавляют из чугуна с добавлением металлического лома.

Железо в организме человека

В человеческом организме содержится примерно 5 граммов этого металла.

Железо играет очень важную роль в нашем организме. За транспортировку и доставку всех питательных веществ ко всем нашим органам отвечает такой белок, как гемоглобин, основу которого составляет железо. Железо отвечает за энергию в нашем организме. Самостоятельно вырабатывать этот химический элемент наш организм не умеет. Железо мы получаем извне с продуктами питания.

Согласно статистике до 70% людей недополучают железо в полном объёме, а железодефицитной анемией страдают более 20% нашего народонаселения. Лёгкие формы этого вида анемии практически не имеют симптомов, но оказывают значительное воздействие на здоровье человека.

Железо усваивается относительно легко, но для его усвоения необходим витамин С и органические кислоты. Мешают усвоению железа щавелевая кислота, дубильные вещества и повышенное употребления в пищу клетчатки. Также железо не усваивается в присутствии кальция. Обильное употребления чая и кофе препятствует усвоению нашим организмом этого необходимого вещества.

Продуктов содержащих железо очень много. Наибольшее его количество содержится в свиной и говяжий печени, шоколаде, фасоли яблоках и гранате. Но усваивается далеко ни всё железо попадающее в наш организм.

При недостатке железа проявляется сонливость, апатия и не желание что-либо делать. Снижается иммунитет, увеличивается выпадение волос и ломкость ногтей и учащается сердцебиение.

При переизбытке этого минерала в организме могут проявляться запоры, расстройство желудка, тошнота и рвота.

Урок по химии "Железо - химический элемент и простое вещество" (9 класс)

- образовательная: расширить знания обучающихся о металлах, рассмотреть особенности строения электронных оболочек атомов металлов побочных подгрупп на примере железа, изучить физические и химические свойства железа – простого вещества, учить детей применять полученные знания и умения на практике;

- воспитательная: воспитывать самостоятельность, трудолюбие, творческое отношение к учебе, прививать потребность в здоровом образе жизни, культуре питания человека, экологической культуре, воспитывать у обучающихся уверенность в себе, чувство ответственности, повышение своей самооценки;

- развивающая: развивать творческие навыки, навыки работы с дополнительной литературой, работы в Интернете, навыки создания компьютерной презентации; способствовать развитию у обучающихся логического мышления, формирование умений устанавливать взаимосвязь между составом, строением и свойствами вещества, умения анализировать полученную информацию, поддерживать и развивать интерес к химии

Формируемые компетенции:

общеучебная, информационная, ценностно-смысловая, коммуникативная, личностного самосовершенствования.

Методы и педагогические приемы:

- постановка проблемных вопросов;

-частично – поисковый, химический эксперимент;

-письменный контроль и взаимоконтроль,

- дифференцированное домашнее задание

Межпредметные связи с историей, географией, биологией.

Оборудование:

-минералы железа: магнитный, бурый и красный железняк

- штатив для пробирок, пробирки, спиртовка, спички, держатель пробирок, железный гвоздь, железные опилки, магнит. раствор сульфата меди (II), скрепки, растворы соляной и серной кислот, колба, наполненная кислородом, концентрированная азотная кислота, сера

-технические средства: компьютер, медиапроектор, экран.

Вступительное слово учителя .

Мы продолжаем изучение раздела – химия металлов. Предлагаю обучающимся отгадать загадку и сформулировать тему и вопросы, которые мы будем сегодня изучать на уроке.

Среди металлов самый славный,

Важнейший древний элемент,

В тяжелой индустрии главный,

Знаком с ним школьник и студент.

Родился в огненной стихии,

А сплав его течет рекой.

Важнее нет его в металлургии,

Он нужен всей стране родной.

Учащиеся дают ответ.

Тема и задачи урока уточняются учителем.(Высвечиваются на экране).

Итак, сегодня нам предстоит знакомство с химическим элементом и простым веществом – железом. Ввиду того, что информации о железе очень много, а мы ограничены во времени, этот урок будут помогать вести мне ребята, которые заранее подготовили для вас интересный материал по некоторым вопросам темы. Обучающиеся получили вопросы, на которые необходимо найти ответы в учебнике, дополнительной литературе, Интернете и создали презентацию в программе Power Point по изучаемому вопросу. Время выступления – до 5 минут.

План изучения темы.

(высвечивается на экране)

1. Железо – химический элемент. Строение атома железа. Характерные степени окисления.

2. Из истории железа.

3. Нахождение железа в природе. Получение.

4. Строение железа – простого вещества.

5. Физические и химические свойства железа.

6. Применение железа. Биологическая роль железа.

Учащиеся ведут в рабочих тетрадях конспект «Паспорт железа», который будет включать все пункты плана.

1. Железо – химический элемент. Строение атома железа. Степени окисления.

Охарактеризуйте положение железа в ПСХЭ Д.И. Менделеева. (Ученик работает у доски)

Железо – элемент побочной подгруппы VIII группы 4-го периода ПСХЭ Д.И. Менделеева. Порядковый номер – 26. Это означает, что в состав атома железа входят 26 электронов и 26 протонов (заряд ядра +26). Относительная атомная масса железа – 56, следовательно, в состав ядра входят 30 протонов (56-26=30).

Чему равно число электронов на внешнем энергетическом уровне для металлов главных подгрупп? Как определить степень окисления металлов главных подгрупп?

Какие вам известны степени окисления, характерные для железа?

Как определить степень окисления металлов побочных подгрупп? (проблемный вопрос).

Обучающиеся сталкиваются с проблемой причинно-следственной связи: положение в ПСХЭ → строение атома → характерные степени окисления.

Учитель отмечает, что строение атомов элементов побочных подгрупп отличается от строения атомов главных подгрупп. Особенностью электронного строения элементов побочных подгрупп является заполнение электронами не последнего, а предпоследнего уровня. Записываем на доске распределение электронов в атоме железа по энергетическим уровням: ₊₂₆ Fe 2ē; 8; 14ē; 2ē

Составляем электронно-графическую формулу атома Fe .

Учащиеся дают ответ на вопрос о характерных степенях окисления железа.

Железо – такой же восстановитель, как и другие металлы, однако, в отличие от ранее изученных металлов, атомы железа при окислении отдают не только электроны последнего уровня, приобретая с.о. +2, но и способны к отдаче одного электрона с предпоследнего уровня, принимая при этом с.о. +3.

2. Из истории железа. (станция Историческая)

Выступление учащегося.

Железо – один из семи металлов, известных человеку с глубокой древности (золото, серебро, медь, олово, свинец, железо, ртуть).

По археологической классификации третий и последний период первобытной эпохи, характеризующийся распространением железной металлургии и железных орудий, знаменует собой железный век, представление о котором возникло впервые еще в античном мире. В XVIII — начале XIX в. гипотезу о железном веке развивали уже многие ученые, в том числе и российские (А. Н. Радищев). В современном значении этот термин был введен в употребление в середине XIX в. датским археологом К. Ю. Томсоном и вскоре распространился в литературе наряду с терминами «каменный век» и «бронзовый век».

В отличие от других металлов железо, кроме метеоритного, почти не встречается в природе в чистом виде. Этот металл можно назвать доисторическим, т.к. он применялся человеком еще до изобретения письменности. Наиболее древний сохранив шийся образец кованого железа обнаружен при изучении большой пирамиды Хеопса и принадлежит к 2000—1500 гг. до н. э. Однако не только в Египте, но и в Древней Греции было известно о существовании железа. Так, герои «Илиады» Гомера облачались в «меднокованные доспехи» и имели «сердца, твердые как железо», а героев его «Одиссеи», победителей игр, награждали куском золота и куском железа.

Астрологи того времени утверждали, что каждой планете на небе соответствует свой металл на Земле, например красноватому Марсу — гремящее в боях железо. Каждая планета издревле обозначалась особым знаком. Этими же знаками долгое время (вплоть до конца XIX в.) обозначали и «родственные» этим планетам металлы. Железо обозначали в виде копья и щита (♂).

Ученые предполагают, что первое железо, попавшее в руки человека, было метеоритного происхождения. Не случайно на некоторых древних языках железо именуется «небесным камнем». Самый крупный железный метеорит нашли в Африке, он весил около 60 т. А во льдах Гренландии нашли железный метеорит весом 33 т. Уже в древности из этих небесных тел, так как они были прочными и твердыми, изготавливались различные предметы. Современные химические анализы огромного числа метеоритов, упавших на нашу планету, показали, что в составе железных метеоритов на долю железа приходится 91%.

В Америке, Австралии и на большинстве островов Тихого океана железо стало известно лишь во II тысячелетии н. э. вместе с появлением в этих областях европейцев. Предполагают, что железо было известно некоторым племенам Центральной и Северной Африки, однако каких-либо достоверных данных по этому вопросу нет.

Культурой железного века называется обычно культура первобытных племен Европы и Азии, живших к северу от области древних рабовладельческих цивилизаций. В них металлургия железа распространилась в VIII—VII вв. до н. э. Так начался железный век — тот век, в котором мы и сейчас еще живем. Ведь в настоящее время железные сплавы составляют почти 90% всего количества металлов и металлических сплавов.

3. Нахождение железа в природе. Получение. (станция Геологическая)

(на стене карта « Полезные ископаемые России»)

Выступления учащихся-2 чел.

Железо – второй по распространенности металл (после алюминия) в земной коре. В земной коре его почти 5 %. В природе встречается в виде оксидов и сульфидов: Fe ₃ O ₄ – магнитный железняк, Fe ₂ O ₃ – красный железняк (гематит), бурый железняк – 2 Fe ₂ O ₃ •3 H ₂ O , FeS ₂ – железный колчедан. Помимо железа в состав этих минералов входят другие элементы. Природное химически чистое железо бывает только метеоритного происхождения. Считается, что в глубинах нашей планеты находится расплавленное «ядро» Земли, состоящее из сплава железа с никелем.

По запасу железных руд наша страна занимает первое место в мире. Они залегают на Урале, в Курской, томской областях и других местах.

Мировые разведанные запасы железной руды составляют порядка 160 млрд тонн, в которых содержится около 80 млрд тонн чистого железа. По данным Геологической службы США, на долю месторождений железной руды Бразилии и России (57% руды добывается на Бакчарском железорудном месторождении) приходится по 18 % мировых запасов железа.

Распределение запасов железной руды по странам:

Редчайший каприз природы — самородное железо земного происхождения (его еще называют «теллурическим», от латинского «теллус » — земля). Такое железо получается в уникальных геологических условиях — там, где потоки расплавленной лавы, богатой оксидом железа, на пути своего извержения из земных глубин пересекали пласты каменного угля. И уголь восстанавливал железо до очень чистого металла так же, как это происходит в доменной печи.

Метеоритное железо — всегда самородное. С ним, видимо, и познакомились древние наши предки, когда на смену «бронзовому веку» пришел «век железный». Правда, «небесный металл» всегда содержит примесь никеля, поэтому он почти не поддается ковке в обычных условиях. Его следует обрабатывать, как это ни странно, только в холодном виде, а не разогретым, как обычное железо.

Начало производства железа из его руд в Древнем Египте, Индии и других странах было положено около 4 тыс. лет назад, пото м у что возросла потребность людей в железных предметах — мечах, плугах и других изделиях, — а метеоритного железа на Земле было гораздо меньше, чем химически связанного железа. Поэтому огромное значение имело открытие способа получения железа из железных руд. Эти открытия основывались на наблюдении за процессами горения. В тех случаях, когда вместе с топливом случайно нагревались куски железной руды, железо при соприкосновении с раскаленным древесным углем восстанавливалось. Постепенно человек перешел к сознательному воспроизведению процесса выплавки железа.

Согласно легенде, оружейники, которые не знали этого секрета и не сумели отковать из «небесного камня » меч для бухарского эмира, были безжалостно казнены. Только много столетий спустя загадка «металла с неба» была разгадана. В XVII веке оружие из никелистого железа появилось у индийского раджи. Были сабли из уникального металла у латиноамериканского героя — легендарного Боливара и у российского царя Александра I.

Однако железо, выплавленное из руд, конечно, со временем стало более доступным, чем метеоритное.

У древних египтян железо ценилось так же высоко, как золото, - недаром железные лезвия, кинжалы и бусы находили в гробницах фараонов вместе с золотыми украшениями. Скорее всего, железные предметы попадали в Египет с Ближнего Востока, где уже три тысячи лет назад начала развиваться черная металлургия. Позднее секретом получения «главного металла» овладели и в Европе.

Первые печи для выплавки железа имели два отверстия: вверху и внизу. На дно такой печи насыпали древесный уголь, а затем слой руды и снова уголь. Уголь поджигали и продували через печь воздух, раздувая пламя мехами. Углерод восстанавливал железо из руды:

В древности железо получали также в «сыродутных печах» , которые на самом деле представляли собой просто прорытые в толще глины норы. Такие «воры» выходили одним Концом на склон оврага, и горение угля в печи поддерживалось ветром. Пользовались еще «волчьими ямами» — домницами (от славянского слова «дмути» — дуть), которые вырывали в земле.

Металлического железа нужно было все больше и больше. Появились доменные печи, в которых из железной руды получался чугун. Его можно использовать для разных целей (например, отливать из него массивные детали, решетки и крышки люков, делать мясорубки и сковородки). Можно получать из чугуна сталь, в которой содержание углерода гораздо меньше, чем в чугуне: Поэтому и свойства у нее другие. Сталь упруга, поддается ковке и прокатке, прочна. Из стали можно делать все — от железнодорожных рельсов до хирургического инструмента. Если железо совсем не содержит примеси углерода, его называют «мягким » .

Свойства мягкого железа, чугуна и стали сильно различаются: железный шарик при ударе о металлическую плитку расплющивается, стальной — отскакивает, а чугунный раскалывается.

4. Строение железа – простого вещества . (беседа с классом).

Вид химической связи, тип кристаллической решетки.

5. Физические и химические свойства железа. (станция Химическая)

(беседа учителя с классом, демонстрация опытов)

5.1 Физические свойства железа.

На столах учащихся: гвоздь, скрепки, магнит.

Учитель: Рассмотрим образцы железа. Д окажите, что железо - типичный представитель металлов. На основе анализа справочных данных и образцов железа на столах охарактеризуйте физические свойства железа.

Для справки: плотность железа 7, 87г/см 3 ,температура плавления -1536 0 С

Железо — металл войны, труда, искусства

Железо — один из наиболее распространенных элементов: земная кора содержит около 5% железа. Однако лишь сороковая часть этих запасов сконцентрирована в виде месторождений, пригодных для разработки. Основные рудные минералы железа — магнетит, гематит, бурый железняк и сидерит. Само слово «железо» произошло, как полагают одни ученые, от санскритского «джальжа» — металл, руда. Другие считают, что в основе русского названия лежит другой санскритский корень — «жель», означающий «блестеть», «пылать».

Метеоритное железо

Первое железо, попавшее в руки человека, было не земного, а космического происхождения: железо входило в состав метеоритов, падающих на Землю. Поэтому шумеры называли его «небесной медью», а древние копты — «небесным камнем». В эпоху первых династий Ур в Месопотамии железо именовали ан-бар (небесное железо). Египтяне всегда изображали железные предметы синими — цвета неба. В папирусе Эберса (ранее 1500 г. до н. э.) о нем говорится как о металле небесного изготовления.

Самый крупный железный метеорит был найден в 1920 г. в юго-западной части Африки. Это метеорит «Гоба», весящий 60 т.

О том, что древние люди пользовались вначале именно железом метеоритного происхождения, свидетельствуют распространенные у некоторых народов мифы о богах, сбросивших с неба железные предметы и орудия, — плуги, топоры. Метеоритное железо подвергается ковке в холодном состоянии, поэтому люди начали изготавливать из него простейшие орудия. Метеоритное железо обрабатывали так же, как и медь. При холодной ковке оно приобретает нужную форму и одновременно становится прочнее и тверже, а отжиг в огне снова делает кованый металл мягким.

«Сыродутное» железо

Несмотря на повсеместное использование железа на земле после бронзового века, способ получения его непосредственно из руды не менялся на протяжении 3000 лет, до тех пор, пока в Европе в XIII в. не изобрели доменную печь. Способ этот назывался «сыродутным», так как «сырую» болотную или луговую руду закладывали в обмазанную глиной яму вместе с древесным углем, а затем через отверстие в нижней части ямы дули ручными, а позднее механическими мехами. В результате этого, окись железа превращалась в металл, а пустая порода стекала вниз, а на самом дне печи скапливались зерна железа, которые, слипаясь, образовывали «крицу», то есть рыхлую губчатую массу, пропитанную шлаками. Раскаленную добела крицу вынимали, быстро проковывали, отжимая из нее шлак, и сваривали в монолитный кусок железа лепешкообразной формы.

Само по себе кричное железо являлось сплавом с углеродом, процентное содержание которого не превышало сотых долей. В наше время название железоуглеродистого сплава зависит от пропорций углерода к металлу: если в железе до 2 % углерода, то оно называется сталью. Стоит отметить, что если углерода меньше 0,25 %, то сплав носит название мягкой стали (малоуглеродистой), а по старой терминологии именно она называлась железом. Когда углерода более 2 %, то железный сплав называют чугуном.

Загадка древней колонны

В Дели стоит знаменитая Кутубская колонна весом около 6,5 т, ее высота 7,5 м, диаметр 42 см у основания и до 30 см у верха. Изготовлена она почти из чистого железа (99,72%), чем и объясняется ее долголетие. До сих пор на ней не обнаружено ржавчины. Колонна была воздвигнута в 415 г. в честь царя Чандрагупты II. По народному поверью, у того, кто прислонится к колонне спиной и сведет за ней руки, исполнится заветное желание.

Как же смогли древние металлурги изготовить эту чудную колонну, перед которой бессильно время? Древняя Индия издавна славилась искусством своих металлургов. О выплавке железа в Индии говорится в Ригведах — священных книгах, относящихся примерно к XIII-XII вв. до н. э. Таким образом, ко времени создания колонны металлургия Индии имела, по крайней мере, полуторатысячелетнюю историю, и железо уже стало применяться для изготовления плугов.

По вопросу о способе изготовления замечательной колонны до сих пор нет единого мнения. Некоторые авторы считают, что колонна изготовлена методом сварки отдельных криц массой по 36 кг и последующей их ковкой. По мнению других специалистов, древние металлурги для получения чистого железа растирали губку сварочного железа в порошок и просеивали его. А потом полученный чистый порошок железа нагревали до красного каления и под ударами молота его частицы слипались в одно целое — сейчас это называется методом порошковой металлургии.

Непревзойденный в литье

При доменном процессе получаются три вида чугуна:

литейный (серый),
передельный (белый),
специальный чугун (ферросплавы).

Литье из серого литейного чугуна хорошо работает на сжатие, в два раза слабее на изгиб и в три-четыре раза хуже на растяжение, — эти свойства необходимо учитывать при проектировании художественных изделий, предназначенных под отливку. Серый чугун, благодаря своей высокой коррозийной стойкости, чрезвычайно широко применяется в изготовлении изделий экстерьерного характера: парковых декоративных скульптур, ваз и фонтанов, садовых оград, ворот, надгробных плит и решеток. А долговечность и прочность на истирание делают его незаменимым материалом для ступеней и ограждений лестниц.

Наконец, исключительно высокие литейные свойства позволяют отливать тончайшие ажурные предметы с красивым черно-коричневым цветом. Превосходно получаются из чугуна и мелкие бытовые предметы: пепельницы, дверные ручки, туалетные принадлежности и даже цепочки для часов.

Во кузнице

Сталь — самый распространенный сплав из «семейства» железоуглеродистых. С глубокой древности кузнецы научились получать из железной руды не только мягкое железо, но и высокоуглеродистую сталь. В Древней Руси, например, она вместе с железом шла на изготовление сложноузорчатых сварных клинков мечей, кинжалов и ножей. Технология производства данных видов изделий была невероятно сложной и трудоемкой. Не случайно древнерусские кузнецы почитались как особое привилегированное сословие. А в раннюю языческую эпоху их считали самыми могучими, мудрыми и незаменимыми людьми, ибо сам бог грома и молнии Перун был их покровителем и советчиком.

В древнерусских письменных источниках сталь именуют специальными терминами: «Оцел», «Харолуг» и «Уклад». Говоря о железе и стали, невозможно не упомянуть об еще раз об Индии. Из записей одного арабского географа XII в. можно узнать, что в то время Индия славилась производством железа и стали. Оказывается, сталь эта служила непосредственным сырьем для получения из нее тех сортов булата, которые впоследствии использовали кузнецы Персии, Сирии, и Египта при изготовлении клинков мечей и сабель. И получается, что родиной дамасской стали являлся отнюдь не Дамаск, а Индия.

Металл драгоценнее золота

На Ближнем Востоке и в Китае железо было известно уже за 2400 лет до н. э., а в Египте еще раньше. В Центральной Европе ранний железный век приходится примерно на 1000-450 гг до н. э. Эту эпоху называют гольштаттской по названию города в Австрии, в окрестностях которого археологи нашли много железных предметов.

Одними из первых железо из руды стали получать халибры — легендарный народ, живший в Закавказье около 1500 г. до н. э. В сыродутных горнах железную руду восстанавливали древесным углем и получали ковкое, так называемое кричное железо. В древности у некоторых народов железо ценилось дороже золота. Лишь представители знати могли украшать себя изделиями из железа, причем нередко в золотой оправе.

В Древнем Риме из железа изготавливали даже обручальные кольца. Дошедшие до нас документы рассказывают, что один из египетских фараонов обратился к царю хеттов с просьбой прислать ему железо в обмен на любое количество золота. В египетских гробницах, наряду с другими ценностями, было найдено ожерелье, в котором железные бусы чередовались с золотыми.

Разноцветный металл с узором

Нет ничего необычного в том, что любой из известных нам металлов, подвергаясь какой-либо обработке, может менять цвет. «Палитра» того или иного металла зависит и от степени нагрева, и от самой обработки, и от химических свойств. Но невозможно представить голубое золото или красное серебро. Напротив, железо, а соответственно сталь и чугун во всех своих «ипостасях», имеет несравнимую ни с каким другим металлом цветовую растяжку.

В холодном состоянии оно может быть серым, черным, почти белым, голубым, и синим, золотистым и красноватым. Более того, железо является единственным металлом, который может сам себя украшать декоративным орнаментом, проступающим как бы изнутри. Варианты этого фактурного орнамента бесконечны, и их нельзя причислить ни к одному из общеизвестных, так как этот рисунок рождается самим металлом.

Читайте также: