【化学】为什么铁器时代之后出现了高级青铜时代(详情)

铜资源丰富,易于加工。铜是人类最早用于生产的金属。起初,人们只使用自然界中存在的铜。用石斧砍下,可以锤成各种物件。随着生产的发展,使用天然铜制成的生产工具是不够的。生产的发展促使人们寻找从铜矿中获取铜的方法。含铜矿物常见,大多颜色鲜艳醒目,如:金黄色黄铜矿CuFeS2、亮绿色孔雀石CuCO3Cu(OH)2、深蓝色蓝铜矿2CuCO3Cu(OH)2等。在空气中焙烧这些矿物后,形成氧化铜CuO,然后用碳还原它,得到金属铜。纯铜做的物体太软,容易弯曲。已经发现,可以通过将锡与铜混合来制造铜锡合金青铜。青铜比纯铜更坚硬,这大大改进了人们制造的劳动工具和武器。人类进入青铜时代,结束了人类历史上的新石器时代。

公元前2000年左右,中国进入青铜器时代,历经夏、商、西周、春秋、战国,发展了约15个世纪。青铜是铜和锡或铅的合金,熔点700~900℃。它具有优良的铸造性能,高耐磨性和良好的化学稳定性。铸造青铜器必须解决采矿、冶炼、制模、翻扇、Cu-Sn-Pb合金成分的比例配制、熔炉和坩埚的制造等一系列技术问题。从石器的使用到青铜器的铸造,是人类科技发展史上的一次飞跃,是社会变革和进步的巨大动力。

青铜是古代劳动人民有意识地将铜与锡或铅结合在一起的合金。因主要成分为铜,颜色为蓝色,故名青铜。作为一种合金,青铜的熔点比纯铜(紫铜)低。从硬度来说,青铜比纯铜高。熔融青铜凝结时体积略有膨胀,因此具有较好的填充性,气孔较少,说明其比纯铜具有更好的铸造性能。这些都使青铜在应用上更具适应性,因此青铜的生产迅速发展。青铜工具具有一些紫铜工具所不具备的功能,因此逐渐取代了一些石器、木器、骨器和紫铜,成为生产工具的重要组成部分。青铜生产工具的出现,对生产力的发展起到了划时代的作用。此后,石器虽然没有被完全淘汰,但石器时代终于被青铜时代所取代。

人类发现和使用铁比发现和使用金和铜晚。首先,自然元素铁在地球上非常稀少,容易氧化生锈,熔点(1812K)远高于铜(1356K),比铜更难冶炼。人类最早发现的铁是天上掉下来的陨石。陨石含有高百分比的铁,这是铁和金属如镍和钴的混合物。在熔化铁矿石的方法还没有出来,人类还不可能大量获取生铁的时候,铁一直被认为是最有神秘感的贵金属。