5 ο ΓΕΛ ΝΙΚΑΙΑΣ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΑ ΜΕΤΑΛΛΑ ΣΤΗΝ ΚΑΛΛΙΤΕΧΝΙΚΗ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ

Transcript

1 5 ο ΓΕΛ ΝΙΚΑΙΑΣ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΑ ΜΕΤΑΛΛΑ ΣΤΗΝ ΚΑΛΛΙΤΕΧΝΙΚΗ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΝΙΚΑΙΑ 2012

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 3 2. ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΑ ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ 4 3. ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ 5 4. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΗΣ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑΣ ΜΕΤΑΛΛΑ ΚΡΑΜΑΤΑ ΚΑΙ ΟΙ ΦΥΣΙΚΕΣ ΤΟΥΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΑ ΜΕΤΑΛΛΑ ΣΤΗ ΦΥΣΗ ΚΑΙ Η ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΑ ΤΟΥΣ ΠΟΥ ΒΡΙΣΚΟΥΜΕ ΤΑ ΜΕΤΑΛΛΑ ΟΙ ΜΟΡΦΕΣ ΜΕ ΤΙΣ ΟΠΟΙΕΣ ΒΡΙΣΚΟΥΜΕ ΤΑ ΜΕΤΑΛΛΑ ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ ΜΕΤΑΛΛΑ ΚΑΙ ΧΗΜΕΙΑ ΟΙ ΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΜΕΤΑΛΛΩΝ ΠΟΎ ΟΦΕΙΛΟΝΤΑΙ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΣΥΝΘΗΚΩΝ ΣΤΑ ΜΕΤΑΛΛΑ ΤΑ ΜΕΤΑΛΛΑ ΣΤΗΝ ΙΣΤΟΡΙΑ ΧΡΟΝΟΛΟΓΙΟ ΑΝΑΚΑΛΥΨΗΣ ΤΩΝ ΜΕΤΑΛΛΩΝ ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΟ ΚΑΙ ΤΟ ΧΡΥΣΟΜΑΛΛΟ ΔΕΡΑΣ ΜΕΤΑΛΛΑ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΑΙΑ ΑΤΤΙΚΗ ΟΙ ΕΠΟΧΕΣ ΤΩΝ ΜΕΤΑΛΛΩΝ ΤΑ ΜΕΤΑΛΛΑ ΣΤΗΝ ΤΕΧΝΗ ΤΑ ΜΕΤΑΛΛΑ ΣΤΗ ΓΛΥΠΤΙΚΗ ΤΑ ΜΕΤΑΛΛΑ ΣΤΗ ΧΑΡΑΚΤΙΚΗ ΤΑ ΜΕΤΑΛΛΑ ΣΤΗ ΔΙΑΚΟΣΜΗΣΗ ΑΡΧΑΙΑ ΕΛΛΗΝΙΚΑ ΝΟΜΙΣΜΑΤΑ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΤΟΥ ΧΑΜΕΝΟΥ ΚΕΡΙΟΥ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΟΞΥΓΡΑΦΙΑΣ ΣΕ ΠΛΑΚΑ ΧΑΛΚΟΥ 43 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΑΝΑΦΟΡΕΣ 48 ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΕΣ 49 [2]

3 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα μέταλλα τα βρίσκουμε καθημερινά και σχεδόν παντού γύρω μας. Οι καρέκλες και τα θρανία μας έχουν μεταλλικά τμήματα, τα παράθυρα και οι πόρτες των αιθουσών, τα ράφια της βιβλιοθήκης, πολλές από τις ντουλάπες στα γραφεία, είναι μεταλλικές. Στο σπίτι μας κάποια έπιπλα, τα σκεύη μαγειρικής, πολλές ηλεκτρικές συσκευές, οι συσκευασίες πολλών τροφίμων, όπως το λάδι ή τα αναψυκτικά, αλλά και διάφορα διακοσμητικά αντικείμενα, είναι φτιαγμένα κι αυτά από διάφορα μέταλλα. Δε μπορούμε να παραλείψουμε τα αυτοκίνητα και τα υπόλοιπα μεταφορικά μέσα (πλοία και αεροπλάνα), αλλά και πολύ πιο εξελιγμένες κατασκευές όπως οι διαστημοσυσκευές (πύραυλοι, τεχνητοί δορυφόροι, το διαστημικό λεωφορείο), που όλα τους κατασκευάζονται από μέταλλα και φυσικά ο κατάλογος των μεταλλικών αντικειμένων μοιάζει να μην έχει τέλος. Όλα τα παραπάνω δημιουργήματα του ανθρώπου αποτελούν συστατικά στοιχεία του ανθρώπινου πολιτισμού σε σχέση με την τεχνολογική του διάσταση. Τα μέταλλα όμως έπαιξαν σπουδαίο ρόλο και σε μια άλλη διάσταση του ανθρώπινου πολιτισμού, την καλλιτεχνική έκφραση. Πολλοί αρχαίοι πολιτισμοί, μεταξύ των οποίων εξέχουσα θέση καταλαμβάνει και ο δικός μας, έχουν να παρουσιάσουν αρκετά αριστουργήματα γλυπτικής σε μέταλλο, κοσμήματα, νομίσματα, αλλά ακόμη και στη σύγχρονη εποχή συνεχίζουν τα μέταλλα να χρησιμοποιούνται από εικαστικούς καλλιτέχνες τόσο στη γλυπτική όσο και σε μια νεότερη καλλιτεχνική μορφή έκφρασης, τη χαρακτική. Στην παρούσα Ερευνητική Εργασία αποφασίσαμε να διερευνήσουμε τη συμβολή των μετάλλων στην καλλιτεχνική διάσταση του ανθρώπινου πολιτισμού και ειδικότερα τη χρήση τους στη γλυπτική, στη διακόσμηση-κοσμηματοποιία, στη νομισματοκοπία και στη χαρακτική. Επιπλέον θα επιχειρήσουμε να εφαρμόσουμε ότι ανακαλύψουμε προκειμένου να κατασκευάσουμε μια μεταλλική καμπάνα και να επιχειρήσουμε να δημιουργήσουμε τα δικά μας χαρακτικά. [3]

4 2. ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΑ ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ Τα ερευνητικά μας ερωτήματα προέκυψαν από την ανάγκη να απαντήσουμε σε κάποιες βασικές απορίες, οι οποίες καθόρισαν και τις θεματικές μας κατηγορίες, όπως το γιατί και ποια μέταλλα χρησιμοποιήθηκαν, από πότε και ποιες ιστορικές αναφορές έχουμε για τη χρήση τους, πού τα βρίσκουμε και πώς τα παραλαμβάνουμε και τέλος πώς χρησιμοποιήθηκαν στις τέσσερεις προαναφερθείσες τέχνες (γλυπτική, διακοσμητική κοσμηματοποιία, νομισματοκοπία και χαρακτική). Ακολουθώντας την πρακτική του καταιγισμού ιδεών καταγράψαμε διάφορα ερωτήματα, τα οποία στη συνέχεια εμπλουτίσαμε και ομαδοποιήσαμε με κριτήριο τη θεματική τους συνάφεια και κάθε ομάδα επέλεξε αυτά που κέντριζαν περισσότερο το ενδιαφέρον της. Τα παραθέτουμε κατά ομάδα: ΟΜΑΔΑ 1 Τι είναι τα μέταλλα και τα κράματα; Ποιες οι φυσικές τους ιδιότητες; Μερικά χαρακτηριστικά μέταλλα ΟΜΑΔΑ 2 Πού βρίσκουμε τα μέταλλα; Με ποιες μορφές τα βρίσκουμε; Πώς παραλαμβάνονται τα μέταλλα; ΟΜΑΔΑ 3 Ποιες είναι οι κυριότερες χημικές ιδιότητες των μετάλλων; Πού οφείλονται; Πώς επιδρούν οι περιβαλλοντικές συνθήκες στα μέταλλα; ΟΜΑΔΑ 4 Ποια μέταλλα ανακάλυψε και χρησιμοποίησε πρώτα ο άνθρωπος; Τι ήταν το ήλεκτρο και πώς συνδέεται με αυτό ο μύθος για το "χρυσόμαλλο δέρας"; Ποιο γνωστό μέταλλο υπήρχε στην Αττική και συνέβαλε στην ανάπτυξη της Αθήνας; Οι εποχές των μετάλλων ΟΜΑΔΑ 5 Τα μέταλλα στη γλυπτική Τα μέταλλα στη χαρακτική Τα μέταλλα στη διακόσμηση - κοσμηματοποιία Κατασκευή νομισμάτων [4]

5 3. ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Σε πρώτη φάση αρχίσαμε την αναζήτηση πληροφοριών στο διαδίκτυο και σε βιβλία που μπορούσαμε να βρούμε στη σχολική βιβλιοθήκη. Καθ υπόδειξη του υπεύθυνου καθηγητή μας επιλέγαμε πηγές αφού εξακριβώναμε την εγκυρότητά τους, με κριτήριο το αν είναι επώνυμες ή αν προέρχονται από εκπαιδευτικά ιδρύματα ή άλλους αξιόπιστους φορείς όπως μουσεία ή ιδρύματα. Επιπλέονπροχωρούσαμε σε επιβεβαίωση των παρεχόμενων πληροφοριών συγκρίνοντάς τις με αντίστοιχες άλλων αξιόπιστων πηγών. Αφού συλλέγαμε το υλικό το παρουσιάζαμε αρχικά στα υπόλοιπα μέλη της ομάδας μας και στη συνέχεια στην ολομέλεια του τμήματος, προκειμένου να διαπιστωθούν στοιχεία που βοηθούν στην απάντηση ερωτημάτων άλλων ομάδων και να αποκτήσουμε μια γενικότερη εποπτεία του θέματος. Στη φάση αυτή προέκυπταν και νέοι άξονες ή θέματα προς αναζήτηση. Προκειμένου να έχουν όλοι πρόσβαση στο υλικό που ανακαλύπταμε, ο υπεύθυνος καθηγητής μας δημιούργησε μία πλατφόρμα moodle, στον ιστοχώρο του στο ΠΔΣ, όπου ήμασταν όλοι εγγεγραμμένοι και αναρτούσαμε τις ατομικές μας εργασίες. Στον ίδιο χώρο μας αναρτούσε και επιπλέον υλικό, όπως αποσπάσματα σχολικών βιβλίων ή άρθρα, με περιεχόμενο σχετικό με το αντικείμενο της έρευνάς μας. Ως εποπτικό υλικό στην έρευνά μας χρησιμοποιήσαμε την παρατήρηση δειγμάτων ορυκτών από την κασετίνα του Ινστιτούτου Γεωλογικών και Μεταλλευτικών Ερευνών (Ι.Γ.Μ.Ε.), την επίδειξη πειραμάτων επίδρασης οξέων σε μέταλλα και αναγωγής του οξειδίου του χαλκού από άνθρακα, τις εκπαιδευτικές επισκέψεις στην έκθεση διαδραστικών πειραμάτων του Ευγενιδείου Ιδρύματος και στο αρχαιολογικό μουσείο της Ερέτριας και την παρακολούθηση του βίντεο «Χαλκός και Φωτιά» της εκπαιδευτικής τηλεόρασης, όπου παρουσιάζεται η δημιουργία αντιγράφου ενός αγάλματος με τη μέθοδο του χαμένου κεριού σε ένα καλλιτεχνικό χυτήριο. Σημαντικό τέλος στοιχείο της ερευνητικής μας διαδικασίας θεωρούμε ότι αποτελεί και η προσπάθειά μας να εφαρμόσουμε στην πράξη ό,τι είχαμε ανακαλύψει σχετικά με τη μέθοδο του χαμένου κεριού στην κατασκευή μιας ορειχάλκινης καμπάνας μικρού μεγέθους, καθώς και στη δημιουργία δικών μας χαρακτικών με τη μέθοδο της οξυγραφίας σε πλάκα χαλκού. 4. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΗΣ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑΣ Τα αποτελέσματα της έρευνάς μας θα τα παρουσιάσουμε σύμφωνα με τις θεματικές ενότητες των ερευνητικών μας ερωτημάτων και τα σχετικά κείμενα αποτελούν τις εκθέσεις των αντίστοιχων ομάδων του τμήματος. 4.1 ΜΕΤΑΛΛΑ ΚΡΑΜΑΤΑ ΚΑΙ ΟΙ ΦΥΣΙΚΕΣ ΤΟΥΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Τα μέταλλα είναι μια μεγάλη κατηγορία χημικών στοιχείων που εμφανίζουν ορισμένες κοινές ιδιότητες, όπως είναι η λάμψη, η υψηλή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα, η δυνατότητα σχηματισμού ελασμάτων (ελατά) και συρμάτων (όλκιμα). Τα περισσότερα, αλλά όχι όλα, έχουν μεγάλη πυκνότητα και είναι σκληρά και ανθεκτικά. Διακρίνονται από τα αμέταλλα, που αποτελούν επίσης τη δεύτερη μεγάλη κατηγορία των στοιχείων, τόσο από τις φυσικές όσο,κυρίως, από τις χημικές τους ιδιότητες. Με εξαίρεση τον υδράργυρο όλα τα μέταλλα σε θερμοκρασία δωματίου (20 C) είναι στερεά. Έχουν επίσης το χαρακτηριστικό αργυρόλευκο χρώμα, με εξαίρεση τον χαλκό (ερυθρός) και τον χρυσό (κίτρινος). [5]

6 Ευγενή μέταλλα Ευγενή μέταλλα είναι τα μέταλλα που είναι ανθεκτικά στη διάβρωση και την οξείδωση στον υγρό αέρα, σε αντίθεση με τα περισσότερα βασικά μέταλλα. Ως ευγενή μέταλλα θεωρούνται (κατ 'αύξουσα σειρά ατομικού αριθμού) τα εξής: ρουθήνιο, ρόδιο, παλλάδιο, ασήμι, όσμιο, ιρίδιο, λευκόχρυσος και χρυσός. Άλλες πηγές περιλαμβάνουν ως ευγενή μέταλλα τον υδράργυρο, ή ακόμα και το ρήνιο. Από την άλλη πλευρά, το τιτάνιο, νιόβιο και ταντάλιο δεν ονομάζονται ευγενή μέταλλα παρά το γεγονός ότι είναι πολύ ανθεκτικά στη διάβρωση. Τα ευγενή μέταλλα δεν πρέπει να συγχέονται με τα πολύτιμα μέταλλα, αν και αρκετά ευγενή μέταλλα είναι πολύτιμα. Μερικά χαρακτηριστικά μέταλλα ΧΡΥΣΟΣ(Au) Το χημικό στοιχείο χρυσός (στα λατινικά Aurum) είναι ένα μέταλλο με ατομικό αριθμό 79 και ατομικό βάρος 196, Έχει θερμοκρασία τήξης 1064,43 C και θερμοκρασία βρασμού 2807 C. Είναι μαλακό, πολύ ελατό και όλκιμο μέταλλο, μπορεί δηλαδή να γίνει (με κατεργασία) πάρα πολύ λεπτά φύλλα και λεπτά σύρματα. Θεωρείται το κατ' εξοχήν «ευγενές» μέταλλο, πράγμα που από χημική άποψη σημαίνει ότι έχει μεγάλη χημική αδράνεια, π.χ. δεν σκουριάζει (οξείδωση) και δεν προσβάλλεται από ισχυρά οξέα, με εξαίρεση το βασιλικό ύδωρ. Είναι, μαζί με τον χαλκό τα μοναδικά έγχρωμα μέταλλα. ΧΑΛΚΟΣ (Cu) Είναι μέταλλο με χαρακτηριστικό χρώμα (ερυθρό του χαλκού) και χαρακτηριστική μεταλλική λάμψη. Είναι επίσης μαλακός, δύστηκτος (σ. τήξεως 1084,6 C, σημείο βρασμού 2562 C), ιδιαίτερα ελατός και όλκιμος, πολύ καλός αγωγός της θερμότητας και του ηλεκτρισμο ύ. Λόγω της ιδιότητάς του όταν είναι τηγμένο ς να απορροφά ατμοσφαιρικό αέρα, τον οποίο αποβάλλει ψυχόμενος, δεν μπορούν να κατασκευασθούν χυτά αντικείμενα από χαλκό. Δεν εμφανίζει σχιστότητα, ενώ έχει ανώμαλη θραύση. Είναι τελείως αδιαφανής, ακόμη και σε λεπτά ελάσματα. Δεν εμφανίζει μαγνητικές ιδιότητες. Σε επαφή με άλλα μέταλλα εμφανίζει διαφορά δυναμικού (φαινόμενο Galvani). ΜΟΛΥΒΔΟΣ (Pb) Το χημικό στοιχείο Μόλυβδος (λατινικά: Plumbum) είναι ένα μέταλλο με ατομικό αριθμό 82 και ατομικό βάρος 207,2. Έχει θερμοκρασία τήξης 327,5 C και θερμοκρασία βρασμού 1740 C. Ο μόλυβδος εφόσον εκτεθεί στην φύση και έρθει σε επαφή με τον άνθρωπο, μπορεί να προκαλέσει βλάβες σε νεφρά, συκώτι, αίμα, δερματίτιδες / αλλεργίες, βλάβη σε πνεύμονες / μόνιμα αναπνευστικά προβλήματα και καρκινογενέσεις. Γι' αυτό τα υλικά τα οποία περιέχουν μόλυβδο, όπως οι ηλεκτρικές και ηλεκτρονικές συσκευές, επιβάλλεται να ανακυκλώνονται. [6]

7 ΣΙΔΗΡΟΣ (Fe) Το χημικό στοιχείο Σίδηρος είναι μέταλλο με ατομικό αριθμό 26 και ατομικό βάρος 55,847. Έχει θερμοκρασία τήξης 1535 C και θερμοκρασία βρασμού 2750 C. Το χημικό του σύμβολο είναι Fe. Ο σίδηρος είναι το τέταρτο πιο άφθονο στοιχείο στον στερεό φλοιό της γης μετά το Οξυγόνο(Ο), το Πυρίτιο (Si) και το Αργίλιο (Al). Επίσης, είναι το μέταλλο με την πιο ευρεία χρήση, κυρίως με τη μορφή των δύο σημαντικότερων κραμάτων του, του χάλυβα (ατσάλι εκ του λατινικού acciaio) και του χυτοσίδηρου. Ο σίδηρος έχει ανακαλυφθεί από την προϊστορία, συγκεκριμένα από την Εποχή του Σιδήρου. ΨΕΥΔΑΡΓΥΡΟΣ (Zn) Το χημικό στοιχείο Ψευδάργυρος είναι ένα μέταλλο με ατομικό αριθμό 30 και ατομικό βάρος 65,38. Έχει θερμοκρασία τήξης 419,58 C και θερμοκρασία βρασμού 907 C. Είναι γνωστός επίσης και ως τσίγκος, από το γερμανικό zink (αγγλικά zinc, ιταλικά zinco). ΤΑ ΜΕΤΑΛΛΑ ΣΤΟΝ ΠΕΡΙΟΔΙΚΟ ΠΙΝΑΚΑ Τα μέταλλα καταλαμβάνουν το αριστερό μέρος του περιοδικού πίνακα και χωρίζονται από τα αμέταλλα με τη μαύρη διακεκομμένη γραμμή που διακρίνεται στην παρακάτω εικόνα. Εκτείνονται στις κύριες ομάδες από IA έως VIA και σε όλες τις δευτερεύουσες. Επιπλέον σ αυτά συμπεριλαμβάνονται και οι σειρές του Λανθανίου και του Ακτινίου. Μπορείτε επιπλέον να δείτε τον Περιοδικό Πίνακα σε διαδραστική μορφή από το Εθνικό Εργαστήριο του Los Alamos [7]

8 ΚΡΑΜΑΤΑ Κράμα είναι το υλικό που συνίσταται από διαφορετικές χημικές ουσίες και όταν είναι στερεό χαρακτηρίζεται από τη συμμετοχή όλων των ουσιών στο κρυσταλλικό πλέγμα. Με άλλα λόγια, σε ένα αντικείμενο που είναι κατασκευασμένο από ένα κράμα, μπορούν να εντοπιστούν άτομα διαφορετικού είδους και όταν το σώμα αυτό είναι στερεό είναι κρυσταλλικό και σε αυτόν τον κρύσταλλο τα άτομα ή μόρια των συστατικών είναι διατεταγμένα στο χώρο σαν να είναι άτομα του ίδιου είδους. Η λέξη είναι αρχαία και προέρχεται από το ρήμα κεράννυμι (ανακατεύω, αναμειγνύω). Τα κράματα περιέχουν κατά κανόνα ένα μέταλλο ως κύριο ή κύρια συστατικά τους, ενώ τα άλλα συστατικά μπορούν να είναι μέταλλα ή αμέταλλα. Τα κράματα μετάλλων δημιουργούνται προκειμένου να συνδυαστούν ιδιότητες των βασικών συστατικών σε ένα νέο υλικό. Έτσι, για παράδειγμα, ο χάλυβας (κράμα σιδήρου με άνθρακα) είναι πιο σκληρός και ανθεκτικός από τον σίδηρο, ένα από τα βασικά συστατικά του. Βασικός λόγος, λοιπόν, παραγωγής κραμάτων είναι η βελτίωση σκληρότητας, αντοχής, βάρους, αντίστασης στη διάβρωση κ.λπ. των καθαρών (πρωτογενών) μετάλλων. Ένα χαρακτηριστικό των κραμάτων, σε αντίθεση με τα πρωτογενή μέταλλα, είναι ότι δεν έχουν καθορισμένο σημείο τήξης, συγκεκριμένη θερμοκρασία δηλαδή, στην οποία λιώνουν. Σε αυτά υπάρχει ένα εύρος θερμοκρασιών, μέσα στο οποίο τα κράματα βρίσκονται μεταξύ στερεάς και υγρής κατάστασης. Συνηθισμένες εφαρμογές κραμάτων απαντούν στα πολύτιμα μέταλλα, στις κατασκευές, στις οικοδομές, κλπ.. Κράμα που περιέχει μεταξύ των συστατικών του υδράργυρο ονομάζεται αμάλγαμα. Πολλά μέταλλα της αγοράς δεν είναι στην πραγματικότητα καθαρά μεταλλικά στοιχεία, αλλά κράματα. Για παράδειγμα, ο «χρυσός 14 καρατίων» είναι κράμα που περιέχει 14/24 (58,3% κ.β.) χρυσό. Τα υπόλοιπα 10/24 (41,7% κ.β.) του «χρυσού 14 καρατίων» είναι συνήθως άργυρος, χαλκός, νικέλιο, κ.λπ. Μόνον ο χρυσός 24 καρατίων είναι καθαρός χρυσός. (Η καθαρότητα του χρυσού εκφράζεται σε καράτια. Ένα καράτι αντιστοιχεί σε περιεκτικότητα χρυσού 1/24.) Παρομοίως ο άργυρος sterling περιέχει 92,5% κ.β. άργυρο και 7,5% κ.β. χαλκό. Ο εξευγενισμένος άργυρος (αγγλ., fine silver) είναι σχεδόν καθαρός άργυρος με το πολύ 0,1% κ.β. προσμίξεις από άλλα στοιχεία. Η ονομασία των κραμάτων, που δεν έχει τυποποιηθεί στα ελληνικά, οδηγεί ενίοτε σε παρεξηγήσεις. Ο «λευκός χρυσός» (αγγλ., white gold) είναι κράμα χρυσού με πλατίνα ή νικέλιο και χαλκό. Δεν πρόκειται για καθαρή πλατίνα, που στην επιστημονική ορολογία ονομάζεται λευκόχρυσος. Ωστόσο, μερικοί κοσμηματοπώλες αποκαλούν «λευκόχρυσο» το κράμα του λευκούχρυσού, κάνοντας έτσι τους πελάτες τους να νομίζουν πως αγοράζουν πλατίνα, η οποία είναι πολύ πιο ακριβή από τον χρυσό. Ορείχαλκος Ο ορείχαλκος είναι κράμα χαλκού ψευδαργύρου που χρησιμοποιείται από την ελληνιστική εποχή μέχρι τις ημέρες μας σε πάρα πολλές εφαρμογές, μεταξύ άλλων και στην κατασκευή πνευστών μουσικών οργάνων (τα γνωστά «χάλκινα»). [8]

9 Ο ορείχαλκος αναφέρεται σε ορισμένα αρχαία ελληνικά κείμενα, αλλά δεν είναι εξακριβωμένο κατά πόσο ο όρος αυτός ανταποκρίνονταν πράγματι σε κράμα χαλκού ψευδαργύρου. Ο Ησίοδος αναφέρει ότι ο Ηρακλής φορούσε κνημίδες από ορείχαλκο: «Ὣς εἰπὼν κνημῖδας ὀρειχάλκοιο φαεινοῦ, / Ἡφαίστου κλυτὰ δ ῶρα, περὶ κνήμῃσιν ἔθηκεν» (Ησίοδος, Ἀσπὶς Ἡρακλέους, στ ). Σε έναν Ομηρικό ύμνο, αναφέρεται ότι η Αφροδίτη φορούσε σκουλαρίκια από ορείχαλκο και χρυσό: «ἐν δὲ τρητοῖσι λοβοῖσιν / ἄνθεμ' ὀρειχάλκου χρυσοῖό τε τιμήεντος» (Ὁμηρικοὶ ὕμνοι, 6, Εἲς Ἀφροδίτην, στ. 8 9). Ο Στράβων, που έζησε στα ελληνιστικά χρόνια, είναι ο πρώτος που αναφέρει τον ψευδάργυρο ως μέταλλο που παρασκευάζονταν με «απόσταξη» μεταλλεύματος στην περιοχή της ΒΔ Μικράς Ασίας κοντά στην Τροία, καθώς και τον ορείχαλκο ως κράμα χαλκού και ψευδάργυρου που παρασκευάζονταν με σύντηξη των δύο μετάλλων (Στράβων, Γεωγραφία, βιβλίο XIII, 1.56). Σύσταση και ιδιότητες Η περιεκτικότητα του ορείχαλκου σε ψευδάργυρο καθορίζει και τις ιδιότητες του μετάλλου. Για περιεκτικότητα σε ψευδάργυρο έως και 35% κ.β. περίπου, η φάση που δημιουργείται είναι ο α-ορείχαλκος, δηλ. ένα στερεό διάλυμα Zn εντός Cu.Για περιεκτικότητα %κ.β. Zn, η φάση α συνυπάρχει με την φάση β, ενώ για περιεκτικότητα μεγαλύτερη από 39%κ.β. Zn δημιουργείται και η φάση γ, που είναι εύθραυστη. Το χρώμα του ορείχαλκου αλλάζει επίσης αναλόγως με την περιεκτικότητά του σε ψευδάργυρο. Όταν η περιεκτικότητα σε ψευδάργυρο είναι χαμηλή, ο ορείχαλκος έχει ένα καφεκόκκινο χρώμα που πλησιάζει το κεραμιδί χρώμα του χαλκού. Για περιεκτικότητα σε Zn περίπου 30% κ.β., ο ορείχαλκος έχει το χρώμα του χρυσού, αλλά, για ακόμα πιο υψηλή περιεκτικότητα σε Zn, το χρώμα του γίνεται και πάλι καφεκόκκινο. Οι ορείχαλκοι με Zn < 35% κ.β. (ορείχαλκοι α) παρουσιάζουν καλή μηχανική αντοχή και καλή αντοχή στην διάβρωση. Οι ορείχαλκοι με 32% κ.β. < Zn < 39% κ.β. (ορείχαλκοι α και β) έχουν ακόμα καλύτερη μηχανική αντοχή, μεγαλύτερη ελαστικότητα και μεγαλύτερη ολκιμότητα, αλλά κάπως μειωμένη αντοχή στην διάβρωση σε σύγκριση με τους ορείχαλκους α. Οι ορείχαλκοι με Zn > 39% κ.β. (ορείχαλκοι β) παρουσιάζουν μεγάλη μηχανική αντοχή, αλλά είναι ευκατέργαστοι μόνον εν θερμώ σε χαμηλές θερμοκρασίες έχουν μικρή ολκιμότητα. Μπρούντζος ή κρατέρωμα Ο ορείχαλκος συγχέεται πολύ συχνά με τον μπρούντζο ή κρατέρωμα, που είναι κατά βάση κράμα χαλκού κασσίτερου. Στα ελληνικά, ο όρος μπρούντζος ή μπρούτζος χρησιμοποιείται συχνά αδιακρίτως για ορείχαλκους και για κρατερώματα. Για παράδειγμα, ο «εμπορικός μπρούντζος» και ο «μπρούντζος κοσμηματοποιίας» δεν είναι κρατερώματα αλλά ορείχαλκοι (βλ. παραπάνω). Το «αρχιτεκτονικό κρατέρωμα» (αγγλ., architectural bronze) είναι επίσης ορείχαλκος με 40% κ.β. Zn και 3% κ.β. Pb. Αντιθέτως, ένα κρατέρωμα υψηλής αντοχής (10 14% κ.β. Sn, 2 3% κ.β. Zn, 0 0,8% κ.β. P), το οποίο χρησιμοποιούνταν στο παρελθόν για την κατασκευή πυροβόλων όπλων, [9]

10 ονομάζεται συχνά στα αγγλικά «ερυθρός ορείχαλκος» (red brass) δημιουργώντας έτσι σύγχυση με τον κοινό ερυθρό ορείχαλκο, που περιέχει 15% κ.β. Zn. (Το κρατέρωμα «ερυθρός ορείχαλκος» αποκαλείται επίσης και «μέταλλο όπλων» (αγγλ., gunmetal), οπότε αποφεύγεται η σύγχυση.) Η σύγχυση ανάμεσα στον ορείχαλκο και τον μπρούντζο ή κρατέρωμα οφείλεται στο γεγονός ότι οι μεταλλουργοί διακρίνουν τα δύο μεταλλικά υλικά όχι τόσο με βάση την σύσταση, αλλά περισσότερο με βάση το χρώμα. Γενικότερα στην αγορά, ορείχαλκοι αποκαλούνται τα κράματα χαλκού με χρυσοκίτρινο χρώμα, ενώ μπρούντζοι ή κρατερώματα αποκαλούνται τα κράματα χαλκού με καφεκόκκινο χρώμα. Τα κράματα του χαλκού παρουσιάζουν μεγάλη ποικιλία χρωμάτων. C11000: Χαλκός Cu 99,9%. C22000: Εμπορικός μπρούντζος, 90% (Cu 90%, Zn 10%). C23000: Ερυθρός ορείχαλκος, 85% (Cu 85%, Zn 15%). C26000: Ορείχαλκος καλύκων, 70% (Cu 70%, Zn 30%). C28000: Μέταλλο Muntz, 60% (Cu 60%, Zn 40%). C38500: Αρχιτεκτονικός μπρούντζος (Cu 57%, Pb 3%, Zn 40%). C65500 Μπρούντζος υψηλού πυριτίου A (Cu 97%, Si 3%). C74500: «Άργυρος» νικελίου (Cu 65%, Ni 10%, Zn 25%). C70600: Χαλκονικέλιο (Cu 90%, Ni 10%). 4.2 ΤΑ ΜΕΤΑΛΛΑ ΣΤΗ ΦΥΣΗ ΚΑΙ Η ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΑ ΤΟΥΣ ΠΟΎ ΒΡΙΣΚΟΥΜΕ ΤΑ ΜΕΤΑΛΛΑ Τα μέταλλα τα βρίσκουμε στο στερεό φλοιό της Γης και τα υλικά από τα οποία αποτελείται χαρακτηρίζονται με το γενικό όρο πετρώματα. Μερικά πετρώματα εμφανίζονται κατά συμπαγείς μάζες όπως ο γρανίτης ή ο ασβεστόλιθος. Άλλα είναι δυνατόν να αποτελούνται από μαλακότερα ή ασύνδετα υλικά όπως η άμμος, η άργιλος κλπ, ενώ κάποια άλλα είναι ρευστά, όπως το νερό και το πετρέλαιο. Τα πετρώματα σχηματίζονται από ένα ή περισσότερα ορυκτολογικά συστατικά. Ανάλογα με τον τρόπο σχηματισμού τους τα πετρώματα διακρίνονται σε τρεις κατηγορίες: Τα εκρηξιγενή ή πυριγενή ή μαγματικά πετρώματα Τα ιζηματογενή πετρώματα και Τα μεταμορφωσιγενή πετρώματα. Από την παραπάνω ονομαστική σειρά των κατηγοριών των πετρωμάτων καθίσταται έκδηλος και ο τρόπος δημιουργίας τους, καθώς αντικατοπτρίζουν της διεργασίες που συντελέστηκαν κατά το χρόνο σχηματισμού τους. [10]

11 Είδη πετρωμάτων: πέτρα: υλικό το οποίο δημιουργείται από γεωλογικές διαδικασίες και προέρχεται από πετρώματα. Είναι το πρώτο υλικό που χρησιμοποίησε τεχνολογικά ο άνθρωπος για την κατασκευή εργαλείων στην παλαιολιθική εποχή και νεολιθική εποχή. βράχος: μεγάλο κομμάτι πέτρας αποσπασμένο κατά φυσικό τρόπο βράχια: συστάδα από βράχους, συνήθως συναντάται σε χαράδρες και σε άγριες βραχώδεις ακτές. κροκάλα: Τμήμα πετρώματος σμιλευμένο από την επίδραση κίνησης νερού. Συναντάται σε κοίτες ποταμών, Δέλτα ποταμών και στα βάθη λιμνών, από όπου εξορύσσεται για εμπορικούς σκοπούς, σε παράκτιες περιοχές και είναι ενδιάμεσο στάδιο κατακερματισμού και διάβρωσης απότομων παράκτιων πλαγιών και σε χοντρή και ψιλή άμμο. Το πέτρωμα που προκύπτει από τη συγκόλληση κροκάλων ονομάζεται κροκαλοπαγές και είναι χαρακτηριστικός σχηματισμός επικλίσεως, δηλ. κάλυψης μιας περιοχής από (συνήθως θαλάσσια) ύδατα. Είναι επίσης ευρύτερα γνωστή και ως βότσαλο. Λατύπη: (αλλιώς χαλίκι): Πέτρωμα κατακερματισμένο με φυσικούς τρόπους σε μικρά γωνιώδη τεμάχια. Δημιουργείται και με τεχνητούς τρόπους (με σπαστήρες), οπότε ονομάζεται χαλίκι. Στατιστικές μελέτες έδειξαν ότι τα πυριγενή πετρώματα αποτελούν το 95% του γήινου φλοιού και 17%των πετρωμάτων της γήινης επιφάνειας. Οι ίδιες μελέτες υπολογίζουν περί τα 7%του φλοιούτης γης τα μεταμορφωμένα, ενώ όσοναφορά τα ιζηματογενή το 76% της επιφάνειάς της. Σε βάθος γεωλογικών χρόνων, με την αντίθετη δράση δυνάμεων δημιουργίας και καταστροφής, εξωγενών (π.χ. αποσάθρωση, διάβρωση) και ενδογενών διεργασιών (π.χ. κίνηση λιθοσφαιρικών πλακών), παρατηρείται μια αέναη και δυναμικά μεταβαλλόμενη κατάσταση μετάπτωσης- μετασχηματισμού των πετρωμάτων από μία κατηγορία σε μία άλλη. Κάθε ένας από τους μετασχηματισμούς μπορεί να διακοπεί σ' ένα στάδιο, γι' αυτό και πολλές φορές τα όρια της μεταξύ τους διάκρισης ενδεχομένως να μην είναι ξεκάθαρα. ΟΡΥΚΤΑ Ορυκτό ονομάζεται κάθε χημικό στοιχείο ή ανόργανη ένωση φυσικής προέλευσης, που βρίσκεται στο έδαφος ή στο υπέδαφος ή, υπό μορφή διαλύματος, στο νερό, αποτελώντας συστατικό των πετρωμάτων, από τα οποία αποτελείται ο στερεός φλοιός όπως Γης. Ορισμένα ορυκτά, όπως για παράδειγμα το διαμάντι, το θείο και ο χρυσός είναι καθαρά χημικά στοιχεία. Τα περισσότερα, όπως, αποτελούνται από κάποια ανόργανη ένωση. Ο Βωξίτης, για παράδειγμα, είναι πέτρωμα που αποτελείται από τα ορυκτά βαιμίτη, γιββσίτη και διάσπορο, των οποίων το κύριο (αλλά όχι το μοναδικό) συστατικό είναι το οξείδιο του αργιλίου(al 2 O 3 ), ενώ ο γαληνίτης είναι θειούχος μόλυβδος (PbS). Τέτοιου είδους ορυκτά βρίσκονται στα πετρώματα, αποτελώντας τα συστατικά όπως ενώ άλλα, όπως το χλωριούχο νάτριο (αλάτι) αφθονούν τόσο στη θάλασσα όσο και σε ποταμούς ή λίμνες. Ωστόσο, σπάνια ένα ορυκτό βρίσκεται αυτούσιο στην Φύση. Τα περισσότερα ορυκτά περιέχουν και προσμίξεις άλλων ορυκτών. Το ορυκτό που αξιοποιείται ως πρώτη ύλη για την εξαγωγή κάποιου στοιχείου ονομάζεται μετάλλευμα. Για παράδειγμα ο γαληνίτης είναι μετάλλευμα του μολύβδου. [11]

12 Το μεταλλογενετικό περιβάλλον, κυρίως στην Β. Ελλάδα, είναι ιδιαίτερα ευνοϊκό για τον σχηματισμό εκμεταλλεύσιμων κοιτασμάτων μεταλλικών ορυκτών. Ειδικότερα ο συνδυασμός πολυμεταλλικών / πορφυρικών / επιθερμικών τύπων που παράγει διαμορφώνει κατάλληλες συνθήκες για τον εντοπισμό πλούσιων και δυναμικών κοιτασμάτων χρυσού. Μέρη της Ελλάδας όπου υπάρχει χαλκός. Οικονομικές συγκεντρώσεις χαλκού στην Ελλάδα εντοπίζονται στα κοιτάσματα πορφυρικού τύπου που πολύ συχνά συνοδεύονται και από υψηλές περιεκτικότητες χρυσού. Στην περιοχή Σκουριών της ΒΑ Χαλκιδικής έχουν εντοπισθεί εκμεταλλεύσιμα αποθέματα. Ανάλογου τύπου μεταλλοφορίες απαντώνται στις περιοχές Βάθης, Γερακαριού, Μυλοχωρίου και Ποντοκερασιάς του Κιλκίς, και Φισώκας της ΒΑ Χαλκιδικής. Το συνολικό παραγωγικό δυναμικό στις Σκουριές ΟΙ ΜΟΡΦΕΣ ΜΕ ΤΙΣ ΟΠΟΙΕΣ ΒΡΙΣΚΟΥΜΕ ΤΑ ΜΕΤΑΛΛΑ Αυτοφυή στοιχεία Είναι τα στοιχεία με σχετικά μικρή δραστικότητα που απαντούν ελεύθερα στη Φύση. Τέτοια είναι τα μέταλλα ο χρυσός, ο άργυρος, ο χαλκός, ο λευκόχρυσος. Θειούχα άλατα Ως κύριο ανιόν συναντάται το θείο, όπως στο σιδηροπυρίτη(fes 2 ), στο σφαλερίτη (ZnS), στο γαληνίτη (PbS) κτλ. Στην ομάδα θειούχων περιλαμβάνονται και τα ορυκτά που ως ανιόν έχουν τα στοιχεία αρσενικό, σελήνιο και τελλούριο. Αλογονούχα άλατα Αναφέρονται και ως "αλογονίδια". Είναι τα ορυκτά που ως βασικό ανιόν έχουν κάποιο από τα αλογόνα (φθόριο, χλώριο, βρώμιο, ιώδιο). Συνήθως είναι ετεροπολικές ενώσεις και ως κατιόν περιέχουν ελαφρά μέταλλα (νάτριο, κάλιο, ασβέστιο κτλ. Παραδείγματα είναι ο αλίτης (NaCl), ο φθορίτης (CaF2) κτλ. Οξείδια Ως ανιόν περιέχουν "στοιχειακό" οξυγόνο (όχι ενωμένο υπό μορφή ρίζας). Παραδείγματα είναι ο αιματίτης(fe2o3),ο ιλμενίτης (FeTiO3) κτλ. Υδροξείδια Ως κύριο ανιόν περιέχουν τη ρίζα του υδροξυλίου. Παραδείγματα είναι ο μπρουσίτης (Mg(OH)2), ο γιββσίτης (Al(OH)3) κτλ. Ανθρακικά άλατα Ως κύριο ανιόν περιέχουν την ανθρακική ρίζα (CO3)-2. Γνωστότερα ορυκτά αυτής της ομάδας είναι ο ασβεστίτης (CaCO3) και ο δολομίτης (MgCO3). Λόγω ομοιότητας στη δομή των ριζών, στην ομάδα αυτή κατατάσσονται και τα ορυκτά με ανιόν τη νιτρική ρίζα (NO3-) (νιτρικά). Θειικά άλατα Τα ορυκτά αυτά έχουν ως κύριο ανιόν τη θειική ρίζα (SO4) -2. Χαρακτηριστικό ορυκτό αυτής της ομάδας ο γύψος (CaSO4.2H2O). Φωσφορικά άλατα Περιέχουν την - τετραεδρικής δομής- φωσφορική ρίζα (PO4)-3. Γνωστότερο ορυκτό αυτής της ομάδας είναι ο απατίτης. [12]

13 Βορικά άλατα Περιέχουν ως ανιόντα είτε την - επίπεδης τριγωνικής δομής - ρίζα (BO 3 ) -3 ή την - τετραεδρικής δομής - ρίζα (BO 4 ) -5. Χαρακτηριστικότερο ορυκτό είναι ο βόρακας. Πυριτικά άλατα Ίσως η πολυπληθέστερη ομάδα ορυκτών ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ Το σύνολο των διαδικασιών στις οποίες υποβάλλεται το μετάλλευμα, από την εξόρυξη του μέχρι την παραλαβή του καθαρού μετάλλου, ονομάζεται μεταλλουργία. Η εξαγωγική μεταλλουργία είναι ο κλάδος της μεταλλουργίας που ασχολείται με την παραγωγή (εξαγωγή) μετάλλων ή καθαρών χημικών ενώσεων μεταλλικών στοιχείων από ορυκτές πρώτες ύλες ή άλλες πρώτες ύλες όπως π.χ. ανακυκλούμενα υλικά. Επειδή ο σίδηρος και τα κράματά του (χυτοσίδηρος, χάλυβας, κ.ά.) είναι τα πιο διαδεδομένα μεταλλικά υλικά, η εξαγωγική μεταλλουργία διακρίνεται σε μεταλλουργία σιδήρου και σιδηρούχων μετάλλων και σε μεταλλουργία μη σιδηρούχων μετάλλων. 1)Τα σιδηρούχα μέταλλα περιλαμβάνουν τον σίδηρο και τα κράματά του: χυτοσίδηρος, χάλυβας, ανοξείδωτος χάλυβας, κ.λπ. 2)Τα μη σιδηρούχα μέταλλα διακρίνονται σε βασικά: χαλκός, μόλυβδος, ψευδάργυρος, κασσίτερος, αλουμίνιο δευτερεύοντα: κάδμιο, κοβάλτιο, μαγνήσιο, τιτάνιο, χρώμιο, βανάδιο, υδράργυρος κ.ά. και πολύτιμα: χρυσός, άργυρος, λευκόχρυσος και πλατινοειδή (παλλάδιο, κ.ά.). Η Μεταλλουργία για τις περισσότερες των περιπτώσεων έχει ορισμένα συγκεκριμένα βήματα. Αυτά είναι: 1. Άλεση του μεταλλεύματος μέχρι μιας επιθυμητής, κατά περίπτωση, διαμέτρου κόκκων. 2. O εμπλουτισμός με φυσικούς ή χημικούς τρόπους ώστε να αυξηθεί η % περιεκτικότητα του μεταλλεύματος σε μέταλλο. 3. H κυρίως αναγωγή γνωστή και ως χύτευση ή εκκαμίνευση του μετάλλου. 4. O καθαρισμός του μετάλλου από τις προσμίξεις εκείνες που επηρεάζουν δυσμενώς κάποιες ιδιότητές του. Άλεση Τα ορυκτά με οικονομικό ενδιαφέρον (μετάλλευμα) συνήθως βρίσκονται μέσα σε πετρώματα μαζί με άλλα ορυκτά χωρίς κανένα οικονομικό ενδιαφέρον (στείρο). Για τον λόγο αυτό, πριν από οποιαδήποτε χημική κατεργασία το υλικό που εξορύσσεται πρέπει να κατατμηθεί και να διαχωριστούν τα μεταλλοφόρα ορυκτά από το στείρο. Η διεργασία της κατάτμησης συνήθως αποκαλείται μηχανική προπαρασκευή, ενώ η διεργασία του διαχωρισμού των ορυκτών αποτελεί τον καθαυτό εμπλουτισμό [13]

14 Εμπλουτισμός Στη φάση αυτή της μεταλλουργίας επιδιώκεται ο διαχωρισμός του χρήσιμου υλικού - μεταλλεύματος - από τις γαιώδεις προσμίξεις. O εμπλουτισμός στηρίζεται και αξιοποιεί διαφορές μεταξύ των ιδιοτήτων του μεταλλεύματος και των προσμίξεων του, που κατά κανόνα είναι πυριτικά υλικά. Ο εμπλουτισμός μπορεί να γίνει με χειροδιαλογή, οπτικό διαχωρισμό, βαρυτομετρικό διαχωρισμό, ηλεκτροστατικό διαχωρισμό, μαγνητικό διαχωρισμό και επίπλευση (μέθοδος που στηρίζεται στην διαφορά υδρόφιλο υδρόφοβο ανάμεσα στο μετάλλευμα και τα άλλα ορυκτά). Το καθαρό μετάλλευμα που παράγεται λέγεται συμπύκνωμα και διατίθεται για την εξαγωγή μετάλλου. Το στείρο χωρίς οικονομική αξία λέγεται απόρριμμα και συνήθως εναποτίθεται σε χώρους κοντά στο εργοστάσιο εμπλουτισμού. Χύτευση ή αναγωγή των μετάλλων Το τμήμα αυτό, το οποίο αποτελεί την «καρδιά» της μεταλλουργίας, συνίσταται στην αναγωγή, χημική ή ηλεκτροχημική, των μετάλλων από την οξειδωτική βαθμίδα στην 0 (ελεύθερο μέταλλο). Στην περίπτωση που το μετάλλευμα είναι οξείδιο του μετάλλου, το μεταλλουργικό κοκ είναι το φθηνότερο και το ευρύτερα χρησιμοποιούμενο αναγωγικό μέσο. Το εμπλουτισμένο μετάλλευμα, το κοκ και τα συλλιπάσματα, αναμειγνύονται και θερμαίνονται σε υψηλή θερμοκρασία. Έτσι το μέταλλο ανάγεται σύμφωνα με την αντίδραση: 2 Μ 2 Ο ν + νc ν CΟ Μ Να σημειωθεί ότι λόγω της υψηλής θερμοκρασίας το μέταλλο που παράγεται κατά κανόνα είναι σε τηγμένη κατάσταση. Τα συλλιπάσματα προστίθενται με το σκοπό να ενωθούν με τις όποιες παραμένουσες προσμίξεις, όπως άμμο και πυριτικές ενώσεις, οι οποίες στη συνέχεια εύκολα απομακρύνονται από το μέταλλο. H αναγωγή των μετάλλων γίνεται σε ειδικά καμίνια (υψικάμινοι), όπως φαίνεται στο διπλανό σχήμα. Μεταξύ των μετάλλων τα οποία παράγονται με αναγωγή των οξειδίων τους από C είναι τα Fe, Zn, Sn και Pb. Τα δραστικά μέταλλα παράγονται με ηλεκτροχημικές τεχνικές. Τα αλκάλια και οι αλκαλικές γαίες παράγονται με ηλεκτρόλυση τηγμάτων των χλωριούχων τους αλάτων. Επίσης το Al παράγεται με ηλεκτρόλυση διαλυμένου Al 2 O 3 σε τηγμένο κρυόλιθο, Na 3 AlF 6, σύμφωνα με τη μέθοδο Hall. [14]

15 Καθαρισμός μετάλλων Αυτό τυπικά είναι το τελευταίο στάδιο της μεταλλουργίας. Περιλαμβάνει την απομάκρυνση των προσμίξεων από το πρωτογενές μεταλλικό προϊόντης καμίνου. Οι προσμίξεις αυτές περιλαμβάνουν σκωρία, άλλα μέταλλα και ενίοτε και διαλυμένα ή εγκλεισμένα αέρια. O καθαρισμός γίνεται με διάφορες τεχνικές με προεξάρχουσα την ηλεκτρόλυση. Όμως, μέταλλα με χαμηλά σημεία τήξης όπως π.χ. ο Sn, καθαρίζονται με τήξη πάνω σε μία κεκλιμένη επιφάνεια. H κλίση επιτρέπει στο τηγμένο καθαρό μέταλλο να κυλά και να απομακρύνεται από τις προσμίξεις που έχουν υψηλότερα σημεία τήξης. Ακόμη πιο πτητικά μέταλλα όπως ο Hg και ο Zn καθαρίζονται με απόσταξη. O ηλεκτρολυτικός καθαρισμός έχει για τυπικό εκπρόσωπο την περίπτωση του χαλκού. O καθαρισμός αυτός γίνεται σε ηλεκτρολυτικό κελί με άνοδο φτιαγμένη από τον ακάθαρτο Cu, κάθοδο ένα φύλλο πολύ καθαρού Cu και ηλεκτρολύτη διάλυμα CuSO 4, οπότε, ο χαλκός διαλύεται από την άνοδο και αποτίθεται στην κάθοδο: Για τον καθαρισμό πολυτίμων μετάλλων χρησιμοποιείται η μέθοδος της «κυάνωσης». Αυτή στηρίζεται στην ιδιότητα που έχουν αυτά τα μέταλλα να σχηματίζουν πολύ σταθερά σύμπλοκα με τα ιόντα CN. Έτσι, αν «ακάθαρτος» χρυσός κατεργαστεί με διάλυμα KCN με ταυτόχρονη διαβίβαση αέρα σχηματίζεται κυανοσύμπλοκο του Au. ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥ ΧΑΛΚΟΥ H περίπτωση του Cu έχει μικρές ιδιαιτερότητες. Έτσι ο χαλκοπυρίτης (CuFeS 2 ) φρύσσεται με περιορισμένη ποσότητα αέρα, οπότε ο Fe μετατρέπεται σε FeO και μέρος του θείου απομακρύνεται σαν SO2, αφήνοντας το χαλκό σαν Cu2S. Το FeO απομακρύνεται σα σκωρία, FeSiO3, από το SiO2 το οποίο έχει προστεθεί σαν όξινο τώρα συλλίπασμα. Το σχετικά καθαρό, τήγμα του Cu2S, μετατρέπεται σε Cu με διαβίβαση αέρα : O παραγόμενος χαλκός καθαρίζεται περαιτέρω ηλεκτρολυτικά. O «ακάθαρτος» χαλκός όπως προκύπτει από τη μεταλλουργία του έχει καθαρότητα της τάξης των 99%. Όμως για τις εφαρμογές του κύρια τις ηλεκτροτεχνικές απαιτείται καθαρότητα της τάξης των 99,99%. O καθαρισμός του γίνεται σε ηλεκτρολυτικό κελί, το οποίο συνίσταται από άνοδο φτιαγμένη από τον ακάθαρτο Cu και κάθοδο ένα φύλλο πολύ καθαρού Cu.Σαν ηλεκτρολύτης χρησιμοποιείται διάλυμα CuSΟ4 παρουσία H2SO4 και NaCl. [15]

16 O χαλκός διαλύεται από την άνοδο : μεταφέρεται σα Cu2+ και αποτίθεται στην κάθοδο: Προσμίξεις πλέον δραστικές του χαλκού όπως Fe και Zn διαλύονται αλλά δεν ανάγονται στην κάθοδο, λόγω ελεγχομένου δυναμικού, παραμένοντας έτσι στο διάλυμα. Μέταλλα λιγότερο δραστικά από αυτόν, όπως π.χ. Ag και Au, δε διαλύονται ανοδικά και αποβάλλονται στο περιβάλλον της ανόδου σαν ιλύς. Αυτή συλλέγεται και η αξία της αναπληρώνει το κόστος του ηλεκτρολυτικού καθαρισμού. 4.3 ΜΕΤΑΛΛΑ ΚΑΙ ΧΗΜΕΙΑ ΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΜΕΤΑΛΛΩΝ Όλα τα μέταλλα έχουν την τάση να αποβάλλουν ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια, σε διαφορετικό βέβαια βαθμό, και να μετατρέπονται σε κατιόντα. Τα μέταλλα λοιπόν, λόγω αυτής της τάσης, μπορούν να χαρακτηριστούν ως αναγωγικά, δηλαδή προκαλούν αναγωγή ενώ τα ίδια οξειδώνονται. Με βάση αυτή την αναγωγική τους ικανότητα κατατάσσονται σε μια σειρά αναγωγικής ισχύος που ονομάζεται ηλεκτροχημική σειρά και η οποία αποτελεί ταυτόχρονα και σειρά δραστικότητας. K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, [Η 2 ] Cu, Hg, Ag, Pt, Au Αυτή η σειρά είναι πολύ χρήσιμη για να μπορούμε να εκτιμήσουμε τη δραστικότητα των μετάλλων σε διάφορες χημικές και ηλεκτροχημικές αντιδράσεις. Όπως φαίνεται και στον παρακάτω πίνακα, όσο πιο μπροστά, στην αρχή της σειράς, είναι ένα μέταλλο τόσο πιο ισχυρό αναγωγικό σώμα είναι, δηλαδή προκαλεί πιο έντονα αναγωγή ενώ το ίδιο οξειδώνεται, ενώ όσο πιο πίσω, προς το τέλος της σειράς, είναι ένα μέταλλο τόσο πιο ισχυρό οξειδωτικό σώμα είναι, δηλαδή προκαλεί πιο έντονα οξείδωση ενώ το ίδιο ανάγεται. Επίσης όσο πιο μπροστά, στην αρχή της σειράς, είναι ένα μέταλλο, τόσο δραστικότερο είναι και άρα μπορεί να αντικαταστήσει στις ενώσεις τους όλα τα μέταλλα που βρίσκονται μετά απ αυτό. Οι χημικές ιδιότητες των μετάλλων περιλαμβάνουν αντιδράσεις με τα κυριότερα χημικά αντιδραστήρια όπως, O 2 (αέρας), H 2 O, οξέα. Τα μέταλλα K, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, ελευθερώνουν H2 στις αντιδράσεις απλής αντικατάστασης με οξέα π.χ. Fe +2HCl Fe Cl 2 +H 2 Τα μέταλλα K, Ca, Na, αντιδρούν με νερό "εν ψυχρώ" π.χ. Na +H2O NaOH +1/2 H 2 ενώ τα μέταλλα Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe διασπούν τους υδρατμούς π.χ. 3Fe + 4 H 2 O Fe 3 O 4 + 4H 2 Τα μέταλλα K, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, Cu, As, Bi, Sb, Hg αντιδρούν με O 2 π.χ. 2Fe +3/2 O 2 Fe 2 O 3 [16]

17 Τα οξείδια των μετάλλων Fe, Co, Ni, Sn, Pb, Cu, As, Bi, Sb, Hg, Ag, Pt, Au ανάγονται με H 2 π.χ. FeO + H 2 Fe + H 2 O Σε ορισμένες περιπτώσεις μέταλλα όπως π.χ. Al, Pb καλύπτονται από προστατευτικό επίστρωμα οξειδίων ή αλάτων πράγμα το οποίο δρα προστατευτικά και σταματά την όποια αντίδραση (παθητική κατάσταση). Πολλά μέταλλα διαλύονται σε οξέα όπως π.χ. HNO 3 και πυκνό H 2 SO 4, δίνοντας πολύπλοκες οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις π.χ. 3Cu +8HNO 3 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O Κάθε μέταλλο αντικαθιστά τα επόμενα του σε υδατικά διαλύματα ενώσεων τους π.χ. Fe + Cu SO 4 FeSO 4 + Cu H απλή αντικατάσταση Αντιδράσεις απλής αντικατάστασης ονομάζονται αυτές στις οποίες ένα μέταλλο αντικαθιστά κατιόντα υδρογόνου, Η + (aq), σε ορισμένα διαλύματα οξέων ή τα ιόντα ενός άλλου μετάλλου λιγότερο δραστικού από αυτό σε διαλύματά του. Κάθε μέταλλο μπορεί να αντικαταστήσει σε ένα διάλυμα με μια αντίδραση απλής αντικατάστασης: α. τα ιόντα των μετάλλων που είναι λιγότερο δραστικά από αυτό β. τα κατιόντα υδρογόνου σε ορισμένα διαλύματα οξέων, εφόσον το μέταλλο είναι δραστικότερο από το υδρογόνο. Έτσι, η αντίδραση Cu(s) + 2Ag+(aq) Cu2+(aq) + 2Ag(s) πραγματοποιείται, επειδή ο χαλκός είναι πιο δραστικός από τον άργυρο, ενώ η αντίδραση Ag(s) + H+(aq) δεν πραγματοποιείται, επειδή ο άργυρος είναι λιγότερο δραστικός από το υδρογόνο. Στην απλή αντικατάσταση σχηματίζεται άλας με το μικρότερο αριθμό οξείδωσης του μετάλλου. Εξαιρείται ο Cu που παίρνει +2. Παράδειγμα 1: Επίδραση μεταλλικού ελάσματος Cu σε υδατικό διάλυμα α) AgNO 3 και β) Zn(NO 3 ) 2 Στην εικόνα (A) παρατηρούμε ένα έλασμα Cu βυθισμένο σε υδατικό διάλυμα AgNO3. Ο Cu είναι πιο μπροστά στη σειρά δραστικότητας των μετάλλων από τον Ag και γι αυτό μπορεί να τον αντικαταστήσει στην ένωσή του (AgNO3). Αυτό σημαίνει ότι ο Cu σαν πιο αναγωγικό σώμα που είναι θα οξειδώνεται σύμφωνα με την αντίδραση: Cu Cu2+ + 2eενώ ο Ag σαν πιο οξειδωτικό σώμα που είναι θα ανάγεται σύμφωνα με την αντίδραση: 2Ag+ + 2e- 2Ag Η συνολική οξειδοαναγωγική αντίδραση που συμβαίνει είναι η εξής: Cu + 2Ag+ Cu2+ + 2Ag Τα Cu2+ απελευθερώνονται στο διάλυμα δίνοντας ένα χαρακτηριστικό μπλε χρώμα σ αυτό, [17]

18 ενώ τα άτομα Ag δημιουργούν ασημένιους κρυστάλλους πάνω στο έλασμα του Cu. Το σαθρό αυτό πλέγμα απομακρύνεται εύκολα από το χάλκινο έλασμα και καταβυθίζεται όταν αναδεύσουμε το ποτήρι. Στην εικόνα (B) παρατηρούμε ένα έλασμα Cu βυθισμένο σε υδατικό διάλυμα Zn(NO 3 ) 2. Ο Cu είναι πιο πίσω στη σειρά δραστικότητας των μετάλλων από τον Zn και γι αυτό δεν μπορεί να τον αντικαταστήσει στην ένωσή του (Zn(NO 3 ) 2 ). Αυτός είναι ο λόγος που δεν παρατηρούμε καμία μεταβολή. Παράδειγμα 2: Επίδραση μεταλλικού ελάσματος Ζn σε υδατικό διάλυμα Cu(NO 3 ) 2 Στην εικόνα παρατηρούμε ένα έλασμα Zn βυθισμένο σε υδατικό διάλυμα C Cu(NO 3 ) 2. Ο Zn είναι πιο μπροστά στη σειρά δραστικότητας των μετάλλων από τον Cu και γι αυτό μπορεί να τον αντικαταστήσει στην ένωσή του (Cu(NO 3 ) 2 ). Αυτό σημαίνει ότι ο Zn σαν πιο αναγωγικό σώμα που είναι θα οξειδώνεται σύμφωνα με την αντίδραση: Zn(s) Zn2+(aq) + 2eενώ ο Cu σαν πιο οξειδωτικό σώμα που είναι θα ανάγεται σύμφωνα με την αντίδραση: Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) Η συνολική οξειδοαναγωγική αντίδραση που συμβαίνει είναι η εξής: Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s) Μπορούμε επίσης να παρατηρήσουμε τον αποχρωματισμό του διαλύματος, εξ αιτίας της μείωσης των ιόντων Cu2+ στο διάλυμα ΠΟΎ ΟΦΕΙΛΟΝΤΑΙ ΟΙ ΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΜΕΤΑΛΛΩΝ Οι ιδιότητες αυτές των μετάλλων οφείλονται στον τρόπο που συνδέονται τα δομικά σωματίδια στον μεταλλικό κρύσταλλο και αποδίδεται με τον όρο μεταλλικός δεσμός. Ο μεταλλικός κρύσταλλος αποτελείται από θετικά ιόντα μετάλλου. Ανάμεσα στα σταθερά ιόντα κινούνται σχεδόν ελεύθερα τα ηλεκτρόνια. Ο μεταλλικός δεσμός υφίσταται ανάμεσα στα ελεύθερα ηλεκτρόνια και στα θετικά φορτισμένα ιόντα του μετάλλου τα οποία έλκονται με ηλεκτροστατικές δυνάμεις λόγω των αντίθετων φορτίων τους. Τα ηλεκτρόνια δεν ανήκουν σε οποιοδήποτε άτομο αλλά στον κρύσταλλο ως σύνολο, σ' όλη την έκταση του οποίου κινούνται με μορφή ηλεκτρονικού νέφους. (Τα μέταλλα έχουν μικρή ενέργεια ιοντισμού και για αυτό το λόγο τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στοιβάδας. Ο μεταλλικός δεσμός ερμηνεύεται με διάφορες θεωρίες επικρατέστερη των οποίων είναι η θεωρία των "ελεύθερων" ηλεκτρονίων. Τα ηλεκτρόνια δεν ανήκουν σε οποιοδήποτε άτομο αλλά στον κρύσταλλο ως σύνολο, σ' όλη την έκταση του οποίου κινούνται με μορφή ηλεκτρονικού νέφους. Το κρυσταλλικό πλέγμα ενός μετάλλου χαρακτηρίζεται από μια κανονική [18]

19 διάταξη θετικώς φορτισμένων ατόμων (προέκυψαν από τα άτομα του μετάλλου μετά την απομάκρυνση των εξωτερικών ηλεκτρονίων) και από αποσπασθέντα ηλεκτρόνια διασκορπισμένα μεταξύ των ατόμων και κινούμενα ελεύθερα. Μεταξύ των θετικώς φορτισμένων ατόμων και των ελεύθερα κινουμένων ηλεκτρονίων δημιουργούνται δυνάμεις ηλεκτροστατικής φύσεως ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΣΥΝΘΗΚΩΝ ΣΤΑ ΜΕΤΑΛΛΑ Οι περιβαλλοντικές συνθήκες επιδρούν πάνω στα μεταλλικά αντικείμενα αλλάζοντας τη χημική τους σύσταση με αποτέλεσμα τη σταδιακή αλλοίωση ή καταστροφή τους. Η επίδραση αυτή ονομάζεται διάβρωση και είναι αυθόρμητο φαινόμενο χημικής διεργασίας και η φυσική του εξήγηση ανήκει στον επιστημονικό κλάδο της ηλεκτροχημείας. Υπάρχουν πολλά είδη και κατηγοριοποιήσεις διάβρωσης ανάλογα με την επίδραση του περιβάλλοντος, του υλικού, αν το υλικό υφίσταται μηχανική καταπόνηση, κ.α.. Ωστόσο, υπάρχουν και περιπτώσεις εσωτερικής διάβρωσης, όπως, για παράδειγμα, στους σωλήνες εξάτμισης των οχημάτων, όπου η διάβρωση συμβαίνει από την εσωτερική πλευρά της σωλήνωσης, υπό την επίδραση των καυσαερίων. Η διάβρωση συμβαίνει συνεχώς στη φύση και τα αποτελέσματά της είναι ορατά σε μεταλλικές, και όχι μόνο, κατασκευές. Η βροχή, για παράδειγμα, μπορεί να διαβρώσει σιγά - σιγά ένα μαρμάρινο άγαλμα, που αυτό συμβαίνει από τις διάφορες μικροποσότητες οξέων που περιέχονται στο νερό της βροχής, που αντιδρούν με ενώσεις το υ μαρμάρο υ σχηματίζοντας νέες ενώσεις σε μορφή κόνεως, γεγονός που συνεπάγεται την φθορά. Η πιο συνηθισμένη και γνωστή μορφή διάβρωσης είναι το σκούριασμα του σιδήρου, που είναι αποτέλεσμα αντίδρασης του σιδήρου με το οξυγόνο του αέρα με την βοήθεια και της βροχής, όπου και εδώ η σκουριά παίρνει γρήγορα τη μορφή σκό ης. ν Ειδικά η λέξη σκουριά αναφέρεται σε σιδηρές κατασκευές (δε συνηθίζεται για παράδειγμα να αναφέρεται για τον τρόπο με τον οποίο "σκούριασε" ένα χάλκινο σκεύος, στις περιπτώσεις αυτές ο προτιμώμενος όρος είναι οξείδωση). Η ατμόσφαιρα περιέχει πάντοτε ένα ποσοστό υγρασίας που συμπυκνώνεται, ιδιαίτερα όταν ο καιρός είναι υγρός, πάνω στην επιφάνεια των αντικειμένων. Τι συμβαίνει λοιπόν μέσα στο λεπτό στρώμα υγρασίας που καλύπτει την επιφάνεια ενός σιδερένιου αντικειμένου; Κατ αρχάς, λόγω προέλευσης το στρώμα αυτό περιέχει διαλυμένα διάφορα ατμοσφαιρικά αέρια, ανάμεσα στα οποία και οξυγόνο. Ερχόμενος σε επαφή με το διαλυμένο οξυγόνο, ο σίδηρος οξειδώνεται προς κατιόντα Fe 2+ : Fe (s) Fe 2+ (aq) + 2e - Η οξείδωση του σιδήρου γίνεται σε σημεία όπου η μεταλλική επιφάνεια παρουσιάζει ανωμαλίες και τα ηλεκτρόνια που παράγονται ανάγουν το οξυγόνο σύμφωνα με την ημιαντίδραση: O 2(g) + 2H 2 O (l) + 4e - 4OH - (aq) [19]

20 Προσθέτοντας τις δύο ημιαντιδράσεις έχουμε το πρώτο στάδιο σχηματισμού της σκουριάς: Στη συνέχεια, το υδροξείδιο του σιδήρου (ΙΙ) οξειδώνεται από το οξυγόνο προς υδροξείδιο του σιδήρου (ΙΙΙ): 2Fe(OH) 2(aq) + 1/2O 2(g) + H 2 O (l) 2Fe(OH) 3(aq) Το τελικό προϊόν, όταν ξεραθεί, δίνει τη σκουριά. Η σκουριά είναι ένυδρο οξείδιο του σιδήρου (ΙΙΙ): Fe 2 O 3. xη 2 Ο. Το ποσό του νερού που περιέχει ποικίλλει, όπως υποδηλώνει το γράμμα x, και είναι αυτό που καθορίζει το χρώμα της. Η σκουριά έχει λεπιοειδή υφή και θρυμματίζεται εύκολα φέρνοντας συνεχώς στην επιφάνεια νέο μέταλλο για αντίδραση. Η σκουριά δε σχηματίζεται συνήθως στα σημεία που οξειδώνεται ο σίδηρος, αλλά σε πολύ μικρή απόσταση από αυτά. Αυτό συμβαίνει επειδή τα ηλεκτρόνια και τα κατιόντα σιδήρου που παράγονται κατά την οξείδωση, μπορούν να μεταφερθούν, μέσω του μετάλλου και της υγρής φάσης αντίστοιχα, σε περιοχές με μεγαλύτερη συγκέντρωση οξυγόνου. Έτσι δημιουργούνται τοπικά «γαλβανικά» στοιχεία όπου ο σίδηρος αποτελεί την άνοδο, οι περιοχές με σχετικά μεγάλη συγκέντρωση οξυγόνου την κάθοδο και το υδατικό διάλυμα των ιόντων σιδήρου χρησιμεύει σαν γέφυρα άλατος. Οξείδωση Χαλκού Στον ατμοσφαιρικό αέρα καλύπτεται αρχικά από οξείδιό του, το οποίο, με το διοξείδιο του άνθρακα μετατρέπεται σε ανθρακικό χαλκό, προσδίδοντάς του πρασινωπό χρώμα. Οι ορείχαλκοι με Zn < 35% κ.β. (ορείχαλκοι α) παρουσιάζουν καλή μηχανική αντοχή και καλή αντοχή στην διάβρωση. Οι ορείχαλκοι με 32% κ.β. < Zn < 39% Κ. (ορείχαλκοι α+β) έχουν ακόμα καλύτερη μηχανική αντοχή, μεγαλύτερη ελαστικότητα και μεγαλύτερη ολκιμότητα, αλλά κάπως μειωμένη αντοχή στην διάβρωση σε σύγκριση με τους ορείχαλκους α. [20]

21 4.4 ΤΑ ΜΕΤΑΛΛΑ ΣΤΗΝ ΙΣΤΟΡΙΑ ΧΡΟΝΟΛΟΓΙΟ ΑΝΑΚΑΛΥΨΗΣ ΤΩΝ ΜΕΤΑΛΛΩΝ Από τα 86 γνωστά, μέχρι σήμερα, μέταλλα μόλις τα 24 είχαν ανακαλυφθεί πριν τον 19 ο αιώνα. Τα 12 από αυτά είχαν ανακαλυφθεί τον 18 ο αιώνα, ο λευκόχρυσος τον 16 ο αιώνα και το αρσενικό, το αντιμόνιο, ο ψευδάργυρος και το βισμούθιο τον 14 ο και 13 ο αιώνα. Τα υπόλοιπα 7 μέταλλα, γνωστά και ως μέταλλα της αρχαιότητας, ήταν αυτά στα οποία βασίστηκε ο πολιτισμός. Η χρονολογική σειρά με την οποία ανακαλύφθηκαν ήταν η ακόλουθη: Χρυσός 6000 π.χ. Χαλκός, 4200 π.χ. Ασήμι 4000 π.χ. Μόλυβδος 3500 π.χ. Κασσίτερος 1750 π.χ. Σίδερο 1500 π.χ. Υδράργυρος 750 π.χ. Αυτά τα μέταλλα ήταν γνωστά στους κατοίκους της Μεσοποταμίας, τους Αιγύπτιους, τους Έλληνες και τους Ρωμαίους. Με εξαίρεση το μόλυβδο και τον κασσίτερο τα υπόλοιπα συναντώνται και ως αυτοφυή (ο σίδηρος σε μετεωρίτες). Τα πρώτα μέταλλα που χρησιμοποίησε ο άνθρωπος (χρυσό και χαλκό), αρχικά τα κατεργαζόταν μόνο μηχανικά, σφυρηλατώντας τα αφού τα θέρμαινε. Οι πρώτες απόπειρες μεταλλουργικής παραγωγής χαλκού πρέπει να πραγματοποιήθηκαν μεταξύ του 4300 και 400 π.χ. στη δυτική Ασία (πιθανότατα στην Ιορδανία) και από εκεί η τεχνική εισήχθη στην αρχαία Αίγυπτο. Κατά πάσα πιθανότητα προέκυψαν τυχαία από κεραμείς οι οποίοι μαζί με τον πηλό πρόσθεσαν στα καμίνια τους, χωρίς να το γνωρίζουν, ποσότητες από το ορυκτό Μαλαχίτη (ανθρακικός χαλκός), οπότε ως παραπροϊόν παρέλαβαν χαλκό. Μέταλλα που ανακαλύφθηκαν τον 18 ο αιώνα: 1735 Κοβάλτιο 1751 Νικέλιο 1774 Μαγγάνιο 1781 Μολυβδαίνιο 1782 Τελλούριο 1783 Βολφράμιο Μέταλλα που ανακαλύφθηκαν τον 19 ο αιώνα: 1801 Νιόβιο 1802 Ταντάλιο 1803 Ιρίδιο, Παλλάδιο, Ρόδιο 1807 Κάλιο, Νάτριο 1808 Βόριο, Βάριο, Ασβέστιο, Μαγνήσιο, Στρόντιο 1814 Δημήτριο 1789 Ουράνιο 1789 Ζιρκόνιο 1791 Τιτάνιο 1794 Ύττριο 1797 Βηρύλιο 1797 Χρώμιο 1817 Λίθιο, Κάδμιο, Σελήνιο 1823 Πυρίτιο 1827 Αλουμίνιο 1828 Θόριο 1830 Βανάδιο 1839 Λανθάνιο 1843 Έρβιο, Τέρβιο [21]

22 1844 Ρουθήνιο 1860 Καίσιο, Ρουβίδιο 1861 Θάλλιο 1863 Ίνδιο 1875 Γάλλιο Holmium, Θούλιο, Σκάνδιο, Σαμάριο, Gadalinium, Praseodynium, Νεοδύμιο, Δυσπρόσιο 1886 Γερμάνιο 1898 Πολώνιο, Ράδιο 1899 Ακτίνιο Μέταλλα που ανακαλύφθηκαν τον 20 αιώνα: 1901 Ευρώπιο 1907 Lutetium 1917 Πρωτακτίνιο 1923 Άφνιο και ακολούθησαν τα Υπερουράνια Στοιχεία Ποσειδώνιο Πλουτώνιο Κούριο Americum Berkelium Καλιφόρνιο 1924 Ρήνιο 1937 Τεχνήτιο 1939 Φράγκιο 1945 Προμήθειο Einsteinium Φέρμιο Μεντελέβιο Νομπέλιο Λωρένσιο ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΟ ΚΑΙ Η ΣΧΕΣΗ ΤΟΥ ΜΕ ΤΟ ΧΡΥΣΟΜΑΛΛΟ ΔΕΡΑΣ Α. ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΟ ΩΣ ΚΕΧΡΙΜΠΑΡΙ Το ήλεκτρο είναι το γνωστό μας κεχριμπάρι. Το όνομα που χρησιμοποιούμε σήμερα είναι το τουρκικής προέλευσης όνομα «kehribar». Η λέξη kehribar, προέρχεται από την αραβική λέξη kahruba, που θα πει: «αυτό που έλκει τα άχυρα», προφανώς λόγω της γνωστής ιδιότητας του να έλκει ελαφρά σώματα, αφού προηγουμένως το τρίψουμε πάνω σε ένα ρούχο. Το ήλεκτρο είναι ορυκτή ρητίνη. Είναι απολίθωμα ρετσινιών από κωνοφόρα δέντρα σε παλιότερες εποχές. Είναι απολιθωμένο ρετσίνι το οποίο χρησιμοποιείται για την κατασκευή διακοσμητικών αντικειμένων. Παρ' όλο που δεν είναι ορυκτό, μερικές φορές θεωρείται και χρησιμοποιείται ως πολύτιμος λίθος. Το μεγαλύτερο μέρος του κεχριμπαριού στον κόσμο είναι ηλικίας εκατομμυρίων ετών. Το ημιαπολιθωμένο ρετσίνι ή το σχεδόν απολιθωμένο κεχριμπάρι καλείται κοπάλη. Ορισμένα τεμάχια κεχριμπαριού φέρουν έγκλειστα στο εσωτερικό τους έντομα. [22]

23 Το ήλεκτρο είναι το πρώτο σώμα στο οποίο παρατηρήθηκε η δημιουργία ηλεκτρισμού, όταν αυτό τρίβεται με ύφασμα. Αυτό το παρατήρησε πρώτος ο φυσικός φιλόσοφος Θαλής ο Μιλήσιος. Στη βιομηχανία το ήλεκτρο χρησιμοποιείται για την κατασκευή πολλών αντικειμένων, που γίνονται με κατάλληλη κατεργασία. Επίσης από την απόσταξη του ήλεκτρου παίρνουμε το ηλεκτρικό οξύ και από υπολείμματα, το ηλεκτροκολοφώνιο, που χρησιμοποιείται στην κατασκευή βερνικιών. Το ήλεκτρο παρουσιάζει ενδιαφέρον για την επιστήμη της παλαιοντολογίας, γιατί, μέσα σε κοιτάσματά του, βρέθηκαν διάφορα έντομα, φτερά πουλιών, τρίχες θηλαστικών κ ά. διατηρημένα σε καλή κατάσταση. Το ήλεκτρο υπάρχει κυρίως στις ακτές της Βαλτικής θάλασσας, αλλά και στην ανατ. Πρωσία, τη Δανία, Ρουμανία, Μ. Ασία, Γροιλανδία, Βιρμανία, Κίνα και αλλού. Το ήλεκτρο βρίσκεται κοντά στις ακτές και κάτω από τη θάλασσα. Το χρώμα του ήλεκτρου μπορεί να είναι από ανοιχτό κίτρινο μέχρι και πορτοκαλί. Στο εμπόριο, ανάλογα με τη διαύγεια που παρουσιάζει, το διακρίνουν σε διαυγές, νεφελώδες, αφρώδες κλπ. Το ήλεκτρο είναι αδιάλυτο στο νερό, διαλύεται όμως σε άλλες χημικές ουσίες. Λιώνει στους 287 βαθμούς και όταν καίγεται έχει αρωματική μυρουδιά. Εκτός από το ορυκτό ήλεκτρο σήμερα παρασκευάζεται και τεχνητό ήλεκτρο. Β. ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΟ ΩΣ ΚΡΑΜΑ Ήλεκτρο όμως ονομαζόταν και ένα μεταλλικό κράμα που αποτελείται από 8 τμήματα αργύρου και 2 μέρη χρυσού, τα οποία φτιάχνονται τεχνητά ή βρίσκονται ελεύθερα στην φύση. Το ήλεκτρο είναι ένα φυσικό αυτοφυές κράμα από χρυσό και άργυρο, με ίχνη από χαλκό και άλλα μέταλλα. Ως αποτέλεσμα, το ήλεκτρο είναι ένας καλός αγωγός του ηλεκτρισμού. Οι αρχαίοι έλληνες το αποκαλούσαν «χρυσό» ή «άσπρο χρυσό» σε αντίθεση με τον «εκλεπτυσμένο χρυσό». Οι αποχρώσεις του διακυμαίνονται από απαλό σε έντονο κίτρινο, εξαρτώμενο από την ποσότητα του χρυσού και του αργύρου. Η περιεκτικότητα σε χρυσό τουφυσικούήλεκτρουστη Δυτική Ανατολία κυμαινόταν από 70% ως 90% συγκριτικά με το 45-55%του ήλεκτρου που χρησιμοποιούταν στην νομισματοκοπία της αρχαίας Λυδίας στην ίδια γεωγραφική περιοχή. Αυτό σημαίνει ότι μια αιτία για την επινόηση της νομισματοκοπίας σε αυτήν την περιοχή ήταν η αύξηση των κερδών από το εκδοτικό προνόμιο με την έκδοση νομίσματος με χαμηλότερη περιεκτικότητα σε χρυσό σε σχέση με τα συνήθως κυκλοφορούντα μέταλλα. Από την ανάλυση αρχαίων ελληνικών νομισμάτων του 600 π.χ, από την Φώκαια, φαίνεται ότι η περιεκτικότητα τους σε χρυσό ήταν περίπου 55,5%. Στην πρώιμη κλασική περίοδο, η περιεκτικότητα του ήλεκτρου κυμαινόταν από 46% στην Φώκαια έως 43% στη Μυτιλήνη. Στην μεταγενέστερη νομισματοκοπία στις ίδιες περιοχές, περί το 326 π.χ., η περιεκτικότητα σε χρυσό ήταν κατά μέσο όρο 40% με 41%. Κατά την Ελληνιστική περίοδο εκδίδονταν νομίσματα από ήλεκτρο με συνεχώς μειούμενη περιεκτικότητα σε χρυσό. Στο θησαυρό του ναού της Αρτέμιδας στην Έφεσο, βρέθηκαν 24 λυδικά και ελληνικά νομίσματα των 8 γραμμ. από ήλεκτρο, ένα φυσικό κράμα χρυσού και αργύρου, το οποίο βρισκόταν σε αφθονία στην άμμο του ποταμού Πακτωλού. [23]

24 Νόμισμα από ήλεκτρο, των αρχών του 6 ου π.χ. αιώνα, από τη Λυδία ονομαστικής αξίας 1/3 του στατήρα. Νόμισμα από ήλεκτρο του βυζαντικού αυτοκράτορα Αλέξιου Κομνηνού, 1081 μ.χ.. Γ. Η ΣΧΕΣΗ ΤΟΥ ΗΛΈΚΤΡΟΥ ΜΕ ΤΟ ΧΡΥΣΟΜΑΛΛΟ ΔΕΡΑΣ Η μυθολογία στα όριά της με την ιστορία αναφέρει το περιβόητο «χρυσόμαλλο δέρας». Αυτό πέρα από την λογοτεχνική διασκευή του αποτελεί γεγονός που μας περιγράφει έμμεσα μία παραδοσιακή τέχνη της περιοχής του για την συλλογή χρυσού. Στην κοίτη χρυσοφόρων ποταμών απλώνονταν δέρματα προβάτων. Μέσα απ' το μαλλί του προβάτου πέρναγε εύκολα το νερό, σχετικά εύκολα η άμμος αλλά αρκετά από τα ψήγματα χρυσού πιάνονταν πάνω στα μαλλιά του προβάτου! Έτσι μετά από αρκετή ώρα το δέρμα (δέρας) γινόταν χρυσόμαλλο! Το μόνο που έμενε ήταν να βγάλουν το δέρμα απ' το ποτάμι, να το αφήσουν να στεγνώσει στον ήλιο, και να το χτενίσουν για να βγάλουν όλο το χρυσάφι που είχε μαζευτεί! Κατά συνέπεια στην Αργοναυτική εκστρατεία για το «χρυσόμαλλο δέρας» ίσως βλέπουμε τους πρώτους γνωστούς χρυσοθήρες! Επιπλέον για να απομακρυνθεί ο άργυρος η μάζα του ακάθαρτου χρυσού θερμαίνονταν με αλάτι (NaCl), οπότε ο άργυρος μετατρεπόταν σε χλωριούχα άλατα που επέπλεε στο λιωμένο μέταλλο σαν σκουριά. [24]

25 Η παραπάνω ιστορία φαινόταν στα σύγχρονα μάτια μας σαν απλά χαριτωμένος μύθος μέχρι που σύγχρονα στοιχεία επιβεβαιώνουν διάφορες λεπτομέρειές της. Στην περιοχή της Κολχίδας στα παράλια του Ευξείνου Πόντου, όπου βρισκόταν το χρυσόμαλλο δέρας βρίσκονται ακόμα ψήγματα χρυσού σε κοίτες ποταμών. Και στην αρχαία Ιωλκό έξω απ' τον Βόλο, απ' όπου λέγεται ότι ξεκίνησε ο Ιάσονας την Αργοναυτική εκστρατεία, βρέθηκαν δύο ανακτορικά μέγαρα πανάρχαιου οικισμού και γύρω απ' αυτά δεκάδες εργαστήρια μεταλλουργικής δραστηριότητας με προφανή ανάγκη για πρώτες ύλες. Χρονολογούνται γύρω στον 14ο - 13ο αιώνα π. Χ ΜΕΤΑΛΛΑ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑ ΣΤΗΝ ΑΡΧΑΙΑ ΑΤΤΙΚΗ Τα μεταλλεία στην περιοχή του Λαυρίου είναι από τα αρχαιότερα μεταλλεία στον Ελλαδικό χώρο. Η μεταλλευτική δραστηριότητα σε αυτά χρονολογείται από το π. Χ., (ίχνη εξορύξεως χαλκού στη περιοχή του Θορικού) αλλά η συστηματική εκμετάλλευσή τους αρχίζει με τη γέννηση της Αθηναϊκής Δημοκρατίας το 508 π. Χ. από τον Κλεισθένη. Τα μεταλλεία του Λαυρίου υπήρξαν η κύρια πηγή πλούτου της Αθήνας κατά την κλασική εποχή (5οςκαι 4ος π.χ. αιώνας). Η πρώτη ενέργεια που βασίστηκε στα μεταλλεία αυτά υπήρξε προγενέστερη της εγκαθίδρυσης της Δημοκρατίας, όπως αυτή τοποθετείται από τους ιστορικούς: Ήταν η κοπή ενός από τα πρώτα αργυρά νομίσματα στον κόσμο, της αθηναϊκής δραχμής, γύρω στο 580 π.χ. Γύρω στα 512 π.χ. η Αθήνα υποχρεώθηκε να βασιστεί αποκλειστικά στα μεταλλεία του Λαυρίου, καθώς οι Πέρσες είχαν εισβάλει στη Βόρεια Ελλάδα. Οι πρόσοδοι από τα μεταλλεία αυτά έγιναν αισθητές γύρω στο 500 π.χ., ενώ οι πολεμικές προετοιμασίες απόκρουσης των Περσών (Μάχη του Μαραθώνα) βασίστηκαν στον άργυρο που εξορυσσόταν στα μεταλλεία. Το 482 π. Χ. εντοπίζεται ένα νέο μεγάλο αργυρούχο κοίτασμα στην περιοχή και ο Θεμιστοκλής πείθει τους Αθηναίους να διατεθούν τα προερχόμενα από αυτό έσοδα για την κατασκευή ενός ισχυρού στόλου. Η Αθήνα διέθετε ήδη 70 πολεμικά πλοία και με τα χρήματα από τα μεταλλεία κατασκεύασε άλλα 130. Με τα πλοία αυτά η Αθήνα κατάφερε να αποκρούσει τις δυνάμεις του Ξέρξη, ο οποίος έχοντας περάσει τις Θερμοπύλες κατέβαινε προς την πόλη. Ο αθηναϊκός στόλος, έχοντας αποκτήσει την απαιτούμενη ισχύ, καταναυμάχησε τον Περσικό στη Ναυμαχία της Σαλαμίνας στερώντας έτσι τις Περσικές δυνάμεις ξηράς από τις προμήθειες και τη δυνατότητα ανεφοδιασμού τους. Τα μεταλλεία έχασαν προσωρινά την αξία τους, όταν η Αθήνα έχασε τον Πελοποννησιακό πόλεμο Επανήλθαν προσωρινά σε αξιόλογη εκμετάλλευση επί εποχής Λυκούργου κατά τον 4ο αιώνα, ωστόσο η ανακάλυψη νέων μεταλλείων στη Βόρεια Ελλάδα και η αθηναϊκή παρακμή τα έθεσαν στο περιθώριο, με τις μεταλλευτικές δραστηριότητες να διακόπτονται ολοσχερώς τον 2ο αιώνα, αφενός μεν επειδή η εξόρυξη, φθάνοντας σε βάθη 100 μ., συνάντησε νερό στις στοές, αφετέρου επειδή οι Ρωμαίοι βρήκαν πολύ δύσκολη και την επεξεργασία του μεταλλεύματος. Αργυρό τετράδραχμο Αθηνών, π.Χ. Εμπροσθότυπος: Κεφαλή Αθηνάς στεφανωμένη με φύλλα ελιάς. Οπισθότυπος: Γλαύκα [25]