I metalli

2,360 views

Published on

breve storia dei metalli

Published in: Education
0 Comments
2 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
2,360
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
394
Actions
Shares
0
Downloads
27
Comments
0
Likes
2
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

I metalli

  1. 1. I metalli nell’antichità IL SIGNOR W E LA PENTOLA OVVERONON È SOLO ORO QUELLO CHE LUCCICA
  2. 2. La signora W ha una spiccatapredilezione per l’oro. Loapprezza in tutte le sue forme:dal lingotto all’orecchino e intutti i colori che l’oreficeria lepropone Il signor WW che preferirebbe una maggiore passione della moglie per metalli e leghe meno pregiate, per l’anniversario le regalò una costosissima pentola in acciaio inox di ottima qualità.
  3. 3. Per quanto non proprioabilissimo nel comprenderei gusti della moglie, intuì cheil regalo non era statoapprezzato.Intuì anche che non avrebbeavuto maggior successo conuna pentola in rame oalluminio e si chiese cosaavesse di più un pezzettinod’oro rispetto a quella bellaquantità di metallo cheaveva offerto in dono.
  4. 4. Decise perciò di approfondirel’argomento, perché i W sono fatticosì. La disavventura della pentola oltre a illuminarlo sui gusti della moglie in fatto di regali, gli aveva fatto nascere il desiderio di sapere qualcosa di più sui metalli, puri o in lega che fossero. Per prima cosa diede un’occhiata alla storia. Raccolse in una scheda questi primi dati e iniziò a elaborare un dizionario di metallurgia e non
  5. 5. Storia dei Metalli: i dati 86 elementi chimici a carattere metallico 24 noti prima del XIX sec. 7 metalli noti a.C.: oro, rame, argento, piombo, stagno, ferro, mercurio 5 metalli nativi, usati in Mesopotamia, Egitto, Grecia, Roma 2 metalli funzionali: oro, argento 2 metalli strutturali: ferro e rame (bronzo)
  6. 6. Il signor W rimase poi affascinato dai simboli con cui gli antichi identificavano i metalli.Essendo però molto prosaico sicongratulò mentalmente con gliscienziati che avevano messo unpo’ d’ordine nella nomenclatura econ la IUPAC (InternationalUnion of Pure and AppliedChemistry) che a tutt’ oggi sidedica a questo encomiabilelavoro.
  7. 7. Simboli egiziani dei metalli Simboli alchemici dei metalli Pb Sn Fe Au Cu Hg Ag
  8. 8. Diede poi uno sguardod’insieme alla cronologiadelle scoperte per avereun’idea del percorso daintraprendere.Decise quindi di limitare lesue riflessioni alle tre Ereche portano nomi di metallirimandando ad un altromomento la storia piùrecente e le proprietàchimiche, fisiche emeccaniche dei metalli.
  9. 9. Chronological list of B.C. developments in the use of materials (ASM Handbook)9-7000 B.C.: Earliest metal objects of wrought native copper, Near East5000-3000 B.C.: Chalcolithic period: melting of copper; experimentation with smelting, Near East3500 B.C.: Lead statue, Temple of Osiris, Egypt3000-1500 B.C.: Bronze Age: arsenical copper and tin bronze alloys, Near East3000-2500 B.C.: Lost wax casting of small objects, Near East2500 B.C.: Granulation of gold and silver and their alloys, Near East2400-2200 B.C.: Copper statue of Pharaoh Pepi I, Egypt2000 B.C.: Bronze Age, Far East1500 B.C.: Iron Age (wrought iron), Near East700-600 B.C.: Etruscan dust granulation, Italy600 B.C.: Cast iron, China
  10. 10. Queste date escludono le AmericheDi queste possiamo raccontare, (vedi “L’oro del Perù”)quello che apparve agli occhi dei conquistatorispagnoli nei primi decenni del 1500 d.C.Manufatti di rame, bronzo, forse solo manufatti diferro meteoritico, uso di argento e platino(probabilmente senza distinzione tra l’uno e l’altro) eoro:“l’oro splendente come il sole degli Inca brillava,splendeva, adornava, copriva mummie, ornava templi,ma non serviva mai come merce di scambio o comesimbolo di ricchezza”(pag 46 “L’oro del Perù”)
  11. 11. Il signor W fece una primaconsiderazione sull’importanzadei materiali non ferrosi. Strano, se chiedessi oggi di dirmi il nome di un metallo, la maggior parte di quelli che conosco direbbe “Ferro”. Ma non è stato certo lui il primo e il più importante! Solo nel 1550 a.C. si parla di età del ferro.
  12. 12. Cronologia delle leghe non ferrose Au Naufragi Sn , Cu materiale bronzoCu nativo Cu-As Cu-Sn-Pb 1500 6000 3000 7208000 4000 800 5000? ~1200 Cu Cu-Sn; Cu-Zn fusione e Sn; estrazione; Ag Pb
  13. 13. Dopo queste considerazioni il signor Wentrò nel merito dell‟argomento.Si rese così conto, che l‟uomo cominciò adusare i metalli molto prima di riuscire aprodurli. Infatti in natura si trovavano i “metalli nativi”, e in antichità erano molto più frequenti di quanto non lo siano ora. Si trovavano le “pepite”, cioè di blocchetti nemmeno tanto piccoli, che l‟uomo cercò di elaborare con le stesse tecniche che usava per le altre pietre
  14. 14. 8000 a.C. Rame nativo: La scoperta fu che sotto i colpi le pepite non si rompevano ma cambiavano forma!!
  15. 15. L’oro e il rame metallico (anche il platino, maquesta è un’altra storia) possono essererinvenuti allo stato nativo, perché mostranonessuna o scarsa tendenza a combinarsi conossigeno o zolfo e formare minerali O2 S
  16. 16. Al signor W fece molto piacere sapere cheanche se l’oro era un metallo che potevaessere trovato allo stato nativo, ledimensioni minime delle sue pepiteimpedirono all’uomo primitivo ( seppurattratto dal colore e dalla lucentezza) uneffettivo uso pratico.E approvò la nascita dell’era del rame ….
  17. 17. …. e la conseguentenascita della tecnologiametallurgica, che siaffiancò alla più anticatecnologia ceramica.
  18. 18. Le date Età Calcolitica o del rame6000 a.C. in Anatolia4000 a.C. in Egitto primi manufatti in rame3500 a.C. in Mesopotamia3000 a.C. in Grecia, Siria, Palestina2200 a.C. Italia ed Europa
  19. 19. Ma come nacque lametallurgia?
  20. 20. Il signor W si ricordò un libro bellissimo che aveva regalato a WJ : Zio Tungsteno di Oliver Sacks. Dopo aver letto quel libro, WJ gli aveva fatto almeno 3000 domande ma lui era troppo occupato per rispondere e così lo aveva dirottato sulla signora W e sul nonno Perché erano lucenti?perché lisci? Perché freddi? Perché duri? Perché pesanti?E lesse a Perché si piegavano senza spezzarsi? Perché risonavano? Perché due metallipag, 56 … teneri come lo zinco e il rame, potevano combinarsi per produrne un altro più duro? Che cosa conferiva all’oro la sua qualità aurea e perché non anneriva mai? Tratto da - Zio Tungsteno di Oliver Sacks
  21. 21. “Zio Dave ricostruì per me la prima fusione di un metallo: era possibile che gli uomini delle caverne avessero usato rocce contenenti un minerale del rame- forse malachite verde- per delimitare un fuoco su cui cuocere il cibo, e all’improvviso si fossero accorti che, mentre il legno carbonizzava, la roccia verde stava sanguinando trasformandosi in un liquido rosso, il rame fuso. VI millennio. a.C. Oggi sappiamo, proseguiva zio Dave, che quando siestrazione dal minerale riscaldano gli ossidi metallici con il carbone, il in Anatolia carbonio presente in quest’ultimo si combina con il loro ossigeno “riducendoli” e liberando metallo puro.”
  22. 22. Se non avessimo acquisito la capacità di ridurre i metallipresenti negli ossidi , proseguiva zio Dave, nonavremmo conosciuto metallo alcuno a parte quei pochi chesi rinvengono allo stato nativo.Non ci sarebbe mai stata un’età del bronzo,e meno che maiun’età del ferro: né sarebbero state possibili le affascinantiscoperte del diciottesimo secolo quando furono estrattidiciotto nuovi metalli ( compreso il tungsteno ) dai lorominerali.” O. Sacks – Zio Tungsteno
  23. 23. Visto che almeno 4000 annidell’esistenza umana l’avevanovisto come protagonistaindiscusso, il signor W decise cheil rame meritava una conoscenzapiù approfondita e preparò unascheda con alcune informazionisul rame e le sue legheinvolontarie
  24. 24. A questo punto il signor W si trovòa faccia a faccia con un altro metallofondamentale: lo stagnoQuesto metallo lo associava asaldature, scatolette e poco altro.Nulla ai giorni nostri poteva farpensare all’enorme ….. importanza dello stagno
  25. 25. Forse fu fondendo in ambiente riducente un mineralecontenente rame e stagno che gli uomini si accorserodi aver prodotto una sostanza metallica simile al ramema più dura e resistente Il bronzo (Cu-Sn) usato in Medio Oriente a partire dal III millennio a.C., mentre in Cina e Thailandia il bronzo appare circa un millennio più tardi. E‟ una lega più bassofondente, in genere con migliori proprietà meccaniche e più resistente a corrosione del rame non alligato.
  26. 26. Un testardo primo fonditore carpì il segreto e lo stagno divenne prezioso.Come veniva prodotto il bronzo? Ipotesi:1. Sn si trovava in minerali misti Cu-Sn;2. Minerali con Sn (es. cassiterite, SnO2) aggiuntiai minerali cupriferi;3. Cassiterite aggiunta al rame metallico.4. Sn metallico aggiunto a Cu metallico.
  27. 27. I fenici, commercianti di stagno, diedero vitaal mito delle Cassiteridi isole misteriose dicui tennero segreta l‟ubicazione (cassiteriteera il nome del minerale dal quale siproduceva stagno).Le Cassiteridi furono localizzate nell‟attualeCornovaglia, uno dei paesi produttori diquesto metallo Ma prima dei Fenici, lo Sn veniva da oriente. L‟ipotesi attualmente più accreditata indica il Badakshan, provincia settentrionale dell‟Afghanistan, come origine dei minerali a base di Sn.
  28. 28. Le vie dello stagno 2 III millennio a.C. II millennio a.C. 1
  29. 29. Le date Età del Bronzo Il passaggio dall’età calcolitica al bronzo dura • circa un millennio in Egitto •2/300 anni in Europa (dipendenza dalla possibilità di avere lo stagno)
  30. 30. A questo punto il signor W decise di fare una schedadello stagnoSebbene a malincuore preparò una scheda anchedell’oro, ma la mise insieme a quelle di argento, e piomboper concludere così la conoscenza dei metalli non ferrosi usatiprima dell’anno 0 dell’era moderna. Prese poi ad occuparsi del ferro e della sua comparsa nella storia umana
  31. 31. Prima di riuscire a ricavare ilferro dai suoi minerali,l’uomo usava le meteoriticome dimostra il nome grecodel ferro σιδηροσ (astro) eun geroglifico egiziano delferro che significa “metallodal cielo”
  32. 32. : Il metallo di fuoco che viene dalcielo
  33. 33. Meteoriti ferrose:leghe complesse Fe/Ni formate da sistemi materiali spaziali chehanno subito un riscaldamento tale fondere il ferro che, per lasua densità elevata, tende a localizzarsi al centro del sistemagenitore (lo stesso fenomeno ha portato alla formazione delnucleo terrestre composto di ferro-nichel). Per qualche eventocatastrofico, molto probabilmente collisioni fra i diversi corpispaziali, si sono generati frammenti solidi: asteroidi o, sepiccoli le meteoriti. 3 tipi di meteoriti ferrose: octaedrite ataxite esaedrite (Ni più di il tipo più comune (Ni 6- 16%).(Ni meno di 6%) 16%)
  34. 34. Dopo pulitura metallografica ed attacco chimico le octaedritimostrano la microstruttura di Widmanstätten
  35. 35. La presenza della struttura diWidmanstätten di cui rimanetraccia nei manufatti, permette didistinguere fra il ferro meteoritico equello estratto
  36. 36. Origine della Metallurgia del ferro: Medio OrientePrimi oggetti: 3000 a.C. Uso regolare dal 1200 a.C. Esportazione di oggettiverso Caucaso, Grecia, Egitto…I° diffusione della metallurgia del ferro: la GreciaPrimi oggetti: 1200 a.C. Uso regolare: 800 a.C. Esportazione di oggetti etecnologia attraverso il Caucaso in Europa Centrale, verso l’Italia dallaGrecia, verso la Spagna dalla Fenicia.II° diffusione della metallurgia del ferroPrimi oggetti: 800 a.C. Uso regolare: 500 a.C. Esportazione di oggetti etecniche in Europa Centrale dai Celti, in Italia dagli Etruschi
  37. 37. “L’uomo eneolitico ormai esperto nellearti del fuoco quanto basta perottenere il rame e il bronzo continua asperimentare il calore su altriminerali, pietre pesanti e di variocolore Capita nel suo forno un minerale di ferro, molto probabilmente magnetite ed egli constata che a differenza di rame o stagno, la pietra non si trasforma in metallo fuso, ma una volta estratta dal forno e lasciata raffreddare dimostra di essersi molto trasformata L’uomo la ricaccia nel forno e soffia aria perché vuole fonderla. Non ci riesce e la batte quando è ancora rovente scoprendo un materiale metallico più duro del bronzo e più micidiale come arma.” Vita dei metalli F. De Carli
  38. 38. Le materieprime: EMATITE MAGNETITE LEGNA O CARBONE DI LEGNA
  39. 39. I forni a L
  40. 40. Il mantice
  41. 41. La carbonaia
  42. 42. Carbone di legna Vagliatura e deposito minieraBasso fuoco Ricostruzione di un sito metallurgico Basso fuoco con mantici
  43. 43. Vista l’importanzaattuale del ferro edell’acciaio, Il signor Wdecise di tracciare lastoria essenziale del ferrocon le tappe principalifino ai nostri giorni
  44. 44. A questo punto il signor W fece alcune riflessioni Lo sviluppo delle tecnologie estrattive dai minerali era il risultato della conoscenza delle potenzialità del fuoco e della capacità di gestire la reazione di combustione Era anche aver capito che il carbonio era in grado di estrarre ossigeno dai metalli e quindi di purificarli cioè di ridurli Era anche aver capito le potenzialità di miscugli omogenei quali le leghe, studiando e applicando le percentuali ottimali di alliganti.
  45. 45. E al signor W veniva in menteuna sola parola per definire tuttoquesto chimica
  46. 46. E così il signor W si chieseperché la chimica, madredelle nostre civiltà, sia oggimisconosciuta e trattatacon sospetto Forse siamo stanchi di queste civiltà, forse vorremmo tornare indietro nel tempo senza portare nulla con noi, neppure il segreto magico dei metalli. Forse ci stiamo riuscendo.
  47. 47. Le fonti•Walter Nicodemi, Claudio Mapelli - Archeometallurgia – Ed. AIM• Oliver Sacks - zio Tungsteno - Adelphi•Felice de Carli - La vita dei metalli- Vallardi Mi- 1956•Aurelio Miro Quesada -Oro del Perù -Edizione libraria S.p.A. Trieste•Carla Martini -Metalli non ferrosi antichi•Giorgio Poli – Metallurgia del ferro•Giumlia Mair- Le arti di Efesto - Silvana editoriale
  48. 48. FINE Per ora
  49. 49. Il rame (Cu) Metallo di Venere• Etimologia: dal latino aes Cyprium (metallo di Cipro), poi trasformato nel tardolatino in aeramen. Nome greco: chalkòs (lucente).• In natura: sia allo stato nativo che, soprattutto, a partire da minerali (es. calcociteCu2S, covellite CuS, calcopirite CuFeS2).• Caratteristiche: duttile e malleabile, a bassa durezza ma soggetto adincrudimento: occorre prevedere ricotture per ripristinare la lavorabilità.Se alligato con altri metalli (es. As, Sb, Sn, Zn) diventa più bassofondente e più duroma più fragile.• Curiosità: l‟uomo di Similaun, vissuto fra il 3350 e il 3100 a.C. e morto a 25-35anni in primavera-inizio estate sul sentiero verso il Tisenjoch, portava con séun‟ascia di rame pressoché puro.
  50. 50. Il rame (Cu): proprietàNumero atomico 29Peso atomico 63.546 g/molReticolo cristallino cfcDensità 8.96 g/cm3Modulo di elasticità 110 GPaTensione a rottura Rm 210 MPaAllungamento a rottura 60 %Rapporto di Poisson 0.34Coefficiente di espansione termica 1.65 × 10-5 /K a 298.15 KResistività Elettrica 1.67 × 10-8 -m a 293.15 KTemperatura di fusione 1084.62 °CTemperatura di ebollizione 2562 °CConduttività termica 401 W/m-Kda: Efunda, Matweb
  51. 51. Pepita di rame nativo• Il rame nativo ha poche inclusioni nonmetalliche, microstruttura a grani grossolanicon geminati sottili e allungati.• Il rame estratto ha molte inclusioni di solfurie microstruttura a grani fini Microstruttura del rame Cu nativo Cu estratto
  52. 52. Leghe a base di rame: bronzo arsenicale • Bronzo arsenicale (Cu-As): il bronzo o rame arsenicale contiene fino ad un 7% in peso circa di As, ma esistono anche oggetti con 12-24% As (in superficie). As e Sb si trovano nei minerali cupriferi, quindi almeno inizialmente si è trattato di alligazione accidentale. I vapori ricchi di arsenico (Tb As=613°C, Tb As2O3 = 457 °C) sviluppati durante la produzione di queste leghe (da minerali misti Cu-As o aggiungendo minerali ricchi di As come l‟orpimento, AsS o l‟arsenopirite, FeAsS, al rame) erano molto tossici e nuocevano agli operatori (atrofia muscolare). • Storia: Il rame arsenicale si è diffuso in tutta l‟Europa e il vicino Oriente a partire dal III millennio a.C. ma appare per la prima volta in Iran nel IV millennio a.C.; era usato anche dalle culture precolombiane. Nell‟antico Egitto era impiegato per il vasellame di uso comune. • Proprietà: l‟aggiunta di As in lega fa calare la temperatura di fusione, migliora le proprietà meccaniche ma fa calare la tenacità a frattura se si formano fasi fragili. Fenomeni di segregazione inversa delle fasi bassofondenti ricche in As durante la solidificazione possono dare al bronzo arsenicale un aspetto argentato. INDIETRO
  53. 53. Lo stagno (Sn) Metallo di Giove• Etimologia: dal nome latino del metallo, stannum; nome greco: kassiteros dauna radice transcaucasica (lo Sn veniva dalle montagne al confine del Pamir?).Plinio nella Naturalis Historia lo chiama plumbum candidum o album. Definito daglialchimisti diabolus metallorum, perché forma con molti metalli (a parte Pb e Au)leghe fragili.• In natura: sotto forma di ossido (cassiterite, SnO2). I principali giacimenti antichidi Sn in Europa erano in Cornovaglia, in Bretagna e Spagna.• Storia: Una lamina di Sn metallico quasi puro è stata rinvenuta nelle fasce diuna mummia egiziana del VII sec. a.C.; sempre in Egitto, un anello ed uncontenitore in Sn sono stati rinvenuti in una tomba della XVIII dinastia (1580–1350a.C.) e un braccialetto in Sn, datato al 3000 a.C. circa è stato rinvenuto sull‟isola diLesbos nell‟Egeo. Cassiterite con piccole particelle di Sn (nero).
  54. 54. Lo stagno (Sn): proprietàNumero atomico 50Peso atomico 118.71 g/molReticolo cristallino cubico (α), tetragonale (β) sopra 13.2 °CDensità 7.2 g/cm3 (β), 5.76 g/cm3 (α)Modulo di elasticità 41 GPaTensione a rottura Rm 220 MPaAllungamento a rottura -Coefficiente di espansione termica 2.2 × 10-5 /K a 293.15 KResistività Elettrica 1.1 × 10-7 -m a 293.15 KTemperatura di fusione 231.9 °CTemperatura di ebollizione 2602 °CConduttività termica 66.6 W/m-Kda: Efunda, Matweb
  55. 55. Lo stagno (Sn)• Pianto dello stagno (tin cry): una barretta di Sn emette un tipico suono quandoviene piegata, dovuto alla formazione di geminati meccanici durante ladeformazione plastica.• “Sudore” dello stagno (tin sweat): (macro)segregazione inversa. I reperti in Sn sono relativamente rari: forse a causa del fenomeno del cancrodello stagno?• Cancro dello stagno (tin pest): a temperature inferiori a circa 13 °C si verificauna trasformazione allotropica: lo Sn bianco (tetragonale) si trasforma in Sn grigio(cubico), polverulento (il vol. aumenta del 7%): Sn ( ) Sn ( )Si formano pustole grigiastre (da non confondere con ossidazione). Pare che latrasformazione parta da difetti nella struttura cristallina e sia favorita da un raffred-damento veloce della lega durante la colata. La vel. di trasf. è max a –50 °C.Il cancro dello stagno è responsabile della degradazione delle canne di facciatanegli organi musicali antichi in chiese fredde; secondo alcuni autori ha avuto unruolo anche nel fallimento della spedizione al Polo Sud di Scott (1911).
  56. 56. Ritovamenti di stagno: la nave di Uluburun Il relitto rinvenuto e studiato dall‟Institute of Nautical Archaeologys (INA) americano fra il 1984 and 1994 a Uluburun, vicino a Kas nel sud della Turchia, conteneva una delle più ampie raccolte di oggetti della Tarda Età del Bronzo nel Mediterraneo. Il relitto giaceva su una ripida pendice rocciosa ad una profondità di 44-52 m, con oggetti sparsi intorno fino a 61 m di profondità. La nave da carico conteneva soprattutto materie prime, ma anche alcuni oggetti finiti. La maggior parte del carico era costituita da lingotti di rame cipriota per un totale di 10 tonnellate. A bordo erano presenti anche circa 1 tonnellata di lingotti di stagno, i più antichi datati con sicurezza finora. La datazione dendrocronologica di un frammento di legno suggerisce la data del 1306 a.C. per il naufragio. Da: http://ina.tamu.edu/ub_main.htm
  57. 57. Lingotti ox-hide da Uluburun Tipico lingotto ox-hide (Photo: INA). L‟archeologo M. Tilev al lavoro su una delle quattro file di lingotti di stagno(Photo: INA) Lingotto ox-hide di stagno prima della pulitura. Lunghezza massima: 62.5 cm. (Photo: INA)
  58. 58. Ritrovamenti di materiale per produrre bronzo: la nave di Capo Gelidonya Il relitto rinvenuto nel 1954 a circa 26 m di profondità da un pescatore di spugne turco a capo Gelidonia in Turchia, e studiato dall‟Institute of Nautical Archaeologys (INA) negli anni ‟80, è stato datato al 1200 a.C. (+- 50 anni). La nave contenteva sia lingotti in rame che in stagno, oltre ad attrezzi per la lavorazione del bronzo. Da: http://ina.tamu.edu/capegelidonya.htm Attrezzi in bronzo (con manici moderni) e martelli in pietra. (Photo:INA)
  59. 59. Leghe a base di rame: bronzo al piombo • Storia: l‟aggiunta di Pb, evidente a partire dal VIII sec. a.C., migliora la colabilità della lega fusa (pare che la max fluidità sia con 13% Pb) e permette di ottenere per colata in stampo oggetti di forma complessa. L‟aggiunta di Pb è largamente documentata nei bronzi cinesi, dove fino al 500 a.C. non venivano usate altre tecniche di produzione che la colata in stampo, usando stampi in più parti e colate successive (cast-on).. Pb Microstruttura di Moneta fenicio-punica (IV-III sec. a.C.) dalla Sicilia (21% Pb, 4% Sn in peso)
  60. 60. Leghe a base di rame: ottone• Etimologia: dall‟aramaico latun, rame.• Storia: lo Zn compare in lega col rame in tenori del 3% in peso circa per laprima volta in bronzi da Cipro e dalla Palestina del 1800-1400 a.C. (alligazioneinvolontaria?). Lo Zn compare anche nei bronzi cinesi (Cu-Sn-Zn) nel 220 a.C..Il più antico riferimento all‟uso di una lega Cu-Zn si trova in una iscrizione diKhorsabad del periodo di Sargon II (720 a.C.) in cui si descrive una porta di legnorivestita. Il vero e proprio ottone appare in oggetti egiziani del 30 a.C., e sidiffonde rapidamente al mondo romano (dove era noto come “oricalco”) a partiredal I sec. d.C. La percentuale di Zn in sesterzi e dupondi coniati da Nerone è dicirca 25%, mentre cala a circa 10% in peso sotto Adriano.L‟ottone veniva prodotto in ambiente riducente a partire da minerali di Cu eminerali di Zn come la calamina (Zn(OH)2SiO3) provenienti dalla Frigia (Anatolia).• Colore: con 10-20% di Zn il colore è simile a quello dell‟oro, mentre per tenori diZn superiori il colore diviene giallo-verdastro per sfumare poi al giallo pallido.. indietro
  61. 61. L’ oro (Au) Metallo del Sole• Etimologia: dal latino aurum (alba luminosa); gold e le sue varianti nordeuro-pee deriva dalla radice indoeuropea per „giallo‟.• In natura: allo stato metallico in minerali di quarzo (v. leggenda del vello d‟oro;miniere d‟oro della Nubia descritte da Agatarchide di Cnido), spesso con argento(~ 10%) e/o rame (~ 1%), in lega.electron.Raffinazione (metodo con salgemma) a partire dal VII sec. a.C. nel Mediterraneo leghe standardizzate.• Storia: a partire da V millennio a.C. la prima datazione certa;• Caratteristiche: duttile (fili), malleabile (lamina), a bassa durezza (facile dalavorare per deformazione plastica ma soggetto ad usura), inalterabile (usato perdorature).• Curiosità: Perché si usano i carati come unità di misura del contenuto di Au in lega?L‟uso del carato come unità di misura per la composizione delle leghe prezioseprende l‟origine dall‟usanza dei mercanti mediorientali di utilizzare i semi dicarruba come pesi elementari. Ogni baccello di carruba contiene 24 semi, quindiun carato corrisponde ad 1/24 del peso totale della lega. Da qui la denominazione‟24 carati‟ per indicare l‟oro puro.
  62. 62. Leghe preziose a base di oro: Elettro • Elettro: Au si trova nei giacimenti in forma metallica, spesso associato ad un 20-30 % in peso di Ag: l‟elettro è una lega „naturale a base di Au e Ag (5-40%). L‟elettro veniva usato nell‟antico Egitto per le guaine delle dita delle mummie reali, oltre che per ricoprire mura e porte dei templi. Elettro ben cristallizzato (Au-31.47 wt % Ag) su quarzo da Verespatak (ora Rosia Montana), Transylvania, Romania. 2.8 x 3.4 cm.
  63. 63. Leghe preziose a base di oro: Elettro Le prime monete mai coniate erano in elettro, prodotte in Lidia nel VII e VI sec. a.C. (American Numismatic Society). Osiride risorto, Ventiseiesima Dinastia, 664-525 a.C.; figura in pietra con copricapo in elettro e oro (The Egyptian Museum, Cairo). Pendente in elettro (falco con ali aperte e cobra) decorato con granulazione, dalla nave di Uluburun (Photo: INA).
  64. 64. Leghe preziose a base di oro: Tumbaga • Tumbaga: lega Au-Ag-Cu (es. 75% Au, 15% Ag, 10%Cu in peso) impiegata soprattutto nel Sud America in età precolombiana. Oggetti in tumbaga venivano prodotti mediante colata a cera persa, e sulla loro superficie venivano effettuati trattamenti di doratura Indiani Tairona, tre rane in lega d‟oro Tumbaga, Cultura Tairona (1000-1300 d.C.) Colombia, Sud America
  65. 65. L’ argento (Ag) Metallo di Diana o della Luna• Etimologia: dal greco argós, chiaro, brillante.• In natura: sia allo stato nativo che come impurezza in minerali a base dipiombo (PbS, galena argentifera) o di rame. Raffinazione mediantecupellazione (vedi anche piombo) a partire dal III millennio a.C. nel Ponto.• Caratteristiche: duttile (fili), malleabile (lamina), a bassa durezza (facile dalavorare per deformazione plastica ma soggetto ad usura)• Resistenza a corrosione: bassa; l‟argento è spesso in lega col rame, chein aria si trasforma in solfuro o ossido (di colore bruno in entrambi i casi) ocarbonato basico (verde).• Curiosità: gli antichi Egizi credevano che le ossa degli dei fossero d‟argentoe la loro carne fosse d‟oro.
  66. 66. L’ argento (Ag): proprietàNumero atomico 47Peso atomico 107.8682 g/molReticolo cristallino cfcDensità 10.5 g/cm3Modulo di elasticità 75.8 GPaTensione a rottura Rm 140 MPaAllungamento a rottura -Rapporto di Poisson 0.37Coefficiente di espansione termica 1.89 × 10-5 /K a 298.15 KResistività Elettrica 1.59 × 10-8 -m a 293.15 KTemperatura di fusione 961.78 °CTemperatura di ebollizione 2162 °CConduttività termica 429 W/m-Kda: Efunda, Matweb
  67. 67. Il piombo (Pb) Metallo di Saturno• Etimologia: dal latino plumbum, pesante. Nome greco:molybdos (?). Plinio nellaNaturalis Historia lo chiama plumbum nigrum.• In natura: sotto forma di minerale galena (PbS) o cerussite (PbCO3). Venivarecuperato dagli scarti dei processi di coppellazione.• Storia: I più antichi reperti di Pb risalgono al VI millennio a.C. dalla Mesopotamiasettentrionale (Yarim Tepe I e Jarmo). I Fenici sfruttavano le miniere di Rio Tinto inSpagna nel 2300 a.C. e i cinesi coniavano monete in piombo nel 2000 a.C..• Caratteristiche: duttile (fili), malleabile (lamina), a bassa durezza (facile dalavorare per deformazione plastica ma soggetto ad usura). Ricristallizza a T< Tamb(in 6 minuti a 17°C) quindi non è soggetto a incrudimento.• Resistenza a corrosione: bassa in ambienti contenenti acidi organici; sipassiva in acido solforico o nitrico concentrato.• Curiosità: si ritiene il Pb responsabile della caduta dell‟impero romano,dell‟aumento nell‟uso delle parrucche nell‟età elisabettiana e del cambiamento distile pittorico di F.Goya. NB: solfuri di Pb nel khol per occhi.
  68. 68. Il piombo (Pb): proprietà Bottiglia portaprofumi romana in PbNumero atomico 82Peso atomico 207.2 g/molReticolo cristallino cfcDensità 11.34 g/cm3Modulo di elasticità 14 GPaTensione a rottura Rm 18 MPaAllungamento a rottura -Rapporto di Poisson 0.42Coefficiente di espansione termica 2.9 × 10-5 /K a 293.15 KResistività Elettrica 2.07 × 10-7 -m a 293.15 KTemperatura di fusione 327.42 °CTemperatura di ebollizione 1740 ± 10 °CConduttività termica 33 W/m-Kda: Efunda, Matweb
  69. 69. Il processo siderurgico rimase praticamente inalteratofino al 1300 d.C., ma si scoprono i trattamenti termicie termochimici:•cementazione•tempra•rinvenimento
  70. 70. 1300 d.C.: primi altoforni con soffiaggio idraulico Produzione di ghisa, pig iron) Problema dell’raffinazione della ghisa1457 d.C.: Introduzione della siderurgia in Inghilterra Tentativi di impiego dei carboni fossili Problema dello zolfo
  71. 71. 1735 Distillazione del carbone fossile e produzione di coke Abramo Darby è il primo ad utilizzare il coke per produrre acciaio1769 J. Watt introduce le macchine a vapore in siderurgia
  72. 72. Iron Bridge in Shropshire Abraham Darby commissioned this painting by William Williams in 1780 to promote the Bridge.The Bridge was opened to traffic on 1stJanuary 1781. Abraham Darby IIIpromoted the Bridge by commissioningpaintings and engravings
  73. 73. Primo periodo della Rivoluzione industriale (1650-1780)nuovi brevetti inglesi (circa 100 all’anno dal 1650 al 1750; oltre 450 nel 1780).1689 macchina a vapore di Thomas Savery per drenare l’acqua dalle miniere1705 macchina a vapore di Thomas Newcomen, applicata a una pompa per le miniere1709 Darby utilizza il carbon coke1733 navetta volante di Kay1764 filatoio multiplo meccanico (jenny) di James Hargreaves1765 prima macchina a vapore di James Watt: ne risulta il moto circolare di un asse1769 telaio idraulico di Richard Arkwright1774 primi utilizzi industriali della macchina a vapore1779 macchina filatrice (mule) di Crompton1784 nuove tecniche di fonderia di Henry Cort1785 telaio meccanico di Edmund Cartwright che sfrutta l’energia motrice del vapore
  74. 74. 1784 Brevetto di H. Cort del forno a riverbero
  75. 75. 1856 H. BESSEMER inventa il convertitore Soffiaggio con aria
  76. 76. Altiforni moderni
  77. 77. Forni elettrici
  78. 78. acciai inossidabili (1913) H. Brearly1925 – Primo 1950- componenti inradiatore in inox inox della Rover indietro
  79. 79. Dizionario di metallurgia e non metallurgia metalli nativi = reperibili allo stato puro, e non solo in minerali Riduzione = allontanamento dell’ossigeno. (acquistare elettroni) Ossidazione= legarsi con ossigeno (cedere elettroni) Corrosione= tendenza ad ossidarsi carburazione = arricchimento in C•cementazione (carburazione superficiale, per contatto con il carbonedurante il riscaldamento necessario per continuare a deformare il metallo)tempra (raffreddamento veloce dopo carburazione, ottenendo unmetallo duro ma fragile)rinvenimento (riscaldamento dopo la tempra control’infragilimento)Raffinazione: trasformazione della ghisa in acciaio

×