Доменные печи существуют и сегодня, а последние в нашей стране бессемеровские конвертеры Днепровского металлургического завода

отнюдь не владевшими теорией металлургических процессов, но умевшими тысячу лет тому назад ковать мечи из непревзойденной и сегодня булатной (дамасской) стали, готовить латы и шлемы, удивительной вязки стальные кольчуги. В XVI-XVII вв. на Руси создаются первые железоделательные заводы. Они строятся вблизи старинных русских городов - Тулы, Каширы, Серпухова, в Новгородском крае и других районах страны. Уже к концу XVII века их суммарная производительность достигает 150 тыс. пудов. В начале XVIII в. отечественная металлургия развивается еще более быстрыми темпами. Это была славная эпоха Петра I, которой отлично понимал, что для решения поставленных им задач - укрепить Русское государство, завоевать выходы к морям, «прорубить окно в Европу» - потребуется немало металла, чтобы обеспечить сооружение кораблей и производство вооружения. Однако разведанных рудных запасов и лесных ресурсов Центра России было явно недостаточно. Нужно было создать новую металлургическую базу страны. Ею явился Урал, с его богатейшими запасами высококачественной железной руды и древесноугольного топлива. При Петре I Урал становится ведущим горнометаллургическим районом России. Туда направляются специалисты с тульских и других старых заводов; привлекаются опытные заграничные мастера. Один за другим на Урале возникают крупные по тому времени железоделательные заводы - Каменский, Невьянский, Уктусский, Алапаевский и др. Одновременно продолжается расширение и строительство предприятий в центральной части страны, близ Москвы, Липецка, Воронежа, в северо - западных районах. Эти заводы впоследствии сыграли большую роль в материальном обеспечении русской армии и флота. Достаточно сказать, что только один первенец уральской металлургии - Каменский завод с 1702 по 1709 г. выпустил 854 артиллерийских орудия и свыше 27 тыс. пудов снарядов к ним. Они помогли русскому народу одержать победу в решающем сражении со шведами под Полтавой. В петровскую эпоху выдвинулось немало талантливых людей, поставивших своей целью изучить природные богатства русской земли, создать рудники, построить заводы, укрепить экономическое могущество Родины.

Усилия металлургов петровской эпохи не пропали даром. Выплавка чугуна и производство железа росли в первой четверти XVIIIв. стремительными темпами. По данным акад. С.Г. Струмилина, металлургическая промышленность России произвела в 1725 г. 1165 тыс. пудов чугуна, т.е. свыше 19 тыс. т. Производительность английских заводов не превышало в это время 17 тыс. т. Таким образом, за четверть века производство черных металлов в России увеличилось почти в восемь раз. В области черной металлургии наша страна вышла в то время на первое место в мире, оставив позади себя Англию, Францию, Германию и другие страны. Русский металл отличался высоким качеством. Это не удивительно. Ведь на Урале он выплавлялся из прекрасной руды - магнитного железняка, на чистом древесном угле, опытными металлургами. Вместе с тем он приобретал все большую популярность на мировом рынке. В 1716 г. наиболее индустриальная страна того времени - Англия ввезла первую партию русского железа - 2200 пудов. 16 лет спустя эта цифра увеличилась почти в 100 раз, а через несколько десятилетий более трети применяемых в Англии черных металлов имели клеймо русских заводов. Россия стала основным поставщиком металла для Англии, вступившей в это время на путь создания крупной машинной индустрии. «Без импортного железа, - указывает акад. С.Г. Струмилин, - промышленный переворот в Англии задержался бы, несомненно, на целые десятки лет». Конечно, оживленный заграничный спрос на русское железо и расширение отечественной промышленности, прежде всего оружейной, стимулировали дальнейшее развитие русской металлургии. В результате увеличения производства металлов уже в первой половине XVIII в. начали складываться предпосылки для разработки научных основ металлургии, вся предшествующая история которой, начиная с глубокой древности, не выходила за пределы эмпиризма. Она «была цепью непрерывных практических исканий новых способов получения металлов, передела их и производства специальных сплавов». Древние и средневековые мастера хорошо знали приемы получения и обработки железа, передаваемые из поколения в поколение. Часто эти приемы и накопленный опыт были достоянием отдельных семей или небольших групп мастеров и хранились в тайне. Все большая потребность в металлах, необходимость получать для изготовления различных изделий сплавы с разными свойствами заставили многих представителей науки XVIII века, прежде всего физиков и химиков, заняться разработкой теоретических основ металлургических процессов, постараться выяснить зависимость свойств металла от его состава, методов получения и характера обработки. Зачинателем науки о металлах на Руси по праву считается наш великий соотечественник Михаил Васильевич

История развития науки о металлах презентация. Наука о металле, металлы в истории развития человечества. Творцы науки о металлах. II. Проверка домашнего задания Цели урока: Образовательные: Закрепить понятия “тело”, “вещество”, “физические явления”, “химические реакции”. Рассмотреть этапы становления химии как науки. Развивающие: Развивать внимание, речь, память, познавательные интересы учащихся, учить сравнивать. Воспитывающие: воспитывать чувство гордости за вклад русских ученых в науку, чувство патриотизма. Тип урока: Комбинированный. Форма проведения: фронтальный опрос, демонстрация опытов, лекция. Приборы: спиртовка, стакан, пробирки, фарфоровая чашка, стеклянная палочка, предметный столик. Реактивы: сахароза, вода, медь, парафин, сода, уксусная кислота. Ход урока: I. Организационный момент. Сегодня мы с вами проверим, как вы поняли, что является предметом изучения химии, и какие явления окружают нас. А также познакомимся с историей становления химии как науки, чем может гордиться Российская наука, какие задачи стоят перед химией ХХ1 века. II. Проверка домашнего задания. Начнем с проверки домашнего задания (фронтальный опрос): Что изучает химия? Что такое вещество? Что называется химическим элементом? Какие вещества называются простыми? Приведите примеры. Какие вещества называются сложными? Приведите примеры. Что такое свойство вещества? Какие явления называются химическими? Какие явления называются физическими? Итак, мы все с вами повторили. Теперь попробуем применить наши знания на практике. Шестеро учащихся будут работать по карточкам. Двое будут выбирать из перечня вещества и тела, двое – разделять, где речь идет об элементе, а где – о простом веществе, а оставшиеся будут по алгоритму описывать физические свойства вещества. Теперь, класс, расчертите в тетрадях таблицу: Ребята, сейчас я буду показывать опыты, отражающие физические и химические явления. Ваша задача, на основе полученных знаний, разделить их по колонкам. Один учащийся будет работать у доски. Затем мы сравним и обсудим наши результаты. Демонстрации: Горение лучины. Растворение сахара в воде. Почернение медной пластины в пламени. Плавление парафина. Гашение соды уксусом. Таяние льда. Проверка и обсуждение результатов. Выполняющие по карточкам задания сдайте свои работы. Мы с вами закрепили знания, полученные на предыдущих уроках, а теперь перейдем к новой теме. III. Объяснение нового материала(лекция). Химия. Одна из древнейших наук. Когда человек стал применять химические реакции? Да тогда, когда в пещерах синантропов – древнейших людей появился огонь. А это было 5 млн. лет до н.э. В Древнем Египте умели выплавлять из руд металлы (железо, свинец, олово, медь, сурьму), получать их сплавы, применяли золото, серебро, производили керамику, стекло, краски, духи. Первыми учеными–химиками были египетские жрецы. Они владели многими до сих пор не разгаданными химическими секретами: бальзамирование тел фараонов, получение красок, которые и через тысячи лет остаются яркими. К сожалению, знания жрецов были элитными и передавались только касте жрецов, потому и не сохранились в веках. Химические производства существовали в Греции, Месопотамии, Индии, Китае. Но испокон веков человека интересовало золото. Существует миф Древней Греции о царе Мидасе. За услугу, оказанную богам, он попросил у них, чтобы все, к чему он прикасается, превращалось бы в золото. Вы скажете: “Вот хорошо!” А теперь представьте: он уже насладился видом золота вокруг себя – и диван, и подушки, и стол – все из золота. А он захотел есть: берет виноград – золото, берет хлеб – золото, мясо – золото. Так и умер царь Мидас от голода. Значит все-таки не это самое главное. Но человек упрям, он хочет богатства. Новой эпохой в развитии химии стала алхимия, цель которой – поиск философского камня, а уж он и железо превратит в золото, и от болезни излечит, и обеспечит бессмертие. А теперь представьте себе германский средневековый город, узенькие улицы, готические дома и среди них – какой-нибудь ветхий, считающийся необитаемым, дом. По его потрескавшимся стенам лепится мох, ползет сырость. Окна наглухо заколочены. Это жилище алхимика. Ни что не говорит в нем о присутствии живых. Но в гулкую от тишины ночь из трубы вылетает дым, который доказывает о неусыпном бодрствовании старца, уже поседевшего в своих исканиях, но все еще живущего надеждой. “Чтобы подготовить эликсир мудрецов, возьми, сын мой, философскую землю, положи в реторту и прокаливай ее, покуда не превратится в Зеленого Льва. Прокаливай далее – и Зеленый Лев обернется Красным. Киммерийские тени покроют реторту темным покрывалом, а внутри ее ты увидишь Черного дракона, который пожирает собственный хвост…” “Что это?” – спросим мы, не привыкшие в такой манере изъясняться. Бормотание колдуна, заклинание или просто сочетание слов? Все понемножку, но давайте не будем строгими. Хотя на первый взгляд это мало похоже на описание научного опыта, там содержится зашифровка настоящего химического эксперимента. Поэтому мы не можем сказать, что алхимия – это бесполезный этап в истории развития химии. Вот послушайте: Алхимики считают, что ртуть – в любом металле … Алхимики мешали буру и купорос. Мешали вместе с глиной толченый рог козлиный, Пять перьев петушиных, один крысиный хвост. Все в печки обжигали, а после возгоняли И снова очищали, добавив, волчий ус. И, выпарив искусно, рассматривали сгусток, И падали без чувства, попробовав на вкус. Надеялись случайно раскрыть Природы тайну… Нашли мышьяк и фосфор. А это чем не клад? За хитрые приборы, кислоты и растворы Все химики алхимикам спасибо говорят. (Ефимовский). Серная, соляная, азотная кислоты, царская водка, аммиак, поташ, щелочи, уксусная кислота и многое – многое другое открыто и описано алхимиками. Однако алхимия – это еще не наука. Наукой химия стала гораздо позже благодаря ученым, которые открыли ее законы. А что же Россия? Какое место она занимает в истории становления химии? Истории химии как науки связана в России с именем М.В.Ломоносова. Ребята, а что вы слышали об этом ученом?(Дети рассказывают о сведениях, которые они уже получили о М.В.Ломоносове на других уроках: русском языке, литературе, географии, истории). Да, это был человек, который оказал огромное влияние на развитие науки и культуры в России: он и поэт, художник и создатель грандиозных мозаичных панно, автор первого русского учебника древней истории России и картограф, геолог и один из создателей первого в стране Московского университета в 1755 году. М.В. Ломоносов внес огромный вклад в создание атомно-молекулярного учения, в 1748 году первым сформулировал важнейший закон химии – закон сохранения массы веществ. Значительный вклад в развитие химии внесли выдающиеся русские ученые А.М.Бутлеров, создавший теорию строение органических соединений, и Д.И.Менделеев, открывший периодический закон. Мы можем гордиться Российской химической наукой и великими русскими химиками: В.В.Морковников, С.В.Лебедев, Н.Ю.Зелинский, Г.И.Гесс, Н.Н.Семенов и другие. Чем же занимается химия сейчас? И можем ли мы обойтись без достижения химии? (Обсуждение). Подводим итоги: краски, волокна, пластмассы, медикаменты, бумага – вот небольшой перечень того, без чего мы не можем представить своей жизни. Но задачи химии на данном этапе более сложные: создание веществ с заданными свойствами. Например, нужна сталь, которая не будет ржаветь, будет устойчива к агрессивным средам, выдерживающая высокие температуры. И ученые – химики создают необходимое. Но давайте не будем забывать, что химия – волшебница, кудесница и очень интересная наука. Давайте вместе в этом убедимся. Проводим занимательные опыты по алгоритму подготовки и демонстрации (“Вулкан”, “Молоко, компот, газировка”, “Дым без огня” или любые другие опыты) IV. Заканчиваем урок переходом к следующей теме. Вы посмотрели опыты, которые проходят между веществами, последние состоят из молекул, молекулы из атомов, а определенный вид атомов – это химический элемент. В честь кого или чего его назвали? Где он живет? Это вы узнаете на следующем уроке. Что такое металлургия и ее роль в обществе. Состояние и значение современной философии металлургии определяется местом данной науки в обществе, в мировоззрении, а также набором ее внутренних, исторически сформированных понятий и проблем. Металлургия является прикладной наукой. Как и всякая прикладная наука, она нацелена на разработку способов применения, полученных фундаментальной наукой знаний, объективных законов мира для удовлетворения потребностей и интересов людей. Металлургия (от греческого metallurgeo) – в первоначальном значении – искусство извлечения металлов из руд. В современном, более широком смысле, металлургия – область науки и техники и отрасль промышленности, занимающаяся извлечением металлов из руд и переработкой металлоотходов и изготовлением из полученных металлов и сплавов разнообразных металлических изделий. Сегодня металлургическое производство представляет сложный комплекс разнообразных технологий, которые можно разделить на три этапа: 1. Подготовка добытой из недр руды, с целью повышения ее технических показателей при ее дальнейшей металлургической переработке; 2. Извлечение металла из руды методами высоко – и низкотемпературной металлургии; очистка чернового металла от примесей, производство сплавов; 3. Изготовление из металлов и сплавов изделий металлургическими способами и улучшение их свойств путем термической, термомеханической, термохимической обработки. Металлургия является основой экономического и оборонного могущества государства. Развитию этой решающей отрасли народного хозяйства отводиться должное место. Металлургическое производство возникло на заре развития человеческого общества. Человек познакомился с металлом в незапамятные времена. Металлы являются надежными помощниками человека. Вместе всегда человек и металл. Современную жизнь без них невозможно даже представить. Металл и сегодня является фундаментом созидания, основным материалом, которым пользуется человек. Тысячи лет назад люди научились пользоваться металлами и добывать их из природных соединений. Почти три четверти менделеевской таблицы химических элементов, из которых построено все существующее во Вселенной, составляют металлы. Десятки из них широко применяются в технике и быту. Остальные с каждым годом все глубже внедряются в практику. Еще большее распространение получили сплавы, состоящие из нескольких металлов и неметаллических элементов. Как правило, такие сплавы обладают свойствами, превосходящими свойства чистых металлов. Металлы легко отличить от неметаллов характерным ярким серебристым или золотистым цветом, блеском их поверхности. Металлы пластичны, их куют, прокатывают, штампуют. Кроме того, металлы хорошо проводят тепло и электрический ток. Это так называемые физические свойства металлов. По химическим свойствам оксиды металлов обладают щелочными свойствами, и при соединении с водой они образуют щелочные растворы, а оксиды неметаллов имеют кислотные свойства и, соединяясь с водой, образуют кислоты. Все это было хорошо известно еще более 200 лет тому назад во времена М. В. Ломоносова. А вот причины такого различия свойств металлов и неметаллов были найдены значительно позже, после того, как было открыто электронное строение атомов. Напомним, что электрон был открыт лишь в 1895 году. Каждому элементу Д. И. Менделеев еще в 1869 году приписал определенный атомный номер и поместил его в периодическую систему с этим номером, ничего еще не зная об электронах. Позже выяснилось, что номер элемента точно совпадает с числом электронов, вращающихся по нескольким орбитам. У всех металлов наружные электронные орбиты являются не­доукомплектованными. По ним вращаются, как правило, один, два, три и в редких случаях - четыре электрона. В то же время у неметаллов наружные электронные орбиты, наоборот, полностью или почти полностью укомплектованы. Переходом наружных электронов от одних атомов к другим и было объяснено явление электрического тока. Числом электронов на наружной орбите было объяснено свойство валентности металлов. Электронное строение атомов дало ключ к объяснению таких явлений, как ферромагнетизм, полиморфизм, потенциал ионизации. Все эти вопросы получили отражение в разработанной советскими физиками теории металлического состояния. Первые пять мест в земной коре на глубине до 1 км (по массе веществав %) занимают элементы, представленные в таблице 1. Таблица 1 - Содержание основных элементов в земной корена глубине до 1 км (по массе веществав %) и их температура плавления (о С) На долю алюминия, железа и всех остальных 77 металлов приходится меньше одной четвертой части массы земной коры. Парадоксально, но факт, что металл, которого больше всего в земной коре был открыт намного позже большинства других. В 1825 году датчанин Эрстед и в 1827 году немец Велер сумели получить первые крупицы этого металла и только в 1864 году французскому химику Сент-Клер Девилю удалось получить первый промышленный алюминий. Через 11 лет русский химик Н.Н. Бекетов создал более экономичный способ получения алюминия из глинозема, который применяли конца XIX века. Но полученный по этому способу алюминий был по стоимости равноценен золоту. Сколькими металлами располагал древний человек? Наряду с золотом, серебром, медью, оловом и железом люди давно узнали свинец, ртуть и сурьму. По поводу платины мнения историков расходятся. Некоторые утверждают, что этот благородный металл обрабатывали в Египте еще в 1500 г. до н. э. Во всяком случае, достоверно известно, что индейцы в Америке давно были знакомы с платиной, и оттуда ее испанцы доставляли в Европу. Мягкий и относительно легкодоступный свинец в древности использовали для разных целей. Известно, например, что из гнутых свинцовых листов изготовляли трубы, сваривая продольные швы и соединительные муфты. Римляне при сооружении своих знаменитых водопроводов даже ввели стандартизацию свинцовых труб по диаметру и поперечному сечению. Это упростило расчет и проектирование водопроводной сети. Древние строители также использовали свинец для закрепления каменных плит и заделки швов. Из свинца чеканили монеты, медали и печати, изготовляли грузила для рыболовной снасти и якоря для судов. На тонких свинцовых пластинках гравировали текст и, сшивая их, делали свинцовые книги. Предположительно, первые сведения о свинце происходят из Индии. Свинцовые чушки в форме кирпичей служили предметом торговли, они упоминаются и в списках товаров, которые египетские фараоны получали в качестве дани. На островах Средиземного моря, в Италии, на побережье Греции и во многих местах Западной и Центральной Европы сохранились следы античных свинцовых рудников. Римляне называли свинец и олово одним и тем же словом - «плюмбум». Правда, они различали «плюмбумальбум» (белый) и «плюмбумнигрум» (черный), но часто путали оба металла. Нередко «плюмбум» называли сплавы свинца и олова. Гораздо меньше, чем свинец, была известна сурьма - серебристо-белый, с сильным блеском, очень хрупкий металл. В Вавилоне из нее изготовляли сосуды уже в 3000 г. до н. э. Однако гораздо шире использовали не металлическую сурьму, а ее соединения, в частности в косметике. Очевидно, сурьма служила и как легирующий элемент при выплавке сурьмянистых бронз, которые обладают превосходными литейными свойствами (хорошо заполняют форму). Много позже, в период увлечения алхимией, сурьма приобрела особое значение, прежде всего потому, что в расплавленном виде она хорошо растворяет многие другие металлы - «пожирает» их. В качестве символа этого металла алхимики выбрали волка. Ртуть римляне называли «аргентумвивум» - живое серебро. Примерно то же означает и современное немецкое название ртути Quecksilber. Этот удивительный металл - единственный, который при нормальных температурах остается в жидком состоянии. Ртуть нетрудно получить из ее природного соединения с серой - широко известной киновари. Первое письменное упоминание о ртути принадлежит Аристотелю и относится примерно к 350 г. до н.э., но, как показывают археологические находки, она была известна много раньше. Для каких целей служил этот металл? В древности ртуть широко применяли для золочения. Золото легко растворяется в ртути и образует с ней сплав - золотую амальгаму, которую наносят на обрабатываемое изделие. Затем его нагревают, ртуть испаряется, а на изделии остается слой золота. В наше время от такого процесса огневого золочения отказались, потому что пары ртути чрезвычайно вредны для здоровья. Растворимость золота в ртути можно использовать также и при его извлечении, скажем, из золототканой одежды. Подобный процесс был положен в основу разработанного в XVI в. способа извлечения различных металлов - так называемого амальгамирования (или амальгамации): измельченную руду обрабатывают ртутью, в которой металлы растворяются; затем ртуть выпаривают, а металлы остаются в твердом виде. Изображение, обнаруженное в гробнице фараона Мереруба (VIдинастия Древнего царства, 2315-2190гг. до н.э.) свидетельствует о том, что технология переработки металлов в Египте достигла высокого уровня еще четыре тысячелетия назад. Бронзовое литье в Египте (около 1450 г. до н.э.). Изображение из гробницы чиновника времен XVIII династии Нового царства. В средние века металлурги освоили добычу и переработку многих металлов: золота, серебра, меди, железа, олова, свинца, ртути и сурьмы. Помимо бронзы и стали были известны сплавы свинца и олова, а наряду с оловянистыми начали применяться сурьмянистые и мышьяковистые бронзы. Наконец, следует упомянуть и о таком давно известном к тому времени медном сплаве, как латунь. Если медь легировать цинком, то она по виду будет на­поминать золото. Латунь применялась еще во времена Гомера (VIII в. до н. э.). По-видимому, моссиноики - народ, обитавший на Черном море - первыми стали сплавлять медь с цинковой рудой, получая таким образом латунь. От них и происходит немецкое слово messing, означающее латунь. При императоре Ав­густе (63 г. до н. э.-14 г. н. э.) в Риме чеканили латунные монеты. Однако тогда еще не было известно, что латунь содержит другой металл - цинк. Европа узнала о цинке только в XVIII в. от металлурга из Фрейберга- Иоганна Фридриха Хенкеля (1675-1744). Сегодня мы знаем, что китайцам этот металл был известен раньше. Таким образом, средневековые алхимики имели дело с 6-7 металлами. М. В. Ломоносову было известно уже 13 металлов. Когда Д.И. Менделеев (1869 г.) составил свою знаменитую периодическую систему элементов, в ней насчитывалось 92 места для элементов, но известно было лишь 63. Из этих 63 элементов 22 были неметаллами, и пять - полуметаллами, к которым отнесли мышьяк, олово, сурьму, висмут и германий. Таким образом, в 1869 году было известно уже 36 металлов. В настоящее время твердо установлено существование 117 элементов, в том числе металлов - 79. Из 117 химических элементов 89 обнаружены в природных объектах. Второе место среди металлов в земной коре занимает широко распространенный на нашей планете металл - железо. К сожалению, железо, так же как и алюминий, и все остальные металлы не содержится в земной коре в чистом виде. Оно окислено. А оксиды железа смешаны с рядом оксидов других элементов, образующих так называемую пустую породу. Поэтому, добывая железо, приходится руду переплавлять, оксиды других металлов переводить в шлак, а железо восстанавливать из его оксида. Задача нелегкая, но, тем не менее, именно железо, а не какой-либо другой металл, стало основой технического прогресса во всем мире. Чем это объяснить? Во-первых, распространенностью железа в природе, во-вторых, относительной легкостью восстановления его из оксидов по сравнению с другими металлами, в-третьих, малой стоимостью и. в-четвертых, удивительно широким спектром свойств, которыми обладают железные сплавы. Ученый – минералог академик А. Е. Ферсман писал: «Железо не только основа всего мира, самый главный металл окружающей нас природы, оно основа культуры и промышленности, оно орудие войны и мирного труда. И трудно во всей таблице Менделеева найти другой такой элемент, который был бы так связан с прошлым, настоящим и будущими судьбами человечества». Археологи утверждают, что человек научился получать железо с незапамятных времен. Применение метеоритного железа - первый шаг по пути отказа от бронзы. Железо побеждает бронзу. С этого начался переход от бронзового века к железному. Железо побеждает бронзу. Бронза, как известно, сохраняется в земле, точнее - в ее культурном слое, тысячелетия. Железо, напротив, довольно быстро возвращается в первозданное состояние - ржавление превращает его снова в своего рода руду, т.е. в соединения железа с кислородом. Тогда почему же можно говорить о применении железа в незапамятные времена? Основанием для этого служат остатки, говоря современным языком, металлургического оборудования, которым пользовались наши предки, отходы древнего «металлургического производства» в виде шлака, неиспользованное сырье в виде угля и т.д. Ранний железный век в Центральной и Западной Европе получил название «гальштатский» по месту основных находок материальных свидетельств этого периода и продолжался сVIII поVвек до н.э. С этого времени начинается собственно железный век, практически его расцвет, когда железо в Европе стало важнейшим и наиболее распространенным металлом, применяемым в хозяйственной и военной деятельности человека. Это период с V до конца I в. до н.э.. называемый по месту основных находок. Так, в период Латонской культуры (Швейцария) были достигнуты большие успехи в развитии металлургии железа, о чем свидетельствуют их наиболее совершенные металлургические печи. Доказано, что они применяли уже печи шахтного типа и дутьевые мехи, т.е. кричные горны. Внешний вид сыродутного горна Конечно, уровень мастерства древнего «сталеделателя» поначалу был не очень высок, а костровая металлургия давала не железо, а, скорее, хрупкий чугун. Позже чугун стали нагревать в горне вместе с куском железной руды, что позволило превратить этот хрупкий чугун в ковкий металл - в сталь, вполне пригодную для изготовления нужных человеку предметов быта, орудий охоты, войны. Костровая металлургия сменилась горновой. Много веков существовал сыродутный способ получения железа. Сыродутный горн стал первым металлургическим агрегатом, специально предназначенным для производства железа из руд. Железная руда нагревалась в небольших горнах - ямах, вырытых в земле и выложенных обожженной глиной. В дальнейшем появились и наземные печи - домницы. В качестве топлива использовался древесный уголь. При нагревании происходило восстановление железа из его окислов с помощью углерода топлива. На дне горна образовывалась крица - раскаленный ком железа, по структуре напоминающий губку. Гравюра из книги Агриколы «О металлах». Получение кричного железа в сыродутных горнах. Его проковывали под молотом для уплотнения и выдавливания шлаков. Производительность таких сыродутных горнов была незначительной. Вес железного кома - крицы редко превышал 20-25 кг. Появление в середине XIV в. доменных печей открыло возможности для значительного увеличения выпуска металла. Демидовская металлургия знала кричное железо, домницы, а потом домны, литейный чугун, прокатное производство. Производство железа на территории нашей страны было известно еще в доисторические времена. Археологические раскопки древних поселений в центральной части СССР, на Урале, Украине, в Белоруссии, Закавказье и в ряде других районов показывают, что наши далекие предки уже 2,5-3 тысячелетия тому назад умели получать железо из руд и изготовлять из него оружие, орудия труда и предметы домашнего обихода. Генри Бессемер (1813-1898). В конце XVIII в. англичане вырвались вперед: появилась тигельная плавка стали. Новая технология предусматривала ведение процесса под силикатным шлаком, т.е. под битым бутылочным стеклом (мы сказали бы теперь, что это был кислый сталеплавильный агрегат). Нужно было найти замену древесному углю: развитие металлургии привело в свое время к тому, что в Англии и Ирландии леса были практически уничтожены. Еще во времена Кромвеля здесь предпринимались попытки выплавлять доменный чугун сперва на каменном угле, которым богата Англия, а потом и на каменноугольном коксе. В конечном счете, двести лет тому назад была создана, как мы говорим теперь, коксовая доменная металлургия . Появление доменной печи и бессемеровского конвертера, которым ознаменовалась новая эра в черной металлургии, одновременно означало и конец тысячелетней эпохи «чистой» стали и начало нового периода - «грязной» стали. Основателем сталеплавильного производства следует считать Генри Бессемера (1813-1898). При продувке воздухом расплавленный чугун не только не охлаждается, как предполагали прежде, но, напротив, его температура возрастает настолько, что ванна остается жидкой, хотя сталь, которая образуется из чугуна благодаря продувке, имеет более высокую температуру плавления. Конвертер - будь то бессемеровский или томасовский - позволяет за 20 мин превратить в сталь до 20 т чугуна (Для производства такого же количества стали в горне способом кричного передела потребовалось бы три недели, а в пудлинговой печи - неделя. Англия благодаря изобретениям Бессемера и Сименса упрочила свое положение ведущей промышленной державы. Уже в 1870 г. производство стали в Англии превысило 5 млн. т и продолжало быстро расти. Таким образом, за столетие был достигнут примерно стократный прирост: во второй половине XVIII веке в Англии производилось за год порядка 50-100 тыс. т стали.

Современники М.В. Ломоносова с большим интересом встретили выход в свет этого труда. В том же 1763 г. издававшийся в Петербурге журнал «Ежемесячные сочинения и известия об ученых делах» сообщал своим читателям:«...не надлежит сомневаться, чтоб книга, показывающая добывать, пробовать и выплавлять металлы, с большой охотой от российской публики не была принята». «Первые основания металлургии» были изданы огромным по тому времени тиражом - 1225 экземпляров. Книга была разослана на крупнейшие горные заводы и рудники Урала и Алтая, а также многим ученым и промышленникам и быстро приобрела широкую популярность.

«Первые основания металлургии» разделены автором на пять частей, следующих одна за другой в строгой логической последовательности. В предисловии Ломоносов четко определяет задачи металлургии, отделяя их от задач последующей обработки металлов методами ковки или другими способами, применявшимися на «железных» заводах. «Металлургии должность тут кончится ,- пишет ученый,- когда она поставит чистые металлы или полуметаллы, в дело годные». Первая часть книги посвящена описанию свойств металлов и различных минералов, находящихся в земле. Прежде всего, дается определение самого понятия «металл». Металлом, по Ломоносову, «называется светлое тело, которое ковать можно». Далее металлы разделяются на «высокие» (т. е. благородные) - золото и серебро и на «простые» - медь, олово, железо, свинец. Первые «одним огнем без помощи других материй в пепел сожечь не можно, а, напротив того, простые чрез едину оного силу в пепел обращаются ».

Ломоносов подробно характеризует свойства каждого из этих металлов (их удельный вес, ковкость, твердость и вязкость, цвет, окисляемость и др.), распространенность в природе и использование на практике. Особенно подробно он останавливается на свойствах железа, подчеркивая, что это наиболее дешевый и весьма распространенный в природе металл, хотя в отличие от других и не встречающийся в «самородном» виде.

Ученый применяет и широко распространенное теперь понятие - сталь. Он пишет о железе: «В рассуждении упругости уступают ему все металлы, которая ежели будет в нем превосходительна и с великою жестокостью совокуплена, то называется такое железо сталью ».

Ломоносов придавал большое значение изучению процессов «го­рения» (т. е. окисления) металлов и продуктов окисления. «В этом состоит его гениальное предвидение значения теплот образования окислов металлов для характеристики протекания металлургических процессов».

В заключение первой части книги приводится общая характеристика железных руд и руд цветных металлов. При этом Ломоносов подчеркивает большое разнообразие руд, встречающихся в природе,- «почти всякая земля свои особливые руды имеет » - и важность уметь ана­лизировать руды «через пробирное искусство».

Вторая часть «Первых оснований металлургии» цели­ком посвящена рудным месторождениям и их поискам. Следующие разделы целиком посвящены горнозаводской практике. Большое внимание уделяется охране труда горняков, на­чиная от описания правильной организации подземных работ и мер по их безопасности и кончая характеристикой оградительных сооружений и одежды рабочих. Ломоносов подчеркивает роль «пробирного искусства», т. е. производства анализов исходного сырья (руды) и конечных продуктов металлургического производства.

Заключительная, пятая часть «Первых оснований металлургии» посвящена основным процессам извлечения железа и цветных металлов из руд. В книге говорится о подготовке руд к плавке - их измельчении, промывке и обжиге, т. е. обо всем том, что теперь называется обога­щением исходных материалов. Эта важная часть металлургического производства, нашедшая особенно широкое применение в наши дни, освещается в трудах М.В.Ломоносова. В пятой части речь идет о плавильных печах и процессах, в них происходящих. Ломоносов подробно описывает выплавку чугуна и железа. Он приводит конструкцию доменной печи и агрегатов для переработки чугуна в железо, останавливается на характере происходящих в них процессов и на методах плавки. Книга Ломоносова хорошо иллюстрирована многочисленными схемами и чертежами, облегчающими изучение описанных в ней процессов и механических приспособлений. Ломоносовские теории остались незыблемыми и в наше время.

XVIII век вошел в историю нашей Родины как век большого подъема горнометаллургической промышленности. В этот период были заложены основы науки о металле, созданы первые технические школы - начальные, средние и высшие - для подготовки квалифицированных кадров горнозаводского дела.

Мы не случайно остановились здесь так подробно на общих законах природы, установленных М. В. Ломоносовым в его работах по металлургии и горному делу. Великому русскому ученому выпала честь создать основы современной науки о металлах. Идеи, заложенные в его классических трудах, в течение многих десятилетий развивались отечественными учеными и инженерами. Прослеживая на протяжении двух с лишним столетий историю старейшей русской научной школы - школы металлургов, мы с полным к тому основанием ставим во главу ее Михаила Васильевича Ломоносова. Его работы в области горного дела и металлургии были вызваны к жизни потребностями быстро развивающейся русской промышленности, и они хорошо послужили нашему отечеству и мировой науке. Можно добавить, что М.В.Ломоносов заложил основу многих теоретических и прикладных исследований в металлургии.

Одновременно с созданием основ науки о металлах в XVIII в. продолжала совершенствоваться техника металлургического производства. Десятки талантливых изобретателей в России и за рубежом улучшали металлургические агрегаты, повышали их производительность.

Металлургическая техника России в конце XVIII в. не уступала западноевропейской, а во многом даже превосходила ее. Уральские доменные печи, например, считались в то время крупнейшими в мире. Их высота доходила до 13 м, т.е. была почти предельной для печи, работавшей на древесном угле. Наибольший диаметр такой печи (в распаре) составлял почти 4 м, а ее недельная выработка достигала 200 - 300 т. Такая высокая производительность по свидетельству видного немецкого историка металлургии Л.Бека, была недостижимой тогда для самых больших английских домен, работавших на коксе. Размеры и производительность доменных печей того времени больше всего зависели от количества и давления воздуха, нагнетаемого в печи. Русские изобретатели XVIII в. успешно работали над совершенствованием воздуходувных устройств доменных печей. В 1743 г. крепостной мастер уральских заводчиков Демидовых Григорий Махотин предложил вдувать воздух в доменную печь не через одну, а через две фурмы. Это мероприятие улучшило работу печи и ускорило процесс плавки.

Однако этого было мало. Крупные доменные печи требовали большего давления вдуваемого в них воздуха. Эту задачу успешно решил выдающийся русский теплотехник и изобретатель Иван Иванович Ползунов (1728 - 1766). В 1765 г., за три года до английского изобретателя Смитона, он сконструировал цилиндрическую воздуходувку, заменив ею малопроизводительные меха ящичного типа.

Описание презентации ИСТОРИЯ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ ВВЕДЕНИЕ На по слайдам

ВВЕДЕНИЕ На сегодняшний день наука и техника имеют очень широкое развитие. Создаются новые аппараты и изделия в самых разных отраслях индустрии для более качественной и продуктивной работы, для их более долговечной службы. А для создания таких аппаратов и изделий необходимы надежные и высококачественные материалы, работа над поиском которых ведется и по настоящее время. Для решения проблемы поиска существует такая наука как материаловедение, которая изучает строение и свойства материалов. Материаловедение существует с древнейших времен, когда люди использовали еще только природные материалы и не могли задумываться о создании новых, более качественных. Но человек развивался, и увеличивались его потребности, в том числе потребность к более прочным изделиям. Как наука материаловедение сформировалась только в ХIХ веке. Дальнейшее ее развитие неотъемлемо связано с получением новых высококачественных материалов, которые необходимы для создания продуктов более стойких в эксплуатации. Развитие производства являлось следствием возрастающих потребностей в материалах у общества.

ГЛАВА I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НАУКЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Материаловедение – это наука, изучающая строение и свойства материалов и устанавливающая связь между их составом, строением и свойствами и поведение материалов в зависимости от воздействия окружающей среды. Воздействие бывает тепловым, электрическим, магнитным и т. д. Материаловедение можно отнести к тем разделам физики и химии, которые занимаются изучением свойств материалов. Кроме того, эта наука использует целый ряд методов, позволяющих исследовать структуру материалов. При изготовлении наукоемких изделий в промышленности, особенно при работе с объектами микро- и нано- размеров необходимо детально знать характеристику, свойства и строение материалов. Решить эти задачи и призвана наука – материаловедение.

НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ: 1. Нанотехнология – создание и изучение материалов и конструкций размерами порядка нескольких нанометров. 2. Кристаллография – изучение физики кристаллов, включает: дефекты кристаллов – изучение нарушений структуры кристаллов включения посторонних частиц и их влияние на свойства основного материала кристалла; технологии дифракции, такие как рентгеноструктурный анализ, используемые для изучения фазового состояния вещества. 3. Металлургия (металловедение) – изучение свойств различных металлов. 4. Керамика, включает: создание и изучение материалов для электроники, например, полупроводники; структурная керамика, занимающаяся композитными материалами, напряжёнными веществами и их трансформациями. 5. Биоматериалы – исследование материалов, которые можно использовать в качестве имплантантов в человеческое тело.

ГЛАВАII. ИСТОРИЧЕСКИЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ Наука о материалах имеет глубочайшую историю развития. Условно можно выделить три основных по своей продолжительности не равных этапа в ее истории. Возникновение науки и каждый этап ее развития всегда были обусловлены производством, практикой. В свою очередь, развитие производства являлось следствием возрастающих потребностей в материалах у общества. Первые познания о материалах Имеется достаточно оснований утверждать, что исходным моментом для становления науки о материалах явилось получение керамики путем сознательного изменения структуры глины при ее нагревании и обжиге. На следующем этапе развития человек стал использовать металлы. С течением значительного времени человечество познало самородные, а затем и рудные металлы, крепость и жесткость которых были известны уже с 8 -го тысячелетия до н. э. Холоднокованая самородная медь была вытеснена медью, выплавленной из руд, которые встречались в природе чаще и в больших количествах. В дальнейшем к меди стали добавлять другие металлы, так что в 3 -м тысячелетии до н. э. научились изготовлять и использовать бронзу как сплав меди с оловом, а также обрабатывать благородные металлы, уже широко известные к тому времени. Масштабы использования металлов возрастали, и человечество вступило из бронзового века в железный, поскольку железные руды оказались доступнее медных. В 1 -м тысячелетии до н. э. преобладало железо, которое научились соединять с углеродом при кузнечной обработке в присутствии древесного угля. Пока точно не установлено, когда началось применение термической обработки, стали, но все же известно, что в 9 и 8 вв. до н. э. жители Луристана использовали ее в быту и технике. Сознательное создание новых керамических и металлических материалов и изделий было обусловлено определенным прогрессом производства. Возрастала необходимость в более глубоком понимании свойств материалов, особенно прочности, ковкости и других качественных характеристик, а также способов их возможного изменения. К этому времени развились мореплавание, ирригация, постройка пирамид, храмов, укрепление грунтовых дорог и т. д. Пополнились новыми сведениями и фактами теоретические представления о материалах.

ЗАРОЖДЕНИЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ КАК НАУКИ Первые шаги на пути к реальному пониманию свойств материалов были сделаны с наступлением XIX века. Материаловедение является поистине интернациональной наукой, ее теоретические основы были заложены трудами разных стран. Начало этому положила химия, затем физика. Большой вклад в развитие науки о материалах был внесен гениальными русскими учеными М. В. Ломоносовым и Д. И. Менделеевым. М. В. Ломоносов (1711 – 1765 гг.) заложил основы передовой русской философии и науки, особенно в области химии, физики, геологии. Он явился основоположником курса физической химии и химической атомистики, обосновывающей атомно-молекулярное строение вещества. Кроме того, в 1763 г. вышла книга «Первые основания металлургии или рудных дел» М. В. Ломоносова, которая является выдающимся трудом по металлургии (в частности чугуна, и горному делу), разработал составы цветных стекол и способ изготовления мозаичных панно из них, высказал гипотезу о происхождении янтаря и др. Д. И. Менделеев (1834 – 1907 гг.) открыл важнейшую закономерность природы – периодический закон, в соответствии с которым свойства элементов находятся в периодической зависимости от величины их атомной массы. Он опубликовал книгу «Основы химии» ; в ней описано, в частности, атомно-молекулярное строение вещества. Д. И. Менделеев также немалое внимание уделял проблеме производства стекла. Достижения науки о материалах в нашей стране исходят от основоположников крупнейших научных школ Ф. Ю. Левинсона-Лессинга, Е. С. Федорова, В. А. Обручева, А. И. Ферсмана, Н. А. Белелюбского, занимавшихся исследованием минералов и месторождений природных каменных материалов (горных пород). Начинают производиться новые материалы: портландцемент, новые гипсы, цементные бетоны, полимерные материалы и т. д. В машиностроении широкое применение получили металлы и сплавы металлов, именно поэтому металловедение является важной частью материаловедения. Известный физик Майкл Фаррадей (1791 – 1867 гг.) использовал химический анализ при изучении свойств булатной стали. Из последующих работ по материаловедению особо следует отметить труды выдающегося русского металлурга горного инженера генерал-майора П. П. Аносова (1799 – 1839 гг.). Он в 1831 г. впервые использовал микроскоп для изучения структуры металлов при исследовании строения высококачественной стали – булата, проблему изготовления которой П. П. Аносов блестяще разрешил на Златоустовском заводе (1837 г.). Им была установлена связь между строением стали и ее свойствами. Аносов, по существу, явился зачинателем производства высококачественных сталей, играющих важнейшую роль в современной технике. В своих работах П. П. Аносов изучил также влияние углерода на структуру и свойства стали, оценил роль ряда других элементов.

КРУПНЕЙШИЕ ДОСТИЖЕНИЯ В ТЕОРИИ И ПРАКТИКЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ В XX столетии химикам и физикам удалось сделать ряд фундаментальных открытий, на которые опираются все современные разработки новых материалов и технологические методы их получения и обработки. В начале XX в. большую роль в развитии материаловедения сыграли работы Н. С. Курнакова (1860 – 1941 гг.), который применил для исследования металлов методы физико-химического анализа (электрический, магнитный, дилатометрический и др.). Н. С. Курнаков и его ученики изучили большое количество металлических сплавов, построили диаграммы состояния и установили зависимость изменения свойств сплавов от их состава в связи типом диаграммы состояния. Работы крупнейшего русского химика А. М. Бутлерова (1828 – 1886 гг.), создавшего теорию химического строения органических соединений, создали научную основу для получения синтетических полимерных материалов. На основе работ С. В. Лебедева впервые в мире было создано промышленное производство синтетического каучука. Большое значение для развития полимерных материалов имели структурные исследования В. А. Каргина и его учеников. Над созданием полимерных материалов работали К. Циглер (ФРГ) и Д. Натта (Италия).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Материаловедение – это наука, изучающая строение и свойства материалов и устанавливающая связь между их составом, строением и свойствами и поведение материалов в зависимости от воздействия окружающей среды. Материаловедение или наука о материалах получила свое развитие с древнейших времен. Первый этап развития материаловедения начинается со специализированного изготовления керамики. На следующем этапе развития человек стал использовать металлы. Первыми и наиболее правдоподобными суждениями о сущности качества материалов и о слагающих частицах вещества были суждения древнегреческих философов Демокрита, Эпикура и Аристотеля. Средневековый период характеризуется достижениями в области познания составов, внутренних взаимодействий и свойств веществ таких ученых как Парацельс, Декарт, Реомюр, Бирингуччо и Агрикола. Большой вклад в развитие науки о материалах был внесен гениальными русскими учеными М. В. Ломоносовым (подтвердил теорию об атомно-молекулярном строении вещества) и Д. И. Менделеевым (разработал периодическую систему элементов). Оба ученых немалое внимание уделяли проблеме производства стекла. Из последующих работ по материаловедению следует отметить труды П. П. Аносова, который впервые установил связь между строением стали и ее свойствами. Д. К. Чернов, открывший полиморфизм стали, всемирно признан основоположником научного металловедения.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 1. Материаловедение и технология металлов: учебник / под ред. Г. П. Фетисова, Ф. А. Гарифуллина. М. : ОНИКС, 2007 – 615 с. 2. Шашков Д. И. Материаловедение в автомобилестроении / МАДИ (ГТУ). М. , 2003 – 328 с.

1 из 44

Презентация на тему:

№ слайда 1

Описание слайда:

№ слайда 2

Описание слайда:

№ слайда 3

Описание слайда:

Предалхимический период (до III в) В предалхимическом периоде теоретический и практический аспекты знаний о веществе развивались относительно независимо друг от друга. Практические операции с веществом являлись прерогативой ремесленной химии. Начало её зарождения следует в первую очередь связывать с появлением и развитием металлургии. В античную эпоху были известны в чистом виде 7 металлов: медь, свинец, олово, железо, золото, серебро и ртуть, а в виде сплавов - ещё и мышьяк, цинк и висмут. Помимо металлургии, накопление практических знаний происходило и в других областях, таких как производство керамики и стекла, крашение тканей и дубление кож, изготовление лекарственных средств и косметики. Именно на основе успехов и достижений практической химии древности происходило развитие химических знаний в последующие эпохи.

№ слайда 4

Описание слайда:

Предалхимический период (до III в) Попытки теоретического осмысления проблемы происхождения свойств вещества привели к формированию в античной греческой натурфилософии - учения об элементах-стихиях. Наибольшее влияние на дальнейшее развитие науки оказали учения Эмпедокла, Платона и Аристотеля. Согласно этим концепциям все вещества образованы сочетанием четырёх первоначал: земли, воды, воздуха и огня. Сами элементы при этом способны к взаимопревращениям, поскольку каждый из них, согласно Аристотелю, представляет собой одно из состояний единой первоматерии - определённое сочетание качеств. Положение о возможности превращения одного элемента в другой стало позднее основой алхимической идеи о возможности взаимных превращений металлов (трансмутации). Практически одновременно с учением об элементах-стихиях в Греции возник и атомизм, основателями которого стали Левкипп и Демокрит.

№ слайда 5

Описание слайда:

№ слайда 6

Описание слайда:

АЛХИМИЧЕСКИЙ ПЕРИОД III – XVI В.В. Александрийская алхимия Арабская алхимия Европейская алхимия Алхимический период - это время поисков философского камня, считавшегося необходимым для осуществления трансмутации металлов. Алхимическая теория, основанная на античных представлениях о четырёх элементах, была тесно переплетена с астрологией и мистикой. Наряду с химико-техническим «златоделием» эта эпоха примечательна также и созданием уникальной системы мистической философии. Алхимический период, в свою очередь, разделяется на три подпериода: александрийскую (греко-египетскую), арабскую и европейскую алхимию.

№ слайда 7

Описание слайда:

Александрийская алхимия «Хризопея Клеопатры» - изображение из алхимического трактата александрийского периода В Александрии произошло соединение теории (натурфилософии Платона и Аристотеля) и практических знаний о веществах, их свойствах и превращениях; из этого соединения и родилась новая наука - химия

№ слайда 8

Описание слайда:

Александрийская алхимия Само слово «химия» (и арабское al-kīmiya) обычно считается происходящим от древнего названия Египта - Кем или Хем; изначально слово, по-видимому, должно было означать нечто вроде «египетского искусства». Иногда, термин производят от греческого χυμος - сок или χυμενσιζ - литьё. Основными объектами изучения александрийской химии являлись металлы. В александрийский период сформировалась традиционная металлопланетная символика алхимии, в которой каждому из семи известных тогда металлов сопоставлялась соответствующая планета: серебру - Луна, ртути - Меркурий, меди -Венера, золоту - Солнце, железу - Марс, олову - Юпитер, свинцу - Сатурн. Небесным покровителем химии в Александрии стал египетский бог Тот или его греческий аналог Гермес.

№ слайда 9

Описание слайда:

Александрийская алхимия Среди значительных представителей греко-египетской алхимии, имя которых дошло до наших дней, можно отметить Болоса Демокритоса, Зосима Панополита, Олимпиодора. Изображение прибора для перегонки из рукописи Зосима Панополита Зосим Панополит даты рождения и смерти неизвестны, вероятно, III – IV вв. Зосима из Панополиса – греко-египетский алхимик, работавший в Александрийской академии. Считается одним из основателей алхимии. Родился в Панополисе (ныне Акхмим, Египет). Многочисленные мистико-аллегорические сочинения Зосима пользовалось широкой известностью у александрийских, а позднее и у средневековых алхимиков.

№ слайда 10

Описание слайда:

Арабская алхимия Теоретической основой арабской алхимии по-прежнему являлось учение Аристотеля. Однако развитие алхимической практики потребовало создания новой теории, основанной на химических свойствах веществ. Джабир ибн Хайян (Гебер) в конце VIII века разработал ртутно-серную теорию происхождения металлов - металлы образованы двумя принципами: Hg (принцип металличности) и S (принцип горючести). Для образования Au - совершенного металла, еще необходимо наличие некоторой субстанции, которую Джабир называл эликсиром (al-iksir, от греческого ξεριον, то есть «сухой»).

№ слайда 11

Описание слайда:

Арабская алхимия Проблема трансмутации, таким образом, в рамках ртутно-серной теории свелась к задаче выделения эликсира, иначе называемого философским камнем (Lapis Philosophorum). Эликсир, как считалось, должен был обладать ещё многими магическими свойствами - исцелять все болезни, и, возможно, давать бессмертие. Ртутно-серная теория составила теоретическую основу алхимии на несколько последующих столетий. В началеX века другой выдающийся алхимик - Ар-Рази (Разес), - усовершенствовал теорию, добавив к Ртути и Сере принцип твёрдости (хрупкости), или философскую Соль.

№ слайда 12

Описание слайда:

Арабская алхимия Арабская алхимия, в отличие от александрийской, была вполне рациональна; мистические элементы в ней представляли собой скорее дань традиции. Помимо формирования основной теории алхимии, во время арабского этапа был разработан понятийный аппарат, лабораторная техника и методика эксперимента. Арабские алхимики добились несомненных практических успехов - ими выделены сурьма, мышьяк и, по-видимому, фосфор, получены уксусная кислота и разбавленные растворы минеральных кислот. Важной заслугой арабских алхимиков стало создание рациональной фармации, развившей традиции античной медицины.

№ слайда 13

Описание слайда:

№ слайда 14

Описание слайда:

Европейская алхимия Среди крупнейших алхимиков европейского этапа можно отметить Альберта Великого, Роджера Бэкона, Арнальдо де Вилланову, Раймунда Луллия,Василия Валентина. Р. Бэкон определил алхимию следующим образом: «Алхимия есть наука о том, как приготовить некий состав, или эликсир, который, если его прибавить к металлам неблагородным, превратит их в совершенные металлы».

№ слайда 15

Описание слайда:

Европейская алхимия В Европе в мифологию и символику алхимии были внедрены элементы христианской мифологии (Петрус Бонус,Николай Фламель); в целом для европейской алхимии мистические элементы оказались значительно более характерны, нежели для арабской. Мистицизм и закрытость европейской алхимии породили значительное число мошенников от алхимии; уже Данте Алигьери в «Божественной комедии» поместил в восьмой круг Ада тех, кто «алхимией подделывал металлы». Характерной чертой европейской алхимии стало её двусмысленное положение в обществе. Как церковные, так и светские власти неоднократно запрещали занятия алхимией; в то же время алхимия процветала и в монастырях, и при королевских дворах.

№ слайда 16

Описание слайда:

Европейская алхимия К началу XIV века европейская алхимия добилась первых значительных успехов, сумев превзойти арабов в постижении свойств вещества. В 1270 году итальянский алхимик Бонавентура, в одной попытке получения универсального растворителя получил раствор из соляной и азотной кислоты (aqua fortis), который оказался способным растворять золото, царя металлов (отсюда и название - aqua Regis, то есть царская водка). Псевдо-Гебер - один из самых значительных средневековых европейских алхимиков, работавший в Испании в XIV веке и подписывавший свои сочинения именем Гебера, - подробно описал концентрированные минеральные кислоты (серную и азотную). Использование этих кислот в алхимической практике привело к существенному росту знаний алхимиков о веществе.

№ слайда 17

Описание слайда:

Европейская алхимия В середине XIII века в Европе началась выделка пороха; первым его (не позже 1249 года) описал, по-видимому, Р. Бэкон (часто упоминаемого монаха Б. Шварца можно считать основоположником порохового дела в Германии). Появление огнестрельного оружия стало сильнейшим стимулом для развития алхимии и её тесного переплетения с ремесленной химией. Бертольд Шварц нем. Berthold Schwarz

№ слайда 18

Описание слайда:

Техническая химия Начиная с эпохи Возрождения, в связи c развитием производства всё большее значение в алхимии стало приобретать производственное и вообще практическое направление: металлургия, изготовление керамики, стекла и красок. В первой половине XVI века в алхимии выделились рациональные течения: техническая химия, начало которой положили работы В. Бирингуччо,Г. Агриколы и Б. Палисси, и ятрохимия, основателем которой стал Парацельс.

№ слайда 19

Описание слайда:

№ слайда 20

Описание слайда:

Техническая химия Парацельс утверждал, что задача алхимии - изготовление лекарств; при этом медицина Парацельса основывалась на ртутно-серной теории. Он считал, что в здоровом организме три принципа - Ртуть, Сера и Соль, - находятся в равновесии; болезнь представляет нарушение равновесия между принципами. Для его восстановления Парацельс ввёл в практику лекарственные препараты минерального происхождения - соединения мышьяка, сурьмы, свинца, ртути и т. п., - в дополнение к традиционным растительным препаратам.

№ слайда 21

Описание слайда:

№ слайда 22

Описание слайда:

Значение технической химии Техническая химия и ятрохимия непосредственно подвели к созданию химии как науки; на этом этапе были накоплены навыки экспериментальной работы и наблюдений, в частности, разработаны и усовершенствованы конструкции печей и лабораторных приборов, методы очистки веществ (кристаллизация, перегонка и др.), получены новые химические препараты.

№ слайда 23

Описание слайда:

Значение алхимического периода Главным результатом алхимического периода в целом, помимо накопления значительного запаса знаний о веществе, явилось зарождение эмпирического подхода к изучению свойств вещества. Алхимический период стал совершенно необходимым переходным этапом между натурфилософией и экспериментальным естествознанием.

№ слайда 24

Описание слайда:

Период становления (XVII – XVIII в.в.) Вторая половина XVII века ознаменовалась первой научной революцией, результатом которой стало новое естествознание, целиком основанное на экспериментальных данных. Создание гелиоцентрической системы мира (Н. Коперник, И. Кеплер), новой механики (Г. Галилей), открытие вакуума и атмосферного давления (Э. Торричелли,Б. Паскаль и О. фон Герике) привели к глубокому кризису аристотелевской физической картины мира. Ф. Бэконвыдвинул тезис о том, что решающим доводом в научной дискуссии должен являться эксперимент; в философии возродились атомистические представления (Р. Декарт, П. Гассенди).

№ слайда 25

Описание слайда:

Новая химия Одним из следствий этой научной революции явилось создание новой химии, основоположником которой традиционно считается Р. Бойль. Бойль, доказав несостоятельность алхимических представлений об элементах как носителях неких качеств, поставил перед химией задачу поиска реальных химических элементов. Элементы, по Бойлю, - практически неразложимые тела, состоящие из сходных однородных корпускул, из которых составлены все сложные тела и на которые они могут быть разложены. Главной задачей химии Бойль считал изучение состава веществ и зависимости свойств вещества от его состава

№ слайда 26

Описание слайда:

Создание теоретических представлений о составе тел, способных заменить учение Аристотеля и ртутно-серную теорию, оказалось весьма сложной задачей. В последней четверти XVII в. появились т. н. эклектические воззрения, создатели которых пытаются увязать алхимические традиции и новые представления о химических элементах (Н. Лемери, И. И. Бехер).

№ слайда 27

Описание слайда:

Теория флогистона – движущая сила развития учения об элементах (I-я половина XVIII в.) Предложена немецким химиком Г. Э. Шталем. Она объясняла горючесть тел наличием в них некоего материального начала горючести - флогистона, и рассматривала горение как разложение. Обобщила широкий круг фактов, касавшихся процессов горения и обжига металлов, послужила мощным стимулом для развития количественного анализа сложных тел, без которого было бы абсолютно невозможным экспериментальное подтверждение идей о химических элементах. Она стимулировала также изучение газообразных продуктов горения в частности и газов вообще; в результате появилась пневматическая химия, основоположниками которой стали Дж. Блэк, Д. Резерфорд, Г. Кавендиш, Дж. Пристли и К. В. Шееле.

№ слайда 28

Описание слайда:

Химическая революция Процесс превращения химии в науку завершился открытиями А. Л. Лавуазье. С создания им кислородной теории горения (1777 год) начался переломный этап в развитии химии, названный «химической революцией». Отказ от теории флогистона потребовал пересмотра всех основных принципов и понятий химии, изменения терминологии и номенклатуры веществ

№ слайда 29

Описание слайда:

В 1789 году Лавуазье издал свой знаменитый учебник «Элементарный курс химии», целиком основанный на кислородной теории горения и новой химической номенклатуре. Он привёл первый в истории новой химии список химических элементов (таблицу простых тел). Критерием определения элемента он избрал опыт, и только опыт, категорически отвергая любые неэмпирические рассуждения об атомах и молекулах, само существование которых невозможно подтвердить опытным путём. Лавуазье сформулировал закон сохранения массы, создал рациональную классификацию химических соединений, основанную, во-первых, на различии в элементном составе соединений и, во-вторых, на характере их свойств. Химическая революция окончательно придала химии вид самостоятельной науки, занимающейся экспериментальным изучением состава тел; она завершила период становления химии, ознаменовала собой полную рационализацию химии, окончательный отказ от алхимических представлений о природе вещества и его свойств.

№ слайда 30

Описание слайда:

Период количественных законов: конец XVIII - середина XIX в. Главным итогом развития химии в период количественных законов стало её превращение в точную науку, основанную не только на наблюдении, но и на измерении. Был открыт целый ряд количественных закономерностей - стехиометрические законы: Закон эквивалентов (И. В. Рихтер, 1791-1798) Закон постоянства состава (Ж. Л. Пруст, 1799-1806) Закон кратных отношений (Дж. Дальтон, 1803) Закон объёмных отношений, или закон соединения газов (Ж. Л. Гей-Люссак, 1808) Закон Авогадро (А. Авогадро, 1811) Закон удельных теплоёмкостей (П. Л. Дюлонг и А. Т. Пти, 1819) Закон изоморфизма (Э. Мичерлих, 1819) Законы электролиза (М. Фарадей, 1830-е гг.) Закон постоянства количества теплоты (Г. Гесс, 1840)

№ слайда 31

Описание слайда:

Химия во второй половине XIX в. Для данного периода характерно стремительное развитие науки: были созданы периодическая система элементов, теория химического строения молекул, стереохимия, химическая термодинамика и химическая кинетика; блестящих успехов достигли прикладная неорганическая химия и органический синтез. В связи с ростом объёма знаний о веществе и его свойствах началась дифференциация химии - выделение её отдельных ветвей, приобретающих черты самостоятельных наук.

№ слайда 32

Описание слайда:

Периодическая система элементов В 1869 году Д. И. Менделеев опубликовал первый вариант своей Периодической таблицы и сформулировал Периодический закон химических элементов. Менделеев не просто констатировал наличие взаимосвязи между атомными весами и свойствами элементов, но взял на себя смелость предсказать свойства нескольких неоткрытых ещё элементов. После того, как предсказания Менделеева блестяще подтвердились, Периодический закон стал считаться одним из фундаментальных законов природы

№ слайда 33

Описание слайда:

Структурная химия ИЗОМЕРИЯ - существование соединений-изомеров (гл. обр. органических), одинаковых по составу и мол. массе, но различных по физ. и хим. св-вам. В итоге полемики Ю. Либиха и Ф. Вёлера было установлено (1823), что существуют два резко различных по св-вам в-ва состава AgCNO - циановокислое и гремучее серебро. Еще одним примером послужили винная и виноградная к-ты, после исследования к-рых И. Берцелиус в 1830 ввел термин "изомерия" и высказал предположение, что различия возникают из-за "различного распределения простых атомов в сложном атоме" (т. е. молекуле). Подлинное объяснение изомерия получила лишь во 2-й пол. 19 в. на основе теории хим. строения A. M. Бутлерова (структурная изомерия) и стереохим. учения Я. Г. Вант-Гоффа (пространственная изомерия). Структурная изомерия - результат различий в хим. строении.

Описание слайда:

Физическая химия В середине XIX века начала стремительно развиваться пограничная область науки - физическая химия. Начало ей положил ещё М. В. Ломоносов, дав определение и введя само наименование этой дисциплины в научный тезаурус. Предметом изучения физической химии стали химические процессы - скорость, направление, сопровождающие их тепловые явления и зависимость этих характеристик от внешних условий.

№ слайда 36

Описание слайда:

Физическая химия Изучение тепловых эффектов реакций начал А. Л. Лавуазье, сформулировавший совместно с П. С. Лапласом первый закон термохимии. В1840 году Г. И. Гесс открыл основной закон термохимии («закон Гесса»). М. Бертло и Ю. Томсен в 1860-е годы сформулировали «принцип максимальной работы» (принцип Бертло - Томсена), позволивший предвидеть принципиальную осуществимость химического взаимодействия.

№ слайда 37

Описание слайда:

В 1867 году К. М. Гульдберг и П. Вааге открыли закон действующих масс. Представляя равновесие обратимой реакции как равенство двух сил сродства, действующих в противоположных направлениях, они показали, что направление реакции определяется произведением действующих масс (концентраций) реагирующих веществ. Теоретическое рассмотрение химического равновесия выполнили Дж. У. Гиббс (1874-1878), Д. П. Коновалов (1881-1884) и Я. Г. Вант-Гофф (1884). Вант-Гофф сформулировал также принцип подвижного равновесия, который обобщили позже А. Л. Ле Шателье и К. Ф. Браун. Создание учения о химическом равновесии стало одним из главных достижений физической химии XIX века, имевшим значение не только для химии, но и для всего естествознания К.М. Гульдберг и П. Вааге Анри-Луи Ле Шателье

Описание слайда:

Современный период: с начала XX в. После открытия делимости атома и установления природы электрона как его составной части возникли реальные предпосылки для разработки теорий химической связи. В конце 20-х - начале 30-х годов XX века сформировались принципиально новые - квантово-механические - представления о строении атома и природе химической связи. Квантово-механический подход к строению атома привёл к созданию новых теорий, объясняющих образование связи между атомами.

№ слайда 40

Описание слайда:

Современный период: с начала XX в. В 1929 году Ф. Хунд, Р. С. Малликен и Дж. Э. Леннард-Джонс заложили фундамент метода молекулярных орбиталей, основанного на представлении о полной потере индивидуальности атомов, соединившихся в молекулу. Хунд создал также современную классификацию химических связей; в 1931 году он пришёл к выводу о существовании двух основных типов химических связей - простой, или σ-связи, и π-связи. Э. Хюккель распространил метод МО на органические соединения, сформулировав в 1931 году правило ароматической стабильности, устанавливающее принадлежность вещества к ароматическому ряду

№ слайда 41

Описание слайда:

Современный период: с начала XX в. Благодаря квантовой механике к 30-м годам XX века в основном был выяснен способ образования связи между атомами; кроме того, в рамках квантово-механического подхода получило корректную физическую интерпретацию менделеевское учение о периодичности. Создание надёжного теоретического фундамента привело к значительному росту возможностей прогнозирования свойств вещества. Особенностью химии в XX веке стало широкое использования физико-математического аппарата и разнообразных расчётных методов

№ слайда 42

Описание слайда:

Современный период: с начала XX в. Подлинным переворотом в химии стало появление в XX веке большого числа новых аналитических методов, прежде всего физических и физико-химических (рентгеноструктурный анализ, электронная и колебательная спектроскопия,магнетохимия и масс-спектрометрия, спектроскопия ЭПР и ЯМР,хроматография и т. п.). Эти методы предоставили новые возможности для изучения состава, структуры и реакционной способности вещества.

№ слайда 43

Описание слайда:

Современный период: с начала XX в. Отличительной чертой современной химии стало её тесное взаимодействие с другими естественными науками, в результате которого на стыке наук появились биохимия, геохимия и др. разделы. Одновременно с этим процессом интеграции интенсивно протекал и процесс дифференциации самой химии. Хотя границы между разделами химии достаточно условны, коллоидная и координационная химия, кристаллохимия и электрохимия, химия высокомолекулярных соединений и некоторые другие разделы приобрели черты самостоятельных наук.

№ слайда 44

Описание слайда:

Современный период: с начала XX в. Закономерным следствием совершенствования химической теории в XX веке стали новые успехи практической химии - каталитический синтез аммиака, получение синтетических антибиотиков, полимерных материалов и т. п. Успехи химиков в деле получения вещества с желаемыми свойствами в числе прочих достижений прикладной науки к концу XX столетия привели к коренным преобразованиям в жизни человечества.

Соглашение об использовании материалов сайта

Просим использовать работы, опубликованные на сайте , исключительно в личных целях. Публикация материалов на других сайтах запрещена.
Данная работа (и все другие) доступна для скачивания совершенно бесплатно. Мысленно можете поблагодарить ее автора и коллектив сайта.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Подобные документы

Появление новых орудий труда, связанного с развитием человека и возникновением у него новых потребностей. Создание ударного инструмента. Изобретение токарного станка. Научные исследования процессов резания учеными. Любимое занятие Петра I – токарное дело.

презентация , добавлен 04.05.2015


Состав гибкого производственного модуля. Числовое программное управление. Силовые и скоростные характеристики процесса обработки. Вибрационно-акустические процессы при резании металлов. Система управления резанием по виброакустическому сигналу.

дипломная работа , добавлен 27.03.2011


Технологический процесс изготовления крышки. Изготовление деталей из легированной стали. Тип производства, количество деталей в партии. Выбор инструментов и режимов резания. Вид заготовки и припуски на обработку. Структура технологического процесса.

курсовая работа , добавлен 16.07.2013


Требования к материалам режущей части инструмента. Область применения основных твердых сплавов. Конструктивные элементы резцов Технологические схемы точения, сверления и фрезерования. Расчет режимов резания. Кинематика и механизмы металлорежущих станков.

курсовая работа , добавлен 03.12.2015


Состояние металла в зоне резания. Экспериментальные методы изучения процесса стружкообразования. Механика образования сливной стружки. Усадка стружки. Образование нароста. Влияние элементов режима резания на процесс пластической деформации в зоне резания.

презентация , добавлен 29.09.2013


Механическая обработка заготовок резанием осуществляется металлорежущим инструментом и ведётся на металлорежущих станках. Способ и виды обработки металлов. Расчёты оптимального режима резания спиральным сверлом и произведены расчёты затраченного времени.

контрольная работа , добавлен 09.06.2008


Рассмотрение сущности и параметров процесса цементации. Общая характеристика, применение легированных сталей. Литье по выплавляемым моделям и в оболочковые формы. Производственный процесс машиностроительства. Тепловые явления при резании металлов.

контрольная работа , добавлен 16.10.2014