Metalurxia

A metalurxia designa un conxunto de procedementos e técnicas para extracción, fabricación, fundición e tratamento dos metais e as súas ligas.
Até a aparición da metalurxia utilizábanse obxectos ornamentais de metais preciosos e de ferro procedente de meteoritos, mais o uso extensivo dos metais non foi posíbel até que se puido reducir os minerais que se encontran na natureza (en forma oxidada) en metal máis ou menos puro por procesos metalúrxicos. Historia da metalurxia
Co dominio do lume xurdiu a posibilidade da metalurxia. Con excepción do ouro e, eventualmente, da prata, do cobre, do platino e do mercurio, todos os metais practicamente existen na natureza apenas na forma de minerais, isto é, combinados con outros elementos químicos e na forma oxidada, e para extraelo e "purificalo" (iso significa separar o metal da súa combinación inicial e transformar este en substancia simple) é posible balerse do proceso de oxi-redución (electrólise industrial).
A palabra "metal" vén do grego e significa "procurar, sondar". O ouro compón 1/200000000 da codia terrestre, e é un dos metais máis raros. Mais probabelmente foi o primeiro metal en ser descuberto, por existir case sempre en forma de pebida, cuxa cor é un amarelo bonito e que chama a atención. Era extremadamente pesado, podía usarse como ornamento por ser brillante e podía moldearse nas máis variadas formas, pois non era moi duro. Alén diso, era permanente, unha vez que non oxidaba nin deterioraba.
É probábel que o ser humano teña iniciado o traballo co ouro hai máis de dez mil anos. O ouro e, até certo punto, a prata e o cobre eran valiosos por mor da súa beleza e rareza e tornáronse un medio de troco e unha óptima maneira de se almacenar riquezas. Por volta de 640 a. C. , os lidios da Asia Menor inventaran as moedas, pedazos de liga de ouro e prata con peso determinado, cuñados cun brasón do goberno para garantir a súa autenticidade.
Probabelmente, a primeira produción de metal foi obtida accidentalmente, ao se colocar certos minerios de estaño ou de chumbo nunha fogueira. A calor dunha fogueira (por volta de 200 °C) e o carbón son suficientes para derreter e purificar estes minerios, producindo un pouco de metal. Despois, o estaño e o chumbo tamén poden ser derretidos e moldeados nunha fogueira común.
As primeiras contas de chumbo coñecidas actualmente foron encontradas en Çatallüyük, na Anatolia (actual Turquía), tendo sido datadas de 6500 a. C. Non está claro sobre cando os primeiros artefactos de estaño foron moldeados, pois este é un metal moito máis raro que o chumbo. Os primeiros moldes de estaño poderían ter sido tamén reutilizados máis tarde en mesturas con outros metais e, así, térense perdido os seus rexistros.
Aínda que o chumbo sexa un metal relativamente común, é moi brando para ter grande utilidade, de modo que o inicio da metalurxia do chumbo non tivo impacto significativo no mundo antigo. Para servir como ferramenta cumpría outro metal máis duro e así xurdiu o cobre. O cobre
O período calcolítico -ou Idade do Cobre-, fica entre a Idade da Pedra polida -ou Neolítico-, e a Idade de Bronce.
O cobre nativo era coñecido por algunhas das máis antigas civilizacións das que se ten noticia e ten sido utilizado hai polo menos dez mil anos (onde actualmente é o norte do Iraq foi encontrado un colar de cobre de 8700 a. C). Porén, o descubrimento accidental do metal pode ter ocorrido hai varios milenios.
Había algúns argumentos de que o cobre sería o primeiro metal en ter sido obtido accidentalmente en fogueiras, mais iso parece improbábel, unha vez que as fogueiras non son o suficientemente quentes para derreter minerios de cobre nin cobre metálico. Un camiño máis probábel pode ter sido a través dos fornos de cerámica, inventados na Persia (Irán) por volta de 6000 a. C. Os fornos de cerámica, alén de -loxicamente- produciren cerámica, tamén podían derreter certos cuarzos de diferentes cores para vitrificar e facer vasos de cerámica coloridos; acontece que a malaquita (un minerio de cobre oxidado) é unha pedra verde colorida, e un oleiro que tentase producir algún vidro con malaquita acabaría obtendo cobre metálico. Así pode ter iniciado a metalurxia do cobre.
O primeiro artefacto de cobre moldado coñecido é a cabeza dun martelo encontrada en Can Hassan, Turquía Central, e datada de 5000 a. C.
Aínda que na época fose un metal raro, hai indicios que apuntan que o cobre foi utilizado no leste da Anatolia en 6500 a. C. en Alaca, necrópole prehititas. En diversos sitios daquela rexión existen obxectos que representan touros e cervos de metal. Tamén foron encontradas obras de xoiaría e ourivaría, que se presumen ter a mesma datación.
En 3500 a. C. aproximadamente, acredítase que teña habido un rápido desenvolvemento da metalurxia na rexión da Mesopotamia e que este pode ter proporcionado o crecemento tecnolóxico daquela rexión.
Existen indicios en diversos sitios de que en aproximadamente 3000 a. C. , utensilios de cobre se diseminaron polo Oriente Medio chegando a atinxir culturas neolíticas na rexión da Europa.
En España e na Hungría, rexións en que o cobre é abundante, as tribos nómades facían uso de obxectos daquel metal, difundíndoo pola rexión.
O cobre xerou algún impacto no mundo antigo, pois producía boas armas e armaduras razoábeis, mais aínda era moi brando para producir ferramentas de corte útiles. Consecuentemente, a metalurxia do cobre non substituíu a manufactura de armas e ferramentas de pedra, que aínda producían láminas superiores. Bronce
O bronce é unha liga de cobre cun metaloide chamado arsénico ou de cobre con estaño. A adición de arsénico ou de estaño no cobre aumentou considerabelmente a súa dureza, producindo armas e armaduras excelentes. O coñecemento da metalurxia do bronce permitiu aos reis superaren os seus inimigos e causou tal revolución que marcou o fin da Idade de Pedra e o comezo da Idade de Bronce. Entre tanto, pasarán milenios até que o bronce poida ser usado por soldados comúns e por cidadáns, tendo sido, por moito tempo, artigo de luxo da nobreza.
Os primeiros bronces de cobre/arsénico son da Asia Menor e datan de 4200 a. C. Foron usados por moito tempo até seren substituídos polos bronces modernos de cobre/estaño por volta de 1500 a. C. Non se sabe de certo se os ferreiros que producían bronce de cobre/arsénico adicionaban conscientemente minerios de arsénico ou se explotaban minas de cobre que afortunadamente contiñan arsénico como contaminante.
Os primeiros bronces de cobre/estaño datan de 3200 a. C. , novamente da Asia Menor. Os bronces de cobre/estaño son máis duros e durábeis que os de cobre/arsénico e, alén diso, o traballo con arsénico non é seguro, unha vez que o arsénico é un elemento velenoso, podendo ter sido o primeiro “mal industrial” a atormentar o home. Todo iso contribuíu para tornar obsoleto o bronce de cobre/arsénico.
Como os ferreiros aprenderon a producir bronce con cobre e estaño tamén é un misterio. Tal coñecemento probabelmente xurdiu por un feliz accidente: pola contaminación de estaño en minerais de cobre, aínda que, sobre o 2000 a. C. , saibamos que o estaño xa era utilizado para a produción de bronce. Isto é sorprendente, visto que o estaño é un metal semi-raro, e mesmo un mineral rico en estaño, como a casiterita, contén só un 5% del. Igualmente, a casiterita parece unha rocha común, sendo necesarias habilidades especiais (ou instrumentos especiais) para encontrala. Mais calquera que fosen os pasos para aprender o uso do estaño, este xa era ben coñecido no 2000 a. C.
Entre as máis notábeis reliquias da Idade de Bronce están as escrituras épicas Ilíada e Odisea, nas cales os guerreiros loitaban con armaduras de bronce e con lanzas cuxas puntas eran de bronce.
O minerio de cobre non é común, e as civilizacións que usaron o bronce intensamente esgotaron a oferta local, tendo que importar grandes cantidades doutros países. O minerio de estaño era aínda peor. O cobre xa non é un compoñente común da codia terrestre, mas o estaño aínda o é menos. Aliás, o estaño é quince veces máis raro que o cobre. Iso quería dicir que polo ano 2500 a. C. , tempo en que aínda se encontraba o cobre en varios lugares do Oriente Medio, a reserva local de estaño parecía terse esgotado completamente.
Foi a primeira vez na historia que os homes enfrontaron o esgotamento dun recurso natural; non apenas un esgotamento temporal, como o do alimento en tempos de seca, senón permanente. As minas de estaño baleiráranse e nunca máis tornarían a se encher. A menos que o ser humano pretendese conformarse co bronce existente, habería que atopar novas reservas de estaño nalgún lugar. A busca continuou por áreas cada vez máis amplas e, por volta de 1000 a. C. , os navegadores fenicios ultrapasaban a rexión mediterránea e talvez xa chegaran a rexións tan distantes canto India, África e Europa.
Porén, nese ínterim, desenvolvérase unha técnica de obtención do ferro a partir dos seus minerios en 1300 a. C. , na Asia Menor. O ferro era de purificación máis difícil. Exixía unha temperatura máis alta, e a técnica da utilización do carbón vexetal para ese propósito levou algún tempo para se desenvolver.
Algúns afirman que a Idade de Bronce comeza no período calcolítico, porén a liga nesta época era pouco utilizada. A división do período aínda é polémica, por mor da diversidade cultural dos pobos das máis diversas rexións.
Para minimizar esta polémica foi dividiuse a Idade de Bronce en tres períodos: Idade (Período) de bronce antigo, (Período) Idade de bronce media e Idade (Período) de bronce recente.
Idade de bronce antigo
Na idade ou período de bronce antigo as culturas da rexión do mar Exeo foron encontrados sitios que contiñan vasos e xoiaría de ouro, prata, bronce e estaño datadas torno de 2500 a. C. Na rexión de Creta e nas Cícladas, a época chamada de período de bronce antigo iníciase en 2700 a. C. e termina en 2100 a. C. Na rexión continental o período de bronce antigo iníciase en 2500 a. C. indo até 1900 a. C.
Idade de bronce medio
Este período de bronce medio iníciase cara ao 2700 a. C. na rexión de Creta e en 2000 a. C. na rexión continental, indo até 1600 a. C. en ambas. Nesta época a metalurxia tivo predominancia de vasos, pezas de arte e utensilios. As armas presentaban grandes dimensións.
Idade de bronce recente
A época do bronce recente iniciouse cara ao 1600 a. C. , estendéndose até 1200 a. C. , nos sitios foron encontradas armas de formas e tamaños diversos, alén de obxectos de arte e utensilios.
Outra aliaxe metálica importante surxida no período entre 1600 e 600 a. C. é unha mestura de cobre e cinc, chamada latón. Esta foi utilizada máis recentemente polos romanos na cuñaxe de moedas. Puído, e dependendo da súa composición, o latón ten coloración practicamente idéntica a certas ligas de ouro-prata, diferindo apenas na súa masa. Ferro
Como a maioría dos metais, o ferro non é encontrado na codia terrestre no seu estado elementar, e si combinado con osíxeno ou con xofre. Os seus minerios máis comúns son a hematita (Fe2O3) e a pirita (FeS2). O ferro funde á temperatura de 1370 °C e, en estado puro, é un metal relativamente brando.
Encontra maior utilidade en ferramentas na forma de aceiro, unha liga de ferro con carbono variando entre 0, 02 e 1, 7%. Cando se funde en presenza de carbono, o ferro disolve, ao contrario do cobre, considerábeis cantidades de carbono, ás veces chegando ao 6%. Tal cantidade de carbono no ferro tórnao quebradizo, e tales ligas non poden ser chamadas de aceiro.
A extracción de ferro dos seus minerios ocorre coa ligazón das impurezas (osíxeno ou xofre) co carbono. Como a propia taxa de oxidación aumenta rapidamente alén dos 800 °C, é importante que a fundición ocorra nun ambiente con pouco osíxeno. O artefacto de ferro máis antigo do mundo é un instrumento de catro lados datado de aproximadamente 5000 a. C. Foi encontrado nunha sepultura de Samarra, norte do Iraq. Apenas outros trece obxectos de ferro son máis antigos que 3000 a. C. , todos encontrados en tres sitios do Oriente Medio: tres esferas pequenas foron encontradas no nivel de habitacións en Tepe Sialk, norte do Irán, datado de 4600-4100 a. C. , nove contas foron encontradas nas sepulturas do Gerceh (cemiterio do período predinástico), Exipto, datado de 3500-3100 a. C. e un anel aproximadamente desta mesma idade foi encontrado nunha sepultura de Armant, tamén no Exipto.
Pode ser que a produción deste ferro se iniciase antes destas datas, unha vez que a mala conservación das pezas de ferro supón que quizais non se conserven outras máis antigas, dado que co tempo o ferro se transforma en ferruxe e acaba desfaceéndose en po.
Entre 3000 a. C. e 2000 a. C. un crecente número de obxectos de ferro forxado (distinto do ferro meteórico pola falta de níquel) xorde na Asia Menor, Exipto e Mesopotamia.
Na Asia Menor, ocasionalmente usábase ferro forxado para armas ornamentais: un puñal con lámina de ferro e cabo de bronce foi recuperado dun túmulo hático de 2500 a. C. O rei exipcio Tutankhamon, que morreu en 1323 a. C. , foi enterrado cun puñal de ferro con cabo de ouro. En Ugarit, antiga cidade na actual Siria, recuperouse unha antiga espada exipcia co nome do faraón Merneptah (que reinou de 1213 a. C. a 1203 a. C. ), así como un machado de batalla con lámina de ferro e cabo de bronce decorado de ouro. Sábese que os antigos hititas trocaran ferro por prata (o ferro valía 40 veces máis que a prata) coa Asiria.
Mais o ferro non substituíu o bronce como principal metal usado para armas e ferramentas, a pesar dalgunhas tentativas. A metalurxia do ferro exixía máis combustíbel e traballo que a metalurxia do bronce, e a calidade do ferro producido polos primeiros ferreiros pode ter sido inferior á do bronce como material para ferramentas. Porén, entre 1200 e 1000 a. C. , ferramentas e armas de ferro substituíran as de bronce en todo Oriente Medio. Este proceso parece ter comezado no Imperio Hitita en torno de 1300 a. C. , ou talvez no Chipre e sur da Grecia, onde artefactos de ferro dominan o rexistro arqueolóxico após 1050 a. C. Por volta de 900 a. C. , a Mesopotamia estaba totalmente na Idade de Ferro, e a Europa Central por volta de 800 a. C. A razón para esta adopción repentina do ferro segue sendo un tópico do debate entre arqueólogos. Unha teoría preeminente é que as guerras e as macizas migracións que se iniciaran ao redor 1200 a. C. terían interrompido o comercio rexional de estaño, forzando a mudanza do bronce para o ferro. O Exipto, entre tanto, non experimentou unha transición tan rápida do bronce ao ferro: aínda que os metalúrxicos exipcios producisen artefactos de ferro, o bronce continuou difundido até após a súa conquista pola Asiria, en 663 a. C.