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鐵的發(fā)現(xiàn)與用途


化學(xué)先生 / 2019-05-21

   鐵是地球上分布最廣的金屬之一,約占地売質(zhì)量的5.1%,居元素分布序在自然界,游離態(tài)的鐵只能從隕石中找到,分布在地売中的鐵都以化合列中的第四位,僅次于氧、硅和鋁。

   物的狀態(tài)存在。鐵的主要礦石有:赤鐵礦Fe2O3,含鐵量在50%~60%之間;磁鐵礦F2O,含鐵量60%以上,有亞鐵磁性;此外還有褐鐵礦Fe2OnH1O、菱鐵礦FeCO3和黃鐵礦FeS2,它們的含鐵量低一些,但比較容易治煉。中國(guó)的鐵礦資源非常豐富,著名的產(chǎn)地有湖北大治、東北鞍山等。

   鐵元素的發(fā)現(xiàn):據(jù)說,當(dāng)年耶路撒冷廟落成后,所羅門王舉行了盛大宴會(huì),請(qǐng)所有參與施工的工匠赴宴。席間,所羅門王提出一個(gè)問題:“誰(shuí)在神廟的建造中貢獻(xiàn)最大?”瓦工、木工、土工ー一起身應(yīng)答,都認(rèn)為自己貢獻(xiàn)最大。所羅門王見了大笑,分別問他們:“你的工具是誰(shuí)打造的?”結(jié)果他們的回答也都是一樣的:“鐵匠打造的。”于是,所羅門王賜給鐵匠一盅美酒,宣布:“鐵匠才是貢獻(xiàn)最大的人!”這個(gè)傳說告訴我們,大約在3000年前,鐵已經(jīng)在西亞發(fā)揮廣泛的作用了
   鐵是古代就已知的金屬之一。鐵礦石是地売主要組成成分之一,鐵在自然界中分布極為廣泛,但人類發(fā)現(xiàn)和利用鐵卻比黃金和銅要遲。首先是由于天然的單質(zhì)狀態(tài)的鐵在地球上非常稀少,而且它容易氧化生銹,加上它的熔點(diǎn)(1812K)又比銅(1356K)高得多,就使得它比銅難于熔煉。在融化鐵礦石的方法未間世,人類不可能大量獲得生鐵的時(shí)候,鐵一直被視為一種帶有神秘性的最珍貴的金屬。
   大約距今有5000多年,那時(shí)候的鐵是從天而降的鐵隕鐵是鐵和鎳、鈷等金屬的混合物,其中含鐵的百分比常高達(dá)90%以上。在埃及、伊朗和中國(guó)等地發(fā)現(xiàn)的最早鐵器,經(jīng)鑒定證明都是用隕鐵打制的。為此,古代巴比倫人把鐵稱作“天上來(lái)的金屬”;在希臘文里,“星”和“鐵”是同一個(gè)詞。有意思的是,公元前16世紀(jì)的埃及人認(rèn)為既然鐵是從天而降的,那么天必然是由一個(gè)鐵盤子構(gòu)成的。
   可使人十分奇怪的是,甚至到18世紀(jì)末時(shí),歐洲許多學(xué)者還不相信天上會(huì)掉下鐵來(lái)。即使是聰明絕頂?shù)睦咤a,也還在1772年大放詞:“天上落下鐵石是不存在的事。”聯(lián)想到在歷史上,有許多科學(xué)事實(shí)曾被人們反復(fù)認(rèn)識(shí),肯定、否定、再肯定……不由令人感嘆:要認(rèn)識(shí)一個(gè)真理是多么的困難啊!
   由于圓鐵的數(shù)量不多,所以初期的鐵是很珍貴的,甚至有些地方把鐵看得比金子還貴重。在阿拉伯人中就有這樣的傳說,天上的金雨落進(jìn)沙漠就變成了黑色的鐵。在埃及陵幕陪葬的珍寶中,有用鐵珠子與金珠子交替串連而成的項(xiàng)鏈。還曾發(fā)現(xiàn)過公元前1250年,塊及法老國(guó)王要求提供鐵的一封信及赫梯國(guó)王的回信,回信中答應(yīng)提供一把鐵劍,但要求用黃金交換。
   既然鐵如此珍貴,就促使人類從坐等”天石”到主動(dòng)向地球索鐵。應(yīng)該說,鐵畢竟是地球上分布最廣泛的元素之一,也是地殼中含量占第二位的金屬,所以鐵礦的發(fā)現(xiàn)是不難的。但要從鐵礦石中把鐵煉出來(lái)并不容易,因?yàn)殍F的熔點(diǎn)較高,鐵的化學(xué)性質(zhì)又比銅活潑得多,將它從礦石中還原出來(lái)難度很大。
   大約在公元前2000年,居住在亞美尼亞山地的基燕溫達(dá)部落就已經(jīng)開始使用治煉所得到的鐵了。估計(jì)是因?yàn)樗麄冊(cè)谥螣掋~礦石時(shí)采用了氧化鐵為助熔劑,無(wú)意中還原出鐵來(lái)的。后來(lái),更多的地方掌握了煉鐵技術(shù),如,在公元前1400年的小亞細(xì)亞的麟梯人,在公元前1300年的兩河流域的亞述人都掌握了這項(xiàng)技術(shù)。我國(guó)從東周時(shí)就有煉鐵,至春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代普及,是較早掌握治鐵技術(shù)的國(guó)家之一。1973年在我國(guó)河北省出土了一件商代鐵刃青銅餓,表明我國(guó)勞動(dòng)人民早在3300多年以前就認(rèn)識(shí)了鐵,熟悉了鐵的鍛造性能,識(shí)別了鐵與青銅在性質(zhì)上的差別,把鐵鑄在銅兵器的刃部,加強(qiáng)銅的堅(jiān)性。經(jīng)科學(xué)鑒定,證明鐵刃是用圓鐵鍛成的。隨著青銅熔煉技術(shù)的成熟,逐漸為鐵的治煉技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。我國(guó)最早人工治煉的鐵是在春秋戰(zhàn)國(guó)之交的時(shí)期出現(xiàn)的。這從江蘇六合縣春秋出土的鐵條、鐵丸和河南洛陽(yáng)戰(zhàn)國(guó)早期灰坑出土的鐵均能確定是迄今為止的我國(guó)最早的生鐵工具。生鐵治煉技術(shù)的出現(xiàn),它對(duì)封建社會(huì)的作用與蒸汽機(jī)對(duì)資本主義社會(huì)的作用可以媲美。
   鐵的性能較青銅好,因此,鐵一且變得比較便宜時(shí),人們便含銅就鐵了。大約在距今2500年前人類進(jìn)入了鐵器時(shí)代。這個(gè)“鐵器時(shí)代”一直延續(xù)到了今天。
   鐵制工具的大量出現(xiàn),社會(huì)生產(chǎn)力的顯著提高,對(duì)社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響。有些民族因此而迅速地由原始社會(huì)過渡到奴隸社會(huì)。古希臘和羅馬的奴隸社會(huì),就是伴隨鐵器時(shí)代同步到來(lái)的。在古代中國(guó),由于有更合適的農(nóng)業(yè)條件,所以在擁有青銅工具后,便已進(jìn)入奴隸社會(huì),而一旦鐵制工具取代青銅工具后,社會(huì)便又向封建制過渡??梢哉f,沒有一種元素,能像鐵這樣,對(duì)人類社會(huì)的變更產(chǎn)生過如此重大的影響。思格斯對(duì)鐵就下過這樣的評(píng)價(jià):“它是在歷史上起過革命作用的各種原料中最后和最重要的一種原料。
   古代煉鐵的原料是鐵礦石和炭。把鐵礦石和炭放在爐子里一起燒,礦石中的氧和炭合成二氧化碳跑掉了,剩下來(lái)的就是鐵。最早的煉鐵爐很小,讓自然風(fēng)吹進(jìn)去,爐內(nèi)溫度不高,煉出來(lái)的是半熔狀態(tài)的鐵酡砣,還得用子不斷敲打,去掉雜質(zhì),才能錘打成熟鐵用具。當(dāng)時(shí)世界各地的煉鐵大抵都是這樣的情況。
   后來(lái),聰明的中國(guó)人向前邁了一大步。英國(guó)的科學(xué)史家貝爾納在他權(quán)威的《歷史上的科學(xué))一書中說:“在古時(shí)候作為金屬的鐵都有一個(gè)很嚴(yán)重的缺點(diǎn),就是爐中鼓風(fēng)不夠就熔不了它,所以澆鑄就留給青銅獨(dú)用了。例外的是中國(guó),早在公元前2世紀(jì),中國(guó)已能鑄鐵。
   其實(shí),中國(guó)人的鑄鐵至少可上湖到公元前513年。那一年,晉國(guó)已能鑄造刑鼎,就是將鐵水注進(jìn)模子中鑄成一只上面有刑書文字的鐵船。當(dāng)時(shí)的中國(guó)人將煉鐵爐修得很大,用幾只皮囊從四面鼓風(fēng)進(jìn)爐內(nèi),爐子溫度提高了鐵礦石煉成鐵水流出來(lái),這就可以用翻砂的辦法,把鐵水淡在模子里鑄成各種用具和兵器了。中國(guó)人發(fā)明的鑄鐵方法,歐洲人直到13世紀(jì)末才開始應(yīng)用,他們是用水車帶動(dòng)風(fēng)箱吹風(fēng)的。
   不過,雖說各大洲的人民幾乎同時(shí)知道金、銀和銅,但是對(duì)于鐵的情況卻不同。非洲中南部、美洲等地較亞洲、歐洲,用鐵竟要晚上2000年。18世紀(jì)英國(guó)著名航海家?guī)炜嗽诘诌_(dá)太平洋上的一些島嶼時(shí),驚訝地發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)鼐用窬谷徊蛔R(shí)鐵為何物,以致他的船員可以用一把破舊的鐵刀從土著居民那里換取到一頭豬!
   最后要說的是,雖然人類很早就與鐵為伴,但鐵的真正幅起,卻要晚至18世紀(jì)末:1778年建成了第一座鐵橋,1788年果用了第一根鐵管,1818年第一艘鐵船下水,1825年第一根鐵軌鋪設(shè)。18世紀(jì)鐵的登峰造極的作品大的要算建于189年的巴黎埃菲爾鐵塔了。盡管當(dāng)時(shí)很多人考慮到鐵的易銹蝕,斷定它的壽命不過數(shù)10年,可它終于笑做百年風(fēng)雨,至今仍雄崎在塞納河,成為巴察的一大標(biāo)志景觀。
 

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