Номер 830, страница 145 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

830. Какое происхождение имеет название железный век, и какие металлургические процессы были освоены человечеством в это время?

Происхождение названия "железный век"

Название "железный век" происходит из археологической системы периодизации истории человечества, известной как "система трёх веков": каменный, бронзовый и железный. Эта система была предложена в XIX веке датским археологом Кристианом Юргенсеном Томсеном для классификации артефактов. Железный век — это эпоха, пришедшая на смену бронзовому веку и характеризующаяся тем, что железо стало основным материалом для изготовления орудий труда и оружия.

Переход к железу был обусловлен несколькими факторами. Во-первых, железные руды встречаются в природе гораздо чаще, чем медные и, в особенности, оловянные, необходимые для производства бронзы. Это сделало сырьё для металлургии более доступным. Во-вторых, изделия из железа (а в последствии и из стали) обладали лучшими механическими свойствами: они были прочнее, твёрже и дольше сохраняли остроту по сравнению с бронзовыми аналогами. Распространение железных орудий привело к революции в сельском хозяйстве (например, появление железного плуга), ремёслах и военном деле, что коренным образом изменило общество.

Ответ: Название "железный век" дано по основному материалу (железу), который человечество начало массово использовать для производства инструментов и оружия, что пришло на смену использованию бронзы.

Освоенные металлургические процессы

В железном веке человечество освоило принципиально новые металлургические технологии, отличные от тех, что использовались для обработки меди и бронзы. Ключевым процессом стало получение железа из руды.

1. Сыродутный процесс. Это был основной способ получения железа. Процесс происходил в специальных печах — сыродутных горнах или небольших шахтных печах. В печь слоями загружали железную руду (например, гематит $Fe_2O_3$) и древесный уголь. Уголь служил одновременно и топливом, и восстановителем. С помощью мехов в печь подавался воздух ("дутьё"), что позволяло достичь температуры около $1100–1200$ °C. Важной особенностью процесса было то, что эта температура была недостаточной для плавления железа (температура плавления $Fe$ — $1538$ °C). В результате восстановления оксидов железа углеродом и монооксидом углерода ($CO$) образовывалась пористая, губчатая масса металла, пропитанная жидким шлаком — крица. Химическую суть процесса можно упрощенно описать уравнением: $Fe_2O_3 + 3CO \rightarrow 2Fe + 3CO_2$.
2. Кузнечная обработка (проковка). Раскалённую крицу извлекали из горна и многократно проковывали молотами. Это преследовало две цели: во-первых, уплотнить губчатый металл в единую заготовку, и, во-вторых, выдавить из него остатки жидкого шлака. В результате получали так называемое сварочное, или кричное, железо — достаточно мягкий и ковкий материал.
3. Цементация (науглероживание) и термообработка. Постепенно кузнецы обнаружили, что при длительном нагреве железных изделий в контакте с древесным углём поверхностный слой металла насыщается углеродом, превращаясь в сталь. Этот процесс называется цементацией. Сталь значительно твёрже железа. В дальнейшем были освоены и приёмы термической обработки: закалка (быстрое охлаждение раскалённой стали в воде), которая делала её очень твёрдой, но хрупкой, и отпуск (повторный нагрев до меньшей температуры), который снимал хрупкость, придавая изделию упругость и прочность.
4. Кузнечная сварка. Мастера научились соединять отдельные куски железа или стали, нагревая их до сварочной температуры и проковывая вместе. Это позволяло создавать сложные и крупные изделия, а также комбинировать полосы из мягкого железа и твёрдой стали для получения композитных материалов (например, знаменитая "дамасская сталь").

Ответ: В железном веке были освоены сыродутный процесс получения железа из руды в виде крицы, её дальнейшая проковка для удаления шлака, а также процессы цементации (науглероживания) для получения стали, её термическая обработка (закалка и отпуск) и кузнечная сварка.