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铜的发现在人类历史上具有特别重要的意义，它使人类从新石器时代跨进金属工具时代，这是人类社会生产力发展的重大里程碑。古有“黄帝采铜首山”、“禹铸九鼎”的美妙传说，加上各地出土文物里精巧的青铜制品，我们可以看见人类文明史上的重要时代－青铜时代。

人类从发现铜并开始大规模使用铜经历了漫长的岁月。在地壳中存在着纯度在 99％以上的单体自然铜，最初人类发现的天然铜(红铜)盖因其闪耀着红色光泽而引人注目。几千年前当然没有金属的概念，也许认为铜是一种容易加工的“石头”。天然铜具有石料所没有的延展性，容易加工成薄片，拉成铜丝来制造器物。不过，红铜质地很软，不大适合做生产工具。

有一个颇有意思的现象是，世界各古老文明发源地在使用和冶炼金属的历史上，都是铜先于铁，而实际上，铜在地壳中的含量远较铁要少，那么为什么它能够捷足先登，最早被利用，成为“一代天骄”的金属元老呢？(注意，黄金白银没有用来制造生产工具)这可能由于以下几方面的原因：

(1)自然界存在天然铜，但几乎没有天然铁(陨铁除外，这些天外来客很难遇到嘛，而且不容易加工)；

(2)在远古时期的技术条件下，炼铜比炼铁容易，技术难度较低。商代炼铜遗址，表明当时一般用木炭还原铜的氧化物(孔雀石，Cu₂(OH)₂CO₃)，只需800℃左右的温度，铜的熔点1083℃，比铁的熔点1537℃要低得多；

(3)铜矿石比铁矿石容易察觉和识别，铜矿石中金黄色得黄铜矿(CuFeS₂)和绿色得孔雀石(Cu₂(OH)₂CO₃)，其颜色鲜艳，比铁矿石醒目。

将铜矿石和木炭放在一起加热锻烧，就可炼出金属铜。据考证，古埃及在公元前4000年就掌握了炼铜技术，中东古文明发源地得炼铜技术比我国要早，在土耳其东部的凡湖附近发现了最早的距今7000 到6000 年前的炼铜遗址。

到了公元前3000 年时，中东和东南欧地区普遍掌握了炼铜技术。值得一提的一项重大技术成就是那时已知用氧化性铁矿为助熔剂，来降低冶炼铜的温度。冶炼中还需加入砂石造渣，使其中的氧化铁转变为硅酸铁成渣，以与铜分离。这说明西方得炼铜技术已经达到很高水平，比我国要早也要先进。

人类掌握了炼铜技术，引起了生产工具得一次大变革。然而，纯铜质地比较软，需要制成合金才适合制造工具或兵器。青铜是铜与锡或铅的合金(也指铜、锡和铅得三元合金，主要指铜与锡得合金)，硬度较纯铜大得多且坚韧，熔点较低容易铸造，铜从制造小器物到青铜制造生产工具和兵器，人类从使用红铜逐步地过渡到使用青铜器的伟大时代。马克思说：生产工具是生产力发展得重要标志。人类使用青铜工具后，生产力获得了质的提高，从原始社会进入奴隶社会。

我国从殷商时期进入青铜时代，虽然我国的炼铜技术起步晚，却有后发优势，进展神速，此时的青铜冶炼技术已经十分成熟。著名的“司母戊”大方鼎是商代后期青铜器的代表作，是世界出土文物的最大青铜器，是商王为其母“戊”而铸造的，重达875公斤，经检测，铜占84.11％，锡11.64％，还有少量的铅。

商周两朝的青铜器以品种齐全，花纹瑰丽、质量精良而著称于世。数以万计的青铜器，有用于制造锄头、斧头、凿、锥、铲等农具和建筑工具，也有用于制造礼器，如前述的“司母戊”大方鼎，更有用于制造剑、矛等兵器。

1965年，我国考古学家在发掘湖北江陵的一座古墓，发现了两把宝剑，其中之一是越王勾践剑，历经2000余年仍锋利无比，经分析勾践剑主要成分是铜、锡以及少量的铝、铁、镍组成的青铜合金。因剑的各部位作用不同，铜和锡的比例不一。剑脊含铜较多，使剑韧性好，不容易折断；剑刃部分含锡较多，硬度高而剑非常锋利。剑身上刻有“越王勾践自作用剑”8个鸟篆体错金铭文，字迹清晰可辨，是“司母戊”大方鼎后又一青铜器杰作，充分反映了我国古代青铜冶炼技术的高超水平。

青铜和甲骨文几乎同时出现，生产工具的变革和文字的出现是人类进入文明时代的标志。

有一个现象是值得注意的，目前我国发现的最古老的文字－甲骨文，与青铜冶炼的推广和成熟都在殷商时期出现，即使放在世界历史范围内，文字与青铜几乎同时出现，可视为人类迈入文明时代的重要标志。

青铜时代的来临不仅表明人类开始达规模冶炼铜，初步认识铜元素(即使那时还远未有确切的元素概念)，而且表明人类也有意识利用和区分锡和铅。我国考古工作者曾对河南出土的部分青铜器作定量化学分析，发现部分青铜器中有铅没有锡，部分青铜器则有锡没有铅，另一些青铜器则铜、铅、锡三者兼有。这说明我国古代的工匠已在数千年前就注意到锡、铅两种金属的区别，并有意识将其区分和加以利用。

随着青铜冶炼技术的日益发展，青铜器物不断增多，工匠自然发现青铜合金的配比，即合金成分比例不同，所铸造的青铜器物在硬度、韧性、耐腐蚀性等性能方面会有不同程度的差异，那么调整合金的配比适应各种器物的某些特殊要求，以使成品经久耐用就显得重要而迫切了。

我国最早的总结合金配比规范的经验的文献，当属成书于春秋战国时期的《周礼·考工记》，书中提出了所谓的“六齐规则”，“齐”同“剂”，是调剂、剂量的意思。原文如下：

“金有六齐：六分其金而锡居一，谓之钟鼎之齐；五分其金而锡居一，谓之斧斤之齐；四分其金而锡居一，谓之戈戟之齐；三分其金而锡居一，谓之大刃之齐；五分其金而锡居二，谓之削杀矢之齐；金锡半，谓之鉴燧之齐。”

这段文字多半是青铜冶炼工匠的实践经验总结，它很早就引起了国内外学术界的兴趣，并将它于各地出土的青铜文物的化学分析结果与各种青铜材料的实际性能比较分析，但至今对其的解释依然未能获得较为统一的意见。

我国在殷商时期到汉代的青铜器中，金属铅的含量有增大的趋势。虽然工匠有意识到锡和铅的区别，但似乎经常混淆它们。罗马人称铅为“黑铅”，称锡为“白铅”，我国也有类似的情况，《说文解字》说：“铅，青金也。”

《淮南字》注：“青金，锡也”。不仅锡和铅经常混淆，锡与其他金属也张冠李戴。明代末年，在今湖南省冷水江市，发现了一座“锡矿山”，后因炼不出锡而被废弃。民国时期，经鉴定这是锑而不是锡，从此冷水江成为我国举世闻名的“锑都”，而锡矿山的名称却一直沿用至今。

战国以后，我国冶铁技术后来居上，秦汉之际已有很多青铜器为铁器所取代。青铜器主要供皇宫贵族享用，制造精美器皿或工艺品。我国进入封建社会后，一直使用金属货币，“铜钱”就是用青铜铸造的，而用生铁浇铸货币，则质地松脆容易破碎，又容易锈蚀，用青铜铸造的货币一直沿用到明代中期。

除了用木炭还原铜的氧化物歪，我国古代还发明了另一种炼铜方法－湿法炼铜，又称为“胆水冶铜法”，即把金属铁加在铜盐溶液中，使铜离子被铁还原成单质铜而离析出来，这是湿法冶金术的起源，在冶金历史上留下了光辉的一页。汉代著作《淮南万毕术》曾记载：“曾青得铁化为铜”，曾青就是石胆、胆矾，化学名称五水硫酸铜，湿法炼铜用化学方程式可表示：

Fe＋CuSO₄＝FeSO₄＋Cu

南北朝时期已进一步认识到，不仅硫酸铜，其他可溶性铜盐也能与铁发生反应置换出铜。这一时期得著名炼丹家陶弘景说：“鸡屎矾投苦酒(醋)中涂铁，皆作铜色”，即不纯得碱式碳酸铜或碱式硫酸铜不溶于水，但可溶于醋，用醋溶解后可与铁发生置换反应。显然，这是对湿法炼铜的认识拓展了。唐朝年间，湿法炼铜逐步应用到生产中去，及至北宋年间，这一生产铜的方法已经与木炭还原法各占半壁江山了。

我国古代冶炼的铜合金，除了青铜之外，还有黄铜和白铜。黄铜是铜和锌的合金，古代称为“鍮石”。唐朝高僧唐三藏玄奘在他西天取经的旅行笔记《大唐西域记》曾记载西域和印度一些邦国已有数十至百余尺高的巨大黄铜佛像。

因单质锌冶炼比较困难，早期的冶炼黄铜工艺是将红铜与水锌矿粉(主要成分是ZnCO₃)混合，加入木炭密闭加热，还原的锌蒸气渗入铜中，合金的熔点降低，更充分吸收锌蒸气，最后生成铜－锌合金黄铜。

我国的黄铜冶炼技术很可能是从波斯传入，唐朝玄奘取经时，我国只有小件黄铜器物，而西亚、南亚地区已有巨大的黄铜佛像。黄铜外表酷似黄金，且比重大很有分量，古代的炼金术士用冶炼的黄铜冒充黄金，谎称他们已将红铜点石成金。

用木炭还原氧化锌的温度超过1000℃，锌的沸点才907℃，高温还原的锌蒸气易扩散而与空气中的氧结合，产品收集困难。炼锌工艺的最早记载当属明朝末年宋应星所著的《天工开物》，采用密闭的泥罐炼锌，锌蒸气在泥罐聚结，冷却后获得锌。(根据近年来的考古发现，最早炼锌的国家是印度。)

中国生产的锌(当时称为“白锡”)在16、17世纪曾由英国东印度公司贩运到欧洲出售。1746年，德国化学家马格拉夫第一次用炭还原法从异极矿(其成分是H₂Zn₂SiO₅)得到金属锌，事后发现它和当时进口的原产中国广东的锌一模一样。

白铜有两种，一种是铜镍合金，利用赤铜与镍矿石或铜、镍矿石合炼出来；另一种是铜砷合金，用砒石或砒霜与铜合炼而成，当合金中砷含量超过10％时，则洁白如银，银光闪闪。

铜镍白铜自古是我国云南的特产，史载：螳螂县因山名也。出银、铅、白铜、杂药。云南有铜镍共生矿，《本草纲目》也认为白铜源自云南。令人有点遗憾的是，虽然我国冶炼白铜的历史十分悠久，却没有炼得纯净的金属镍。

铜砷合金是金丹术士在尝试炼制人造黄金的过程中发明的。这种合金虽然灿烂如银(这种白铜又称烂银)却并不实用，后来逐渐淘汰。原因有二：一是含砷量大，炼制时使用砒霜，毒性大易使工匠中毒；二是性质不如镍白铜稳定，久后砷会挥发，颜色由洁白如银变成发黄并出现斑痕，不适合制造工具或器皿。

既然谈到了青铜，也来818青铜的组分－锡和铅。

锡是大名鼎鼎的“五金”——金、银、铜、铁、锡之一，在自然界多以锡石(SnO₂)的矿石形式存在。锡的熔点比铜要低，炼锡比炼铜更容易。锡极可能发现得比铜更早，不妨发挥一下想像力，远古先人在有锡石得地方烧篝火烘烤食物时，会有一种闪耀着光辉得液体从篝火里流出来，很快凝结成银光闪闪的固体，一边烧食物，一边发现金属锡，先人该有多兴奋呢？

我国云南个旧是世界闻名的“锡都”。锡在常温下因其表面有氧化膜而化学性质稳定，锡的延展性极好，可加工成极薄的锡箔，用来包装香烟、糖果、牙膏、药品等多种物品。锡随温度变化有三种同素异形体：

白锡具有金刚石的晶型，在13.2℃时极缓慢地转变为灰锡，当温度远低于零度时变化速度大大加快，变为无定型的灰锡时锡制品脆化成粉末。19世纪，法国拿破仑远征俄国，兵败滑铁卢撤退时，士兵衣服上的纽扣都变成灰色脱落了。因为纽扣(主要成分是白锡)在俄国冬天的零下30℃的低温下长期暴露，变成了粉末状的灰锡。

20世纪初，国外的一支南极探险队去南极探险，所用的汽油桶都是用锡焊的，在南极的冰天雪地之中，焊锡变成粉末般的灰锡，汽油都漏光了。这种锡的“疾病”从某点开始迅速蔓延，像瘟疫一样传染给其他“健康”的锡器，故名“锡疫”。

将锡镀在铁板表面来防止铁锈，这种穿了锡马甲的铁，就是“马口铁”。马口铁最大的“主顾”是罐头工业。如果注意保护，马口铁可使用十多年而保持不锈。如果不小心损坏了马口铁的锡马甲，里面的铁皮很快被锈蚀，没多久，整张马口铁便布满红棕色的铁锈斑。所以，在使用马口铁制品时，应注意千万要避免锡层的破损，也不要使它受冷、受热。

在工业上，锡还用于电镀、合金和焊接，也用于制造防止海藻和贝类生物粘在船底而涂的有机锡化合物涂料－三苯基锡和三丁基锡，它们有毒，可杀死海藻和贝类生物，但因其神经毒性和转变为“环境激素”而被严格限制使用。

铅在地壳中的含量不高，但铅容易富集形成方铅矿(PbS硫化铅)等矿物，直到今天方铅矿仍是工业提取铅的重要矿物。许多天然放射性元素如铀、镤、钍、镭、锕、钫、砹、钋等最终都要蜕变为稳定的铅，铅在地壳中的含量不断地略有增加。

无论古巴比伦人、古罗马人、古埃及人、古印度人还是中国古代，都有使用铅的悠久历史。古罗马时期，铅被用来制造水管以及盛放食物、酒的容器，贵族妇女喜欢用碳酸铅作化妆品使用，这引起了大范围的铅中毒，以致有历史学家将古罗马帝国的衰落归咎于铅。

铅在中外炼金术士眼中似乎都是特别受青睐，我国古代炼丹家葛洪就知道，铅能转变为赤色的四氧化三铅，而四氧化三铅又能还原为铅，铅粉和铅糖均由炼金家制得，前者是碱式碳酸铅，常用作化妆品，与空气中硫化氢接触后生成黑色的硫化铅；后者是醋酸铅，医学上用作止泻收敛剂，有毒需慎用。

一直到16世纪，在用石磨制造铅笔以前，在欧洲从古希腊、古罗马时代起，人们就是手握夹在木棍里的铅条在纸上写字，这正是今天“铅笔”这一名称的来源。相信看官都听说过铅字，实际上是铅锑合金。这是因为铅比较软，加入少量的金属锑，就能大幅度地提高铅的硬度，而锑具有热缩冷胀的特点，所以铅锑合金铸出的铅字特别清晰。

常温下的铅，在空气表面形成一层碱式碳酸铅，它可保护底层金属不被氧化：

4Pb ＋ 2O₂＋2H₂O ＋ 2CO₂＝〉2Pb₂(OH)₂CO₃

铅的抗硫酸腐蚀能力出类拔萃，这是由于硫酸和铅作用后，生成一层致密而牢固的保护膜——硫酸铅。铅广泛应用于制造硫酸生产室、酸泵、铅蓄电池等抗腐蚀领域。铅蓄电池正极使用氧化铅(PbO₂)，负极使用金属铅，稀硫酸作电解液，1859年由法国人普兰特发明使用至今。电极反应方程如下：

充电：2PbSO₄＋2H₂O＝PbO₂＋Pb＋2H₂SO₄(电解池)

　　阳极：PbSO4＋2H2O－2e-＝PbO2＋4H＋＋SO42－

　　阴极：PbSO4＋2e-＝Pb＋SO42－

　　放电：PbO2＋Pb＋2H2SO4＝2PbSO4＋2H2O(原电池)

　　负极：Pb＋SO42－－2e-＝PbSO4

正极：PbO₂＋4 H^＋＋ SO₄^2－＋ 2e^-＝ PbSO₄＋2 H₂O

铅的密度很高，易吸收Ｘ射线和γ射线，常用作放射性物质的屏蔽材料。在核辐射反恐斗争中，反恐精英要穿着铅服来寻找放射源；在医院做Ｘ射线透视检查，在核电站工作，在野外寻找矿石等涉及放射性的工作中，都必须用铅作屏蔽材料，避免放射性的伤害。尤其生殖器官对放射性特别敏感，更要注意避免私处接触放射源。19世纪末发现放射性后，开始不了解其危害，像居里夫人长时间接触镭、钋等放射性元素，后来导致白血病(血癌)而英年早逝。