Gedanken über Metalle: Kupfer

Gedanken über Metalle: Kupfer

Man könnte behaupten, dass die Zivilisation mit dem Schmelzen von Kupfer begonnen hat.  Obwohl die Menschen schon tausende Jahre zuvor Ton brannten, um Figuren und Behälter herzustellen, sind beim Schmelzen verschiedene nicht offensichtliche Schritte von Nöten.  Schließlich kann man Ton einfach brennen, indem man den Ton einfach in Feuer stellt.

Um Kupfer zu schmelzen, mussten unsere Vorfahren folgendermaßen vorgehen:

1. Sie mussten Malachit (siehe Foto) oder ein anderes Kupfererz nehmen und es zermahlen oder in kleine Stücke brechen
2. Dann mussten sie den gemahlenen Malachit mit Kohle mischen
3. Schließlich mussten sie die Mischung in einem Behälter auf 1.085 °C erhitzen. 

Malachiterz

Für mich ist es erstaunlich, dass diese Temperatur mit einem Holzfeuer erreicht wurde.  Denken Sie an diese Tage, wenn Sie das nächste Mal ein paar Burger grillen.  Sie lassen den Grill an, nachdem die Burger fertig sind, damit das Fett verbrennt.  20 Minuten später kommen Sie zurück und der Grill hat 500 °F.  Sie können die Hitze spüren.  Selbst den Knopf zu berühren, um das Gas auszuschalten ist einschüchternd, da einen die Hitze zurücktreibt.  Diese Temperatur, 500 °F, sind lediglich 260 °C!  Es ist in der Tat beeindruckend, dass die Alten damals 1085 oC mit Holz und Blasebälger erreicht haben. Nebenbei, eine gute Faustregel, um im Bereich zwischen 100 Grad Celsius und 1500 Grad Celsius Celsius in Fahrenheit umzurechnen gilt näherungsweise 2 x C = F. Diese Faustregel ist in diesem Bereich auf ca 10% genau.

Der Zusammenfluss der drei Verfahren ist nicht nur nicht-intuitiv, sondern überlegen Sie mal, wie oft der Schmelzer damals nur 900 °C erreicht hat und gescheitert ist.  Ich habe behauptet, wenn Kupfer bei 1.200 °C oder so schmelzen würde, die Zivilisation niemals begonnen hätte.  Diese Temperatur ist vermutlich ein wenig zu hoch, um sie mit einem Holzfeuer erreichen zu können.  Das Schmelzen von Kupfer ermutigte Untersuchungen anderer Metalle, wodurch die Verarbeitung von Eisen entdeckt wurde, was ein noch weniger intuitives Verfahren als das Schmelzen von Kupfer ist.  Ich glaube deshalb, dass der Erfolg mit Kupfer für die Herstellung von Stahl nötig war. 

Das Schmelzen von Kupfer wurde ein Industriezweig, der zur Sesshaftigkeit ermutigte und den Handel antrieb, wodurch das Schreiben und Chiffrieren gefördert wurde.  Ein erfolgreicher Kupferschmelzer hatte höchstwahrscheinlich Geheimnisse in Bezug auf sein Handwerk, da er einen Wettbewerbsvorteil haben wollte.  Er konnte mit dem Schmelzen von Kupfer mehr Geld verdienen, als mit irgendetwas anderem. Er war also beinahe ein früher Spezialist.

Wenn man das alles bedenkt, glaube ich, dass wir ohne die Entdeckung des Kupferschmelzens vielleicht noch immer in Hütten oder Zelten wohnen würden, Werkzeuge aus Stein verwenden würden und ein Nomadendasein ohne Kommerz, Schrift oder Mathematik leben würden.  Ein Beispiel, das diese These stützt, ist das Stadium, indem sich die amerikanischen Ureinwohner um 1400 befunden haben.  Diese Ureinwohner hatten nie gelernt Metalle zu schmelzen, weshalb ihnen auch die daraus resultierenden Perspektiven der oben erwähnten Zivilisation fehlten.

Heute ist Kupfer auf Grund seiner hervorragenden elektrischen Leitfähigkeit ein Basismaterial für Elektroniken, das direkt hinter Silber steht.  Die Duktilität von Kupfer hilft vermutlich bei der Bildung der Platinenspuren und Durchkontaktierungslöchern indem es gegenüber einer Rissbildung beständig ist.

Außerdem ist die Fähigkeit von Kupfer, eine elektrische und mechanische Verbindung mit Lot einzugehen, ein weiteres Merkmal, das es zu einem Gewinner als elektrisch-leitfähiges Montagematerial in modernen Elektroniken macht.

Kupfer wird schon seit mehr als 10 Jahrtausenden verwendet, jedoch wurden, wie bei den meisten Metallen, 90 bis 95 % davon seit 1900 abgebaut.  Etwa 15.000.000 Tonnen (T) werden jedes Jahr verbraucht, womit es auf dritter Stelle hinter Aluminium mit 22.000.000 T und Stahl mit unerreichten 1.000.000.000 T steht.

In der nächsten Ausgabe werden wir über Zinn sprechen und wie es während des Lötens eine intermetallische Verbindung mit Kupfer eingeht.  Wodurch Lötpasten, Lötdrähte und Lötformteile wichtige Komponenten bei der Elektronikmontage werden.

Bis bald!

Dr. Ron

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