Bronze arsênico - Arsenical bronze

Um Buda sentado da Tailândia ( c. 1800) feito de bronze arsênico

O bronze arsênico é uma liga na qual o arsênio , ao contrário ou em adição ao estanho ou outros metais constituintes , é adicionado ao cobre para fazer o bronze . O uso de arsênio com cobre, como constituinte secundário ou com outro componente como o estanho, resulta em um produto final mais forte e melhor comportamento de fundição .

O minério de cobre é frequentemente contaminado naturalmente com arsênico; portanto, o termo "bronze arsênico", quando usado em arqueologia, é normalmente aplicado apenas a ligas com um teor de arsênio superior a 1% em peso, a fim de distingui-lo de adições potencialmente acidentais de arsênio.

Origens da pré-história

Minérios de cobre e arsênico
Nome do minério Fórmula química
Arsenopirita FeAsS
Enargite Cu 3 AsS 4
Olivenita Cu 2 (AsO 4 ) OH
Tennantite Cu 12 As 4 S 13
Malaquita Cu 2 (OH) 2 CO 3
Azurita Cu 3 (OH) 2 (CO 3 ) 2

Embora o bronze arsênico ocorra no registro arqueológico em todo o mundo, os primeiros artefatos até agora conhecidos, datando do quinto milênio aC , foram encontrados no planalto iraniano . O arsênio está presente em vários minérios contendo cobre (ver tabela à direita, adaptada de Lechtman & Klein, 1999 ) e, portanto, alguma contaminação do cobre com arsênio seria inevitável. No entanto, ainda não está totalmente claro em que medida o arsênio foi deliberadamente adicionado ao cobre e em que medida seu uso surgiu simplesmente de sua presença em minérios de cobre que eram então tratados por fundição para produzir o metal.

Reconstruir uma possível sequência de eventos na pré-história envolve considerar a estrutura dos depósitos de minério de cobre, que são em sua maioria sulfetos. Os minerais da superfície conteriam algum cobre nativo e minerais oxidados, mas muito do cobre e outros minerais teriam sido lavados para dentro do corpo de minério, formando uma zona de enriquecimento secundária. Isso inclui muitos minerais, como tennantita , com seu arsênico, cobre e ferro . Assim, os depósitos superficiais teriam sido usados ​​primeiro; com algum trabalho, minérios sulfídicos mais profundos teriam sido descobertos e trabalhados, e teria sido descoberto que o material desse nível tinha propriedades melhores.

Usando esses vários minérios, existem quatro métodos possíveis que podem ter sido usados ​​para produzir ligas de bronze arsênico. Estes são:

  • A adição direta de metais contendo arsênio ou minérios, como realgar, ao cobre fundido.
Este método, embora possível, carece de evidências.
Isso é totalmente praticável.
  • A redução de cobre torrado sulfarsenides tais como tennantite e enargite .
Esse método resultaria na produção de vapores tóxicos de óxido de arsênio e na perda de grande parte do arsênio presente nos minérios.
Este método demonstrou funcionar bem, com poucos gases perigosos liberados durante o mesmo, devido às reações conjuntas entre os diferentes minerais.

Além disso, maior sofisticação dos metalúrgicos é sugerida por Thornton et al. Eles sugerem que o arsenieto de ferro foi deliberadamente produzido como parte do processo de fundição de cobre, para ser comercializado e usado para fazer bronze de arsênico em outro lugar por adição de cobre fundido.

Artefatos feitos de bronze arsênico cobrem todo o espectro de objetos de metal, de machados a ornamentos. O método de fabricação envolvia aquecer o metal em cadinhos e fundi-lo em moldes de pedra ou argila. Depois de solidificado, ele seria polido ou, no caso de machados e outras ferramentas, endurecido por trabalho batendo-se a borda de trabalho com um martelo, desbastando o metal e aumentando sua resistência. Objetos acabados também podem ser gravados ou decorados conforme apropriado.

Vantagens do bronze arsênico

Embora o arsênico provavelmente tenha sido originalmente misturado ao cobre como resultado dos minérios que já o continham, seu uso provavelmente continuou por uma série de razões. Primeiro, ele atua como um desoxidante, reagindo com o oxigênio do metal quente para formar óxidos de arsenoso que evaporam do metal líquido. Se uma grande quantidade de oxigênio é dissolvida no cobre líquido, quando o metal esfria, o óxido de cobre se separa nos contornos dos grãos e reduz muito a ductilidade do objeto resultante. No entanto, seu uso pode levar a um maior risco de fundições porosas, devido à solução de hidrogênio no metal fundido e sua posterior perda como uma bolha (embora quaisquer bolhas possam ser forjadas e ainda deixar a massa do metal pronta para ser endurecido pelo trabalho).

Em segundo lugar, a liga é capaz de um endurecimento por trabalho maior do que no caso do cobre puro, de modo que tem um melhor desempenho quando usada para corte ou picagem. Um aumento na capacidade de endurecimento surge com uma porcentagem crescente de arsênico, e o bronze pode ser endurecido por trabalho em uma ampla faixa de temperaturas sem medo de fragilização. Suas propriedades melhoradas em relação ao cobre puro podem ser vistas com apenas 0,5 a 2% em peso de As, proporcionando uma melhoria de 10 a 30% na dureza e na resistência à tração.

Terceiro, nas porcentagens corretas, pode contribuir com um brilho prateado para o artigo que está sendo fabricado. Há evidências de punhais de bronze arsênico do Cáucaso e outros artefatos de diferentes locais com uma camada superficial rica em arsênico que pode muito bem ter sido produzida deliberadamente por artesãos antigos, e os sinos mexicanos eram feitos de cobre com arsênico suficiente para colori-los de prata.

Bronze arsênico, locais e civilizações

Reproduções de facas da Idade do Bronze feitas de bronze com alto teor de arsênio (esquerda) e bronze de estanho (centro e direita). Dependendo do teor de arsênio, a liga é de cor vermelha pálida a prateada.

O bronze arsênico foi usado por muitas sociedades e culturas em todo o mundo. Em primeiro lugar, o planalto iraniano , seguido pela área adjacente da Mesopotâmia, abrangendo juntos o Irã, o Iraque e a Síria modernos, tem a mais antiga metalurgia de bronze arsênico do mundo, como mencionado anteriormente. Foi usado do 4º milênio aC até meados do 2 ° milênio aC , um período de quase 2.000 anos. Houve uma grande variação no conteúdo de arsênio dos artefatos ao longo desse período, tornando impossível dizer exatamente quanto foi adicionado deliberadamente e quanto aconteceu por acidente. As sociedades que usam o bronze arsênico incluem os acadianos , os de Ur e os amorreus , todos baseados nos rios Tigre e Eufrates e centros das redes de comércio que espalharam o bronze arsênico pelo Oriente Médio durante a Idade do Bronze.

O tesouro do período calcolítico de Nahal Mishmar no deserto da Judéia, a oeste do Mar Morto, contém uma série de bronze arsênico (4 a 12% de arsênico) e talvez artefatos de cobre arsênico feitos usando o processo de cera perdida , o primeiro uso conhecido deste complexo técnica. "A datação por carbono-14 da esteira de junco em que os objetos foram embrulhados sugere que ela data de pelo menos 3500 aC Foi nesse período que o uso do cobre se generalizou em todo o Levante, atestando desenvolvimentos tecnológicos consideráveis ​​paralelos aos grandes avanços sociais na região."

Os depósitos de sulfeto freqüentemente são uma mistura de diferentes sulfetos metálicos, como cobre, zinco, prata, arsênico, mercúrio, ferro e outros metais. ( Esfalerita (ZnS com mais ou menos ferro), por exemplo, não é incomum em depósitos de sulfeto de cobre, e o metal fundido seria latão, que é mais duro e mais durável do que o cobre.) Os metais poderiam teoricamente ser separados, mas as ligas resultantes eram normalmente muito mais fortes do que os metais individualmente.

O uso do bronze arsênico se espalhou ao longo das rotas comerciais para o noroeste da China, para a região de Gansu - Qinghai , com as culturas Siba , Qijia e Tianshanbeilu . No entanto, ainda não está claro se os artefatos de bronze arsênico foram importados ou feitos localmente, embora o último seja suspeito como sendo mais provável devido à possível exploração local de recursos minerais. Por outro lado, os artefatos mostram conexões tipológicas com a estepe eurasiana.

O período Eneolítico no norte da Itália , com as culturas Remedello e Rinaldone em 2.800 a 2.200 aC, viu o uso de bronze arsênico. Na verdade, parece que o bronze arsênico era a liga mais comum em uso na bacia do Mediterrâneo nessa época.

Na América do Sul , o bronze arsênico era a liga predominante no Equador e no norte e centro do Peru, por causa dos ricos minérios contendo arsênio ali presentes. Em contraste, o sul e o centro dos Andes, o sul do Peru, a Bolívia e partes da Argentina eram ricos em cassiterita de minério de estanho e, portanto, não usavam bronze arsênico.

A Cultura Sican da costa noroeste do Peru é famosa por seu uso de bronze arsênico durante o período de 900 a 1350 DC. O bronze arsênico coexistiu com o bronze de estanho nos Andes, provavelmente devido à sua maior ductilidade, o que significava que ele poderia ser facilmente martelado em folhas finas que eram valorizadas na sociedade local.

Bronze arsênico após a Idade do Bronze

O registro arqueológico no Egito , Peru e Cáucaso sugere que o bronze arsênico foi produzido durante algum tempo junto com o bronze de estanho. Em Tepe Yahya seu uso continuou na Idade do Ferro para a fabricação de bugigangas e objetos decorativos, demonstrando assim que não havia uma simples sucessão de ligas ao longo do tempo, com novas ligas superiores substituindo as mais antigas. Existem poucas vantagens reais metalurgicamente para a superioridade do bronze de estanho, e os primeiros autores sugeriram que o bronze arsênico foi eliminado devido aos seus efeitos na saúde. É mais provável que tenha sido eliminado no uso geral porque a liga com estanho deu peças fundidas que tinham resistência semelhante ao bronze arsênico, mas não requeriam endurecimento adicional para atingir a resistência útil. Também é provável que resultados mais certos pudessem ser alcançados com o uso de estanho, porque ele poderia ser adicionado diretamente ao cobre em quantidades específicas, enquanto a quantidade exata de arsênio adicionado era muito mais difícil de medir devido ao processo de fabricação.

Efeitos na saúde do uso de bronze arsênico

O arsênico é um elemento com um ponto de vaporização de 615 ° C, de modo que o óxido de arsênico será perdido no derretimento antes ou durante a fundição, e há muito que se sabe que os vapores do incêndio para mineração e processamento de minério atacam os olhos, os pulmões e a pele .

O envenenamento crônico por arsênico leva à neuropatia periférica , que pode causar fraqueza nas pernas e nos pés. Especula-se que isso está por trás da lenda dos ferreiros coxos, como o deus grego Hefesto .

Uma múmia bem preservada de um homem que viveu por volta de 3.200 aC encontrada nos Alpes de Ötztal , popularmente conhecida como Ötzi , apresentava altos níveis de partículas de cobre e arsênico em seu cabelo. Isso, junto com a lâmina do machado de cobre de Ötzi, que é 99,7% de cobre puro, levou os cientistas a especular que ele estava envolvido na fundição de cobre .

Usos modernos de bronze arsênico

O bronze arsênico viu pouco uso no período moderno. Parece que o equivalente mais próximo atende pelo nome de cobre arsênico , definido como cobre com menos de 0,5% em peso As, abaixo da porcentagem aceita em artefatos arqueológicos. A presença de 0,5% em peso de arsênio no cobre diminui a condutividade elétrica para 34% daquela do cobre puro, e mesmo tão pouco quanto 0,05% em peso a diminui em 15%.

Veja também

Referências

links externos