I sette metalli dell’antichità

In tempi moderni siamo a conoscenza di circa 86-95 metalli sul totale di 118 elementi che popolano la tavola periodica. Il numero tende ad oscillare per via del fatto che le definizioni per metallo, non metallo e semimetallo subiscono cambiamenti a causa delle continue scoperte scientifiche e dell’assenza di una definizione universalmente riconosciuta delle loro proprietà.

Durante il XIII secolo Alberto Magno riuscì ad isolare l’arsenico e ad identificarlo come metallo, per quanto il suo utilizzo risalisse a tempi ben più antichi: nell’ Età del Bronzo, l’arsenico veniva spesso incluso nella leghe a base di rame e stagno per renderle più dure.

Prima della corretta identificazione dell’arsenico come metallo, gli antichi utilizzavano soltanto quelli che vengono definiti i “sette metalli dell’antichità“: oro, argento, rame, stagno, piombo, ferro e mercurio.

Su questi metalli le civiltà antiche basarono la loro ricchezza economica, il loro successo in battaglia, le loro ipotesi sul mondo naturale e i loro prodotti per la cura della persona.

Le ragioni dell’impiego di solo 7 metalli tra tutto il ventaglio di elementi metallici disponibili oggi sono da ascrivere alle loro caratteristiche fisiche e alla loro reperibilità.

Punto di fusione

Con l’eccezione del ferro, il penultimo metallo ad essere sfruttato lungo la linea temporale della lavorazione dei metalli, tutti gli altri 6 metalli dell’antichità possedevano un basso punto di fusione.

Ci primi forni per la fusione dei metalli non riuscivano a raggiungere temperature sufficienti a fondere alcuni dei metalli conosciuti. Di fatto, il ferro non veniva fuso nel senso letterale del termine, ma reso “morbido” per poterlo lavorare con più facilità.

Il mercurio si trova raramente in stato nativo, molto più spesso all’interno di minerali come il cinabro, ma la sua bassissima temperatura di fusione (−38.829 °C) ne facilitava enormemente l’estrazione.

Stagno e piombo, dotati di punti di fusione molto bassi (rispettivamente 231 °C e 327 °C), potevano essere fusi utilizzando semplici forni alimentati da legna. Basta un accendino per fondere lo stagno, e la facilità di lavorazione del piombo lo resero uno dei metalli più utilizzati nell’antichità.

Argento e oro (il primo fonde a 961 °C, il secondo a 1064 °C) si trovano comunemente in forma nativa. Spesso l’oro non richiede la separazione da altri minerali per poter essere lavorato; l’argento invece si trova spesso sotto forma di galena, un mix di piombo e argento: la separazione dei metalli avveniva grazie ad un processo di separazione (coppellazione) basato sulle differenti temperature di fusione.

Anche il rame, con una temperatura di fusione di 1084 °C, si trova in forma nativa, ragione che lo portò ad essere impiegato dai nostri antenati migliaia di anni fa per realizzare asce (come quella di Ötzi), pugnali, scalpelli e tubature.

Per la lavorazione del ferro bisognerò tuttavia attendere l’evoluzione dei forni di fusione impiegati per gli altri metalli. Il ferro fonde a 1538 °C, una temperatura che fu raggiungibile solo utilizzando una combinazione di combustibili adatti (carbone), forni adeguati e una ventilazione costante in grado di massimizzare la produzione di calore.

Facilità di estrazione

Stagno, oro e argento si presentano comunemente anche in forma nativa, metallo puro non legato ad altri elementi. Lo stesso vale anche per il rame, ma si trova molto più abbondantemente all’interno di minerali come malachite e calcopirite.

Per separare il rame dai minerali che lo contengono occorre usare una fornace in grado di raggiungere almeno i 1089 °C. In passato tuttavia esistevano diversi depositi di rame nativo, come a Cipro e a Creta: poteva essere estratto semplicemente staccando pezzi di metallo dalla roccia.

Il mercurio può essere facilmente estratto dai composti che lo contengono scaldandoli a basse temperature: 500 °C sono sufficienti a separare questo metallo dal resto degli elementi.

Il piombo si trova spesso sotto forma di galena (solfuro di piombo), un minerale descritto da Plinio il Vecchio come “minerale di piombo”. E’ malleabile e fonde facilmente su carbone di legna producendo piccoe sfere di piombo.

La galena può contenere anche argento in percentuali variabili da 1 a 2%: in passato lo si estraeva semplicemente aggiungendo cenere d’ossa durante la combustione della galena per assorbire gli ossidi di piombo. Nell’antichità l’argento fu talvolta considerato più prezioso dell’oro e la galena rappresentò per secoli la principale fonte d’argento.

Rarità

Ad eccezione del ferro, uno dei metalli più diffusi in natura, gli altri sei metalli dell’antichità sono poco comuni o rari. Ma prima della scoperta delle modalità d’estrazione del ferro dai minerali che lo contengono, questo metallo era raro e l’unica fonte di ferro disponibile era quello di origine spaziale (ferro meteoritico).

Lo stagno, fondamentale per creare il bronzo, è un elemento relativamente raro nella crosta terrestre: 2 parti per milione (ppm) contro le 50.000 ppm del ferro, le 50 ppm del rame e le 14 ppm del piombo.

Le fonti di stagno erano rare nell’antichità, rarità che costrinse molti popoli produttori di bronzo ad istituire lunghe e complesse reti commerciali per estrarre la cassiterite (biossido di stagno), un minerale noto ai Greci (che chiamarono Cassiteridi alcune isole ricche di questo minerale) e citato da Plinio il Vecchio come principale fonte dello stagno utilizzato per la produzione del bronzo antico.

Il rame è l’ottavo metallo più abbondante sulla Terra. I suoi minerali sono presenti pressoché ovunque sul pianeta ed è facilmente riconoscibile nella sua forma nativa. Il rame è presente in oltre 160 minerali differenti, ma i più ricchi di questo metallo sono malachite, cuprite, calcopirite e crisocolla.

Il mercurio è un elemento estremamente raro nella crosta terrestre (circa 0,08 parti per milione). Dato che tende a non legarsi con moltissimi elementi che costituiscono la crosta terrestre, i minerali che lo contengono (come il cinabro) possono essere molto concentrati, con percentuali di mercurio fino al 2,5% della massa totale.

L’oro è un metallo relativamente raro (0,005 ppm nella crosta terrestre) che si manifesta prevalentemente in forma nativa principalmente sotto l’aspetto di piccole particelle, schegge o pepite incorporate in roccia come quarzo o pirite.

Anche l’argento è relativamente raro nella crosta terrestre (0,08 ppm) e si manifesta principalmente sotto forma di minerali come la galena. Essendo più reattivo dell’oro, si trova raramente in forma nativa, ragione per cui è stato considerato molto prezioso nei millenni passati: in Egitto veniva valutato più dell’oro fino al XV secolo a.C.

I sette metalli: facili da estrarre e da lavorare

Alla luce di queste informazioni, sembra evidente che la rarità dei metalli utilizzati nell’antichità non fosse un fattore così determinante per il loro impiego su larga scala quanto la loro facilità di manipolazione e il loro basso punto di fusione.

In assenza di analisi chimico-fisiche in grado di determinare l’esatta natura di un elemento, gli antichi contaminavano spesso i metalli che conoscevano con altri metalli a loro ignoti o semplicemente non identificati come tali: le contaminazioni volontarie e involontarie di arsenico nel bronzo antico furono frequenti, ma questo elemento non fu considerato un metallo fino a circa 700 anni fa.

La presenza in forma nativa di metalli come oro, argento e stagno semplificò sicuramente l’estrazione, ma ben presto i nostri antenati elaborarono metodi per estrarre i metalli che conoscevano dai minerali più comuni.

Di certo il basso punto di fusione aiutò nell’impresa: anche i forni utilizzati per la cottura della ceramica erano in grado di fondere metalli come stagno, piombo, mercurio, oro, argento e rame, aprendo il campo alla lavorazione dei metalli a qualunque civiltà conoscesse le tecniche di costruzione di forni efficienti.

Metals of antiquity
A Short History of Metals