El cobre, junto con el oro y la plata, es de los primeros metales utilizados en la Prehistoria, tal vez porque, a veces, aparece en forma de pepitas de metal nativo. El objeto de cobre más antiguo conocido hasta el momento es un colgante oval procedente de Shanidar (Irán), que ha sido datado en niveles correspondientes al 9500 a. C., o sea, a principio del Neolítico, Sin embargo, esta pieza es un caso aislado, ya que no es hasta 3000 años más tarde cuando las piezas de cobre martilleado en frío comienzan a ser habituales. En efecto, a partir del año 6500 a. C., en varios yacimientos se han encontrado piezas ornamentales y alfileres de cobre manufacturado a partir del martilleado en frío del metal nativo, tanto en los Montes Zagros (Ali Kosh en Irán), como en la meseta de Anatolia (Çatal Hüyük, Çayönü o Hacilar, en Turquía).
Varios siglos después se descubrió que el cobre podía ser extraído de diversos minerales (malaquita, calcopirita, etc.), por medio de la fundición en hornos especiales, en los que se insuflaba oxígeno (soplando por largos tubos o con fuelles) para superar los 1000 °C de temperatura. El objeto de cobre fundido más antiguo que se conoce procede de los Montes Zagros, concretamente de Tal-i-Blis (Irán), y se data en el 4100 a. C., junto a él se hallaron hornos de fundición, crisoles e incluso moldes.
La técnica de fundición del cobre es relativamente sencilla, siempre que los minerales utilizados sean carbonatos de cobre extraídos de algún yacimiento metalífero; la clave está en que el horno alcance la temperatura adecuada, lo cual se conseguía inyectando aire soplando o con fuelles a través de largas toberas. Este sistema se denomina «reducción del metal». Se mezclaba el mineral triturado, por ejemplo, malaquita (carbonato de cobre), con carbón de leña. Con el calor las impurezas van liberándose en forma de monóxido y dióxido de carbono, reduciendo el mineral a un cobre relativamente puro; al alcanzar los 1000 °C, el metal se licúa depositándose en la zona inferior del horno. Un orificio en el fondo del horno permite que el líquido candente fluya hacia el exterior, donde se recoge en moldes; parte de la escoria queda en el horno y las impurezas del mineral flotan en el metal fundido, por lo que es fácil eliminarlas con un utensilio llamado escoriador.
Como el cobre podía volver a fundirse muchas veces, éste solía convertirse en lingotes, a veces con una forma peculiar (como los del Mediterráneo oriental, que recuerdan al pellejo de un animal), para luego fabricar diversos objetos por fusión y colado en moldes. El cobre es muy maleable y dúctil, podía martillarse en frío o en caliente, con lo que se duplicaba su consistencia y dureza. En cualquier caso, resultaba imposible eliminar todas la impurezas del cobre, pero, mientras que algunas eran perjudiciales, como el bismuto, que lo hace quebradizo, otras eran beneficiosas, como el arsénico, que reduce la formación de burbujas en su fundición, pues impide la absorción de gases a través de los poros del molde, asegurando un producto de mejor calidad. El cobre con alto contenido natural en plomo es más blando, lo cual puede ser una ventaja para fabricar recipientes por medio del martilleo de una plancha en forma de disco, curvándola en forma cóncava, para elaborar calderos o cuencos; incluso podía ser repujado. Algunos metalurgistas consideran que estos cobres con impurezas beneficiosas son, en realidad, «bronces naturales».
La técnica del cobre no tardó en difundirse por todo el Próximo Oriente, coincidiendo con el nacimiento de las primeras civilizaciones históricas de la zona, principalmente Sumeria y el Antiguo Egipto; pero muchos estudiosos consideran que pudo inventarse en fechas muy parecidas en otras partes del Viejo Mundo. Concretamente en Europa hay un avanzado núcleo calcolítico en los Balcanes que incluye ocasionalmente objetos de cobre fundido entre sus hallazgos del IV milenio a. C. (cultura Gulmenita) y todo parece apuntar hacia una invención local. Durante el siguiente milenio y también con carácter autóctono, se detectan procesos metalúrgicos en poblados fortificados del sur de la península Ibérica, como Los Millares o Vila Nova de Sao Pedro. Estos primeros metales se difundieron por la Europa central y mediterránea durante el III milenio a. C., asociados al vaso campaniforme y a la cerámica cordada.
En Asia central u oriental no puede hablarse de una Edad del Cobre con entidad suficiente, dada su corta duración, ya que el desarrollo de la metalurgia en lugares como la India o China comenzó realmente con el bronce.
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