Après l’âge de la pierre, la société humaine est entrée dans l’âge de bronze, puis dans l’âge du fer. Le bronze, un alliage de cuivre et d’étain, était utilisé pour fabriquer des objets rituels, des récipients et des outils agricoles. Le fer, plus dur que le cuivre, était principalement utilisé pour fabriquer des outils et des armes. L’âge de bronze en Chine a commencé au moins vers 1600 avant J.-C., sous la dynastie Shang, tandis que l’âge du fer a prospéré pendant la dynastie des Printemps et des Automnes (vers 500 avant J.-C.), soit un écart de plus de 1 000 ans. Cependant, dans la croûte terrestre, le fer représente environ 5,6 % de la masse, tandis que le cuivre est beaucoup moins abondant, avec une concentration de seulement 0,006 %. On dit que la rareté fait augmenter la valeur, et même de nos jours, le prix du cuivre est plus élevé. Alors pourquoi les artisans de l’Antiquité ont-ils d’abord utilisé des objets en cuivre, puis en fer ?
Deux facteurs au moins ont contribué à cette situation historique. Le premier est le point de fusion des matériaux. La métallurgie nécessite d’abord de faire fondre le métal. Le point de fusion du cuivre est d’environ 1083 °C, bien inférieur à celui du fer (1535 °C), et celui des alliages de bronze est encore plus bas. Obtenir des températures élevées était difficile dans l’Antiquité, et même aujourd’hui, cela nécessite une grande dépense d’énergie. La flamme du charbon ordinaire atteint difficilement la température de fusion du fer sans l’aide d’un soufflet. Selon les historiens, l’invention du soufflet en Chine remonte à peu près à 500 avant J.-C., époque à laquelle le fer a commencé à se répandre.
Le second facteur est la réactivité des métaux. La réactivité est une propriété chimique des métaux. Dans la nature, les métaux sous forme élémentaire sont généralement peu réactifs, comme l’or, qui est un métal très peu réactif. En revanche, les métaux sous forme de composés sont considérés comme réactifs, comme le sodium dans le sel (chlorure de sodium). Le cuivre est également un métal peu réactif, et il est relativement facile de le réduire. Le fer, en revanche, est beaucoup plus réactif que le cuivre, ce qui rend sa réduction plus difficile. La réduction consiste à restaurer le métal sous sa forme élémentaire, c’est-à-dire à extraire le métal pur d’un composé.
Peut-être que le cuivre était initialement « caché » sous forme de composé dans la malachite. Les anciens auraient accidentellement utilisé de la malachite pour construire des fours, puis y auraient ajouté du bois, ce qui aurait permis d’obtenir le premier cuivre métallique. En revanche, la métallurgie du fer n’était pas aussi simple.