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元素发现史:铝元素

来源:未知作者:周广 点击:所属专题: 元素发现史 铝元素

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铝在历史上曾非常稀有,因而也极其贵重。100多年前,为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献,英国皇家学会不惜重金制作了一个比黄金还要贵重的奖杯──铝杯,赠送给门捷列夫。法国皇帝拿破仑三世为了显示自己的尊贵,用铝作了一顶头盔,成为轰动一时的新闻。每逢盛大国宴,

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铝在历史上曾非常稀有,因而也极其贵重。100多年前,为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献,英国皇家学会不惜重金制作了一个比黄金还要贵重的奖杯──铝杯,赠送给门捷列夫。法国皇帝拿破仑三世为了显示自己的尊贵,用铝作了一顶头盔,成为轰动一时的新闻。每逢盛大国宴,别人都用银制餐具,而他独自使用一套铝制餐具。这都说明在100多年前,铝是一种极其昂贵的“稀有金属”。

其实,地壳中铝并非稀有,恰恰相反,铝是地壳中含量最多的金属元素,占地壳总量的7.45%,比第二位的铁元素差不多多一倍。随便抓一把泥土,里面就可能有许多的铝(三氧化二铝)。长石、云母、高岭土、铝土矿等含铝的化合物广泛存在于沙滩、泥土和岩石中。但由于铝的化学性质活泼,不易还原,因而铝的冶炼比较困难,故铝的利用比金、银、铜、铁等晚得多。

一般认为地球上没有天然铝。但是,1953年,江苏宜兴发掘的晋代名将周处的墓穴中,发现他的遗骨腰部有一金属腰带,经鉴定为由含铝85%的铝合金制成,这使全世界大吃一惊,并形成对立的两派意见:一派认为中国人当时就知道炼铝的方法,比西方早1000多年,不过后来失传了;一派认为根据当时科技发展的状况,人类绝不可能炼出铝来,怀疑其中“有诈”。1978年,苏联科学家在西伯利亚发现了天然铝,含量高达98%,但这一发现未得到公认。1983年4月,我国广西某花岗岩层中又发现了天然铝,因其与石英共生,排除了外界带入的可能,它含铝96.47%,铜1.538%,还有其它微量的硅、镁、铁元素。这个结果得到了国际新矿物委员会的认可,因此可以说,周处的腰带来自天然铝。不过这一问题直到目前科学界还未最后统一认识。然而有一点可以肯定:自然界即使存在天然铝也是罕见的,人类要大规模地使用铝,还是得从铝的矿物中进行提炼。

1924年,丹麦人奥斯特制得氯化铝后,把它与钾汞一起加热,首次制得不纯的金属铝。1827年,德国化学家维勒改进了奥斯特制氯化铝的方法,并将金属钾与氯化铝共热后的生成物倒入水中,得到了银灰色的铝粉。经长期继续实验,他终于在1845年制得了一块致密的铝块。1854年法国化学家德维尔将他制得的化合物NaAlC14(氯化铝钠)与过量的金属钠共热,首次小规模地生产出了金属铝的工业产品,质地较纯,价格还是比黄金贵。但他把金属铝的发现归功于维勒。同年,德维尔和德国化学家本生,各自将熔融的NaACl4电解制得了金属铝。

1886年,同为23岁的美国青年霍尔(C.M. Hall)和法国青年埃罗(P. L. Heroalt)各自独立地发明了改进电解制铝的相同的方法;将氧化铝(Al2O3)溶解在熔融的冰晶石(Na3AlF6)中进行电解(电解液温度接近1 000 ℃)。此法投产后,金属铝的产量迅速增长,价格则大幅度下降。从此,金属铝告别了首饰店,走进了人们的日常生活中,而更重要的是应用到许多重要的工业之中。

为纪念美国青年化学家霍尔发明了电解制铝法,在霍尔的母校俄柏林大学的校园里,至今矗立着他的铝铸像,全校师生引以为荣;而在美国制铝公司的展柜里至今还陈列着他制得的第一批铝粒。

今天,铝的产量仅次于钢铁。铝及其合金已成为现代文明不可缺少的金属材料。铝之所以不可缺少,是因为它有独特的性能。铝的特点是密度小,其合金的强度足以代替钢铁,因此广泛用于航空工业。我国第一颗人造卫星“东方红”Ⅰ号的外壳全部用铝及其合金制成。美国的“阿波罗”11号宇宙飞船所用金属材料中,铝及其合金占75%左右。可以说人类送上天空的金属中,铝是最多的。铝可以压成薄的铝箔,用作包装材料。纯铝的导电性很好,可以部分替代铜作导线。铝的表面在空气中被氧化后,生成一层薄薄的氧化膜,它非常致密,能防止里面的铝继续被氧化。铝没有磁性,不怕浓硝酸和冷浓硫酸,因为它可以被二者钝化。

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