詹可義

鋁在歷史上曾非常稀有，因而也極其貴重。100多年前，為了表彰門捷列夫?qū)瘜W的杰出貢獻，英國皇家學會不惜重金制作了一個比黃金還要貴重的獎杯──鋁杯，贈送給門捷列夫。法國皇帝拿破侖三世為了顯示自己的尊貴，用鋁做了一頂頭盔，成為轟動一時的新聞。每逢盛大國宴，別人都用銀制餐具，而他獨自使用一套鋁制餐具。這都說明在100多年前，鋁是一種極其昂貴的“稀有金屬”。

其實，地殼中鋁并非稀有，恰恰相反，鋁是地殼中含量最多的金屬元素，占地殼總量的7.45%，比第二位的鐵元素差不多多一倍。隨便抓一把泥土，里面就可能有許多的鋁（三氧化二鋁）。長石、云母、高嶺土、鋁土礦等含鋁的化合物廣泛存在于沙灘、泥土和巖石中。但由于鋁的化學性質(zhì)活潑，不易還原，因而鋁的冶煉比較困難，故鋁的利用比金、銀、銅、鐵等晚得多。

一般認為地球上沒有天然鋁。但是，1953年，江蘇宜興發(fā)掘的晉代名將周處的墓穴中，發(fā)現(xiàn)他的遺骨腰部有一金屬腰帶，經(jīng)鑒定為由含鋁85%的鋁合金制成，這使全世界大吃一驚，并形成對立的兩派意見：一派認為中國人當時就知道煉鋁的方法，比西方早1 000多年，不過后來失傳了；一派認為根據(jù)當時科技發(fā)展的狀況，人類絕不可能煉出鋁來，懷疑其中“有詐”。1978年，蘇聯(lián)科學家在西伯利亞發(fā)現(xiàn)了天然鋁，含量高達98%，但這一發(fā)現(xiàn)未得到公認。1983年4月，我國廣西某花崗巖層中又發(fā)現(xiàn)了天然鋁，因其與石英共生，排除了外界帶入的可能，它含鋁96.47%，銅1.538%，還有其他微量的硅、鎂、鐵元素。這個結(jié)果得到了國際新礦物委員會的認可，因此可以說，周處的腰帶來自天然鋁。不過這一問題直到目前科學界還未最后統(tǒng)一認識。然而有一點可以肯定，自然界即使存在天然鋁也是罕見的，人類要大規(guī)模地使用鋁，還是得從鋁的礦物中進行提煉。

1824年，丹麥人奧斯特制得氯化鋁后，把它與鉀、汞一起加熱，首次制得不純的金屬鋁。1827年，德國化學家維勒改進了奧斯特制氯化鋁的方法，并將金屬鉀與氯化鋁共熱后的生成物倒入水中，得到了銀灰色的鋁粉。經(jīng)長期繼續(xù)實驗，他終于在1845年制得了一塊致密的鋁塊。1854年法國化學家德維爾將他制得的化合物NaAlC14（氯化鋁鈉）與過量的金屬鈉共熱，首次小規(guī)模地生產(chǎn)出了金屬鋁的工業(yè)產(chǎn)品，質(zhì)地較純，價格還是比黃金貴。但他把金屬鋁的發(fā)現(xiàn)歸功于維勒。同年，德維爾和德國化學家本生，各自將熔融的NaA1C14電解制得了金屬鋁。

1886年，同為23歲的美國青年霍爾和法國青年埃羅各自獨立地發(fā)明了改進電解制鋁的相同的方法；將氧化鋁（A12O3）溶解在熔融的冰晶石（Na3AlF6）中進行電解（電解液溫度接近1 000 ℃）。此法投產(chǎn)后，金屬鋁的產(chǎn)量迅速增長，價格則大幅度下降。從此，金屬鋁告別了首飾店，走進了人們的日常生活，而更重要的是應用到許多重要的工業(yè)之中。

為紀念美國青年化學家霍爾發(fā)明了電解制鋁法，在霍爾的母校俄柏林大學的校園里，至今矗立著他的鋁鑄像，全校師生引以為榮；而在美國制鋁公司的展柜里至今還陳列著他制得的第一批鋁粒。

今天，鋁的產(chǎn)量僅次于鋼鐵。鋁及其合金已成為現(xiàn)代文明不可缺少的金屬材料。鋁之所以不可缺少，是因為它有獨特的性能。鋁的特點是密度小，其合金的強度足以代替鋼鐵，因此廣泛用于航空工業(yè)。我國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅Ⅰ號”的外殼全部用鋁及其合金制成。美國的“阿波羅11號”宇宙飛船所用金屬材料中，鋁及其合金占75%左右。可以說人類送上天空的金屬中，鋁是最多的。鋁可以壓成薄的鋁箔，用作包裝材料。純鋁的導電性很好，可以部分替代銅做導線。鋁的表面在空氣中被氧化后，生成一層薄薄的氧化膜，它非常致密，能防止里面的鋁繼續(xù)被氧化。鋁沒有磁性，不怕濃硝酸和冷濃硫酸，因為它可以被二者鈍化。

編輯/張燁