金属铝史话

詹可义

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，用铝做了一顶头盔，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1 000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%，还有其他微量的硅、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。

1824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NaA1C14电解制得了金属铝。

1886年，同为23岁的美国青年霍尔和法国青年埃罗各自独立地发明了改進电解制铝的相同的方法；将氧化铝（A12O3）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，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，可以部分替代铜做导线。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。

编辑/张烨