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      【百科】鋁的故事——曾經(jīng)的金屬貴族

      2014年08月20日 9:51 13459次瀏覽 來源:   分類: 金屬器皿

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        一、曾經(jīng)當(dāng)過金屬中的貴族
        有這么一個(gè)故事,傳說在古羅馬,一天,一個(gè)陌生人去拜見羅馬皇帝泰比里厄斯(Tiberius),獻(xiàn)上一只金屬杯子,杯子象銀子一樣閃閃發(fā)光,但是分量很輕。它是這個(gè)人從粘土中提煉出的新金屬。但這個(gè)皇帝表面上表示感謝,心里卻害怕這種光彩奪目的新金屬會(huì)使他的金銀財(cái)寶貶值,就下令把這位發(fā)明家斬著。從此,再也沒有人動(dòng)過提煉這種"危險(xiǎn)金屬"的念頭,這種新金屬就是現(xiàn)在大家非常熟悉的鋁。
        在19世紀(jì)以前,鋁被認(rèn)為是一種希罕的貴金屬,價(jià)格比黃金還要貴。當(dāng)一個(gè)歐洲君主買了一件有鋁鈕扣的衣服時(shí),他就瞧不起那些買不起這種奢侈品的其它君主。而沒有鋁鈕扣衣服的君主,又是多么渴望有朝一日自己也能穿上這種帶鋁鈕扣的衣服。
        在法國拿破侖三世統(tǒng)治時(shí)期,就曾經(jīng)發(fā)生過現(xiàn)在看來很好笑的一件事情。在一個(gè)國王舉辦的盛宴上,只有王室成員和貴族來賓才能榮幸地用鋁匙和鋁叉用餐。當(dāng)然,被傷了臉面的客人們是無論如何吃不好這頓盛餐的了。此外,為了讓其他國王對(duì)自己產(chǎn)生羨慕和妨忌,他花了大量資金讓他的警衛(wèi)部隊(duì)的衛(wèi)士穿上鋁胸甲,因備有鋁鎧甲的確太昂貴了,其他國王無能為力。
        俄羅斯作家車爾尼雪夫斯基(Chernyshevsky)曾在他的小說《怎么辦》1863年中寫到:終有一天,鋁將代替木材,甚至可能代替石頭。看,這一切是多么奢侈,到處都是鋁。1889年,當(dāng)門捷列夫在倫敦時(shí),為了表彰他的偉大勛業(yè),他被贈(zèng)予一件貴重獎(jiǎng)品──用金和鋁制作的天平。
        其實(shí),這些都不足為奇,因?yàn)殇X的價(jià)值貴賤,完全取決于煉鋁工業(yè)的水平。隨著鋁產(chǎn)量的增加,鋁價(jià)也就下降。1854年,1公斤鋁需1200盧布,而到了十九世紀(jì)末就降到1盧布。顯然,珠寶商人已經(jīng)對(duì)鋁完全失去了興趣,但是,鋁卻立即吸引了整個(gè)工業(yè)界。
        1818年,用鋁合金造出了第一架飛機(jī),從此以后,鋁的命運(yùn)就牢固地與飛機(jī)制造業(yè)聯(lián)系在一起了。鋁被譽(yù)為"帶翼的金屬"。


        二、鋁的發(fā)現(xiàn)
        古代,人們曾用一種稱為明礬(意思是結(jié)合)的礦物作染色固定劑。俄羅斯第一次生產(chǎn)明礬的年代可追溯到八至九世紀(jì)。明礬用于染色業(yè)和用山羊皮鞣制皮革。
        中世紀(jì),在歐洲有好幾家生產(chǎn)明礬的作坊。
        16世紀(jì),德國醫(yī)生兼自然科學(xué)歷史學(xué)家帕拉塞斯(Parace/sus P.A.T.1949-1541)在鋁的歷史上寫下了新的一頁。他研究了許多物質(zhì)和金屬,其中也包括明礬(硫酸鋁),證實(shí)它們是"某種礬土鹽"。這種礬土鹽的一種成分是當(dāng)時(shí)還不知道的一種金屬氧化物,后來叫做氧化鋁。
        1757年,德國化學(xué)家馬格拉夫(Marggraf.A.S.1709-1937)終于能夠分離"礬土"了。這正是帕拉塞提到過的那種物質(zhì)。但是,直到1807年,英國的戴維才把隱藏在明礬中的金屬分離出來,用電解法發(fā)現(xiàn)了鉀和鈉,卻沒能夠分解氧化鋁。瑞典化學(xué)家貝采尼烏斯進(jìn)行了類似的實(shí)驗(yàn),但是失敗了。不過,科學(xué)家還是給這種含糊不清的金屬取了一個(gè)名字。開始貝采尼烏斯稱它為"鋁土"。后來,戴維又改稱它為鋁。這是一個(gè)奇怪的現(xiàn)象,在沒提煉出純鋁時(shí),鋁就有了自己的名字。
        1825年,丹麥科學(xué)家奧斯特發(fā)表文章說,他提煉出一塊金屬,顏色和光澤有點(diǎn)象錫。他是將氯氣通過紅熱的木炭和鋁土(氧化鋁)的混合物,制得了氯化鋁,然后讓鉀汞齊與氯化鋁作用,得到了鋁汞齊。將鋁汞齊中的汞在隔絕空氣的情況下蒸掉,就得到了一種金屬。現(xiàn)在看來,他所得到的是一種不純的金屬鋁。因刊登文章的雜志不出名,奧斯特又忙于自己的電磁現(xiàn)象研究,這個(gè)實(shí)驗(yàn)就被忽視了。二年后,提煉鋁的榮譽(yù)就歸于德國年青的化學(xué)家維勒(Wohler.F.1800-1882)。
        奧斯特與維勒是朋友,他把制備金屬鋁的實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果告訴維勒,并說打算不再繼續(xù)做提煉鋁的實(shí)驗(yàn)。而維勒卻很感興趣。他開始重復(fù)奧斯特的實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)鉀汞齊與氯化鋁反應(yīng)以后,能形成一種灰色的熔渣。當(dāng)將熔渣中所含的汞蒸去后,得到了一種與鐵的顏色一樣的金屬塊。把這種金屬塊加熱時(shí),它還能產(chǎn)生鉀燃燒時(shí)的煙霧。維勒把這一切寫信給了貝采里烏斯,告知重復(fù)了奧斯特的實(shí)驗(yàn),但制不出金屬鋁,這不是一種制備金屬鋁的好方法。
        于是,維勒從頭做起,設(shè)計(jì)自己提煉鋁的方法。他將熱的碳酸鉀與沸騰的明礬溶液作用,將所得到的氫氧化鋁經(jīng)過洗滌和干燥以后,與木炭粉、糖、油等混合,并調(diào)成糊狀,然后放在密閉的坩堝中加熱,得到了氧化鋁和木炭的燒結(jié)物。將這種燒結(jié)物加熱到紅熱的程度,通入干燥的氯氣,就得到了無水氯化鋁。然后將少量金屬鉀放在鉑坩堝中,在它的上面覆蓋一層過量的無水氯化鋁,并用坩堝蓋將反應(yīng)物蓋住。當(dāng)坩堝加熱后,很快就達(dá)到了白熱的程度,等反應(yīng)完成后,讓坩堝冷卻,把坩堝放入水中,就發(fā)現(xiàn)坩堝中的混合物并不與水發(fā)生反應(yīng),水溶液也不顯堿性,可見坩堝中的反應(yīng)物之一──金屬鉀已經(jīng)完全作用完了。剩下的混合物乃是一種灰色粉末,它就是金屬鋁。1827年末,維勒發(fā)表文章介紹了自己提煉鋁的方法。當(dāng)時(shí),他提煉出來的鋁是顆粒狀的,大小沒超過一個(gè)針頭。但他堅(jiān)持把實(shí)驗(yàn)進(jìn)行下去,終于提煉出了一塊致密的鋁塊,這個(gè)實(shí)驗(yàn)用去了他十八年念頭。此外,他還用相同的方法制得了金屬鈹。
        由于維勒是最初分離出金屬鋁的化學(xué)家。在美國威斯汀豪斯實(shí)驗(yàn)室曾經(jīng)鑄了一個(gè)鋁制的維勒掛像。

      責(zé)任編輯:三金

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