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铝，曾比金子还贵
◇文∕木华
曾经有一段时期,铝是比黄金还贵重的金属.在法国皇帝拿破仑三世的宴会上,只有王室成员和贵族来宾才能荣幸地用铝匙和铝叉进餐,而地位较低的客人只能使用普通的金制和银制餐具.拿破仑三世为显示自己的富有和尊贵,还令人为他制造了一顶比黄金冠更名贵的王冠———铝王冠.
“危险金属”一度令金银贬值
古代历史学家普利尼讲过一个惊人的故事.大约两千年前的一天,一个陌生人来拜见罗马皇帝泰比里厄斯,献上一只金属杯子,杯子像银子一样闪闪发光,但是分量很轻.这个人说,这种新的金属是他从黏土中提炼出来的.
泰比里厄斯是一个饱食终日、无所用心、目光短浅的暴君.表面上他表示感谢,但实际上他害怕这种光彩夺目的新金属会使他的金银财宝贬值,就下令把这位发明家斩首并毁掉了工厂,从此再也没有人动过提炼这种“危险金属”的念头.这种“危险金属”就是铝.
这个故事的真实性十分值得怀疑.然而在过去相当长的一段时间里,铝是十分罕见的,也是十分珍贵的,这确实是事实.
实际上,铝是地壳中含量最丰富的金属,占整个地壳总质量的7.45%,在全部元素中也仅次于氧和硅,是地壳上铁含量的1.5 倍,铜含量的近4倍.
但是,铝太容易被氧化了,所以在自然界里,铝都是以氧化铝的状态存在,而氧化铝的熔点非常高,大约是2000 多摄氏度,在以前的冶炼状态下很难达到这个熔点,因此虽然铝在自然界中含量十分丰富,人们却无法把它冶炼出来.
到了19 世纪,人们开始摸索出一些冶炼铝的方法.
1827 年,德国化学家维勒通过金属钾与无水氯化铝反应而制得了铝.但是钾太昂贵了！所以根本没有办法用这种方法大规模地制造铝.
到了1854 年,法国人德维尔顺着维勒的思路继续改进,用金属钠与无水氯化铝一起加热,获得了闪耀金属光泽的小铝球.1857 年,全世界铝的年产量仅有750 千克,并且只有法国可以生产.
1855 年,从黏土中提炼出来的铝在巴黎举办的世界博览会上展出,并引起了轰动,它被称为“德维尔的白银”.
当时的法国皇帝拿破仑三世,为显示自己的富有和尊贵,命令官员给自己制造一顶比黄金冠更名贵的王冠———铝王冠.他戴上铝王冠,神气十足地接受百官的朝拜,这曾是轰动一时的新闻.
拿破仑三世在举行盛大宴会时,只有王室成员和贵族来宾能荣幸地用铝匙和铝叉进餐,而地位较低的客人则只能使用普通的金制和银制餐具.那个时候,即使是皇帝也无法给每个来宾提供贵重的铝餐具.
两位廉价炼铝法发明者同年生死
1884 年,在美国奥伯林学院化学系,有一位叫作查尔斯·马丁·霍尔的青年学生,当时他只有21 岁.霍尔打算继续应用英国人戴维早期的思路：把电流通到熔融的金属盐中,以使金属的离子在阴极上沉积下来,从而使金属离子分离出来.
问题的难点在于,氧化铝的熔点很高,大约在2050 摄氏度.经过反复尝试,霍尔发现,向氧化铝中添加冰晶石,可以将纯氧化铝的熔点降低到950 摄氏度.冰晶石在电解温度下不被分解,并有足够的流动性,这样就有利于电解的进行.
几年繁复的工作后,霍尔在1886 年2 月23 日得到了他的第一个样本.开始他只能制备出球粒状的铝,后经不懈努力,最终得到了铝锭.1886 年7 月9 日,霍尔为他的方法申请了第一个专利.
廉价炼铝方法的发明,使铝这种在地壳中含量丰富的元素,从此成了为人类提供多方面重要用途的材料.而发明家霍尔,当时还不满23 周岁,这年12 月6 日才是他的23 岁生日.无巧不成书,一位与霍尔同龄的法国化学家埃鲁,也在这年稍晚些时候发明了相同的炼铝法.
霍尔与埃鲁各在遥远的两大洲,同年来到人世（1863 年）又同年发明了电解炼铝法（1886 年）.虽然他们之间曾一度发生了专利权的纠纷,但后来却成为莫逆之交.或许是上天的旨意,1914 年,这两位科学家又于同一年相继去世.
后来,奥地利人卡尔·约瑟夫·拜尔改进了霍尔·埃鲁法,用氧化物和硅酸盐再次清洗铝土矿,这就是目前工业制铝的拜尔法.
电解法需要消耗大量的电,欧洲第一个用电解法生产锅的工厂建造在瑞士诺伊豪森附近的莱茵瀑布旁边.因为瀑布也是一种廉价的动力.
铝被誉为“带翼的金属”
铝这种“从黏土中提炼出来的银”的出色性能早已人所共知.铝是最轻的金属之一,其导热和导电性仅次于银、金和铜.在通常条件下,这种金属有良好的化学稳定性.它还具有良好的塑性,能被辗压成仅仅3 微米厚的铝箔,或拉成比蜘蛛丝还要细的丝.不过,铝的强度性能不太好,这一弱点促使科学家们去探寻如何使它变得更强韧而又不削弱其良好性能的方法.
20 世纪初,德国化学家威姆成功试制了一种比铝坚硬的含铜、镁和锰的铝基合金,淬火能使这种合金更坚硬,他的方法也取得了专利权.不久他把专利权卖给了一家德国公司,这家公司在1911 年生产了第一批新合金,命名为“杜拉铝”.这是用杜莱恩镇命名的,因为这个城镇最早从事铝合金的工业性生产.后来,这种合金被称之为“硬铝”.
1919 年,人们用铝造出了第一架飞机,从此以后,铝的命运就牢固地与飞机制造业联系在一起了.铝被誉为“带翼的金属”是当之无愧的,铝把原来的“飞行书柜”一举变成了现代的巨型客机.但是,在那些年里,硬铝仍然供不应求,因此,许多轻型飞机仍然用木材制造.
西晋古墓竟发现铝制品
在一百多年后的今天,用电解法以外的其它方法生产铝仍是不可思议的.然而有个奥秘却使科学家们几乎绞尽了脑汁.
1953 年3 月,南京博物馆在江苏宜兴发掘了西晋周处墓.墓的主人周处逝世于西晋元康七年（公元297 年）.周处是西晋的著名军事将领,年少时纵情肆欲,为祸乡里,后来浪子回头,改过自新,留下“周处除三害”的传说.周处的坟墓中出土了一件金属带饰.1957 年第4 期《考古》学报公布了这件金属带饰的化学分析结果,分析报告中说：“金属带饰内层合金的成分为,铝85%,锰5%,是以铝为主要成分的合金.”
这件事简直令人不可思议,公元3 世纪,人们从哪里得来的铝？那时候的人所掌握的唯一有关电的知识只有大自然的闪电,而把闪电付诸应用是不可想象的.当时有人认为,对此唯一可能的假设是：早在那个遥远的时代,人们就已经掌握了某种生产铝的方法,遗憾的是这种方法后来失传了.不过,1972 年第4期《考古》杂志发表了夏鼐的文章,文章认为,周处墓中的金属带饰是后人带入的混入物,不是西晋墓中的原物.
（老魏摘自《奥秘》2017 年第7 期）
曾比金子还贵论文范文结:
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