内容正文:
化学中考与高中化学系列讲座(七)
我们不一样不一样(1)
----铝和铝的化合物
初中基础知识
很难相信铝曾经比金还贵。
19世纪中叶时,为了给客人们留下深刻的印象,拿破仑三世在国宴上摆出了全套的轻巧铝制餐具。尽管第13号元素铝是地壳中最丰富的金属(含量约为8%),且存在于超过270种不同的矿物中;但由于它对氧的高亲和性及其氧化物和硅化物良好的化学稳定性,使得很长一段时间人们都无法获得单质铝。
直到1827年,德国化学家Friedrich Wöhler制备出第一个纯铝样品,他也是开始研究铝那迷人的物理和化学性质的第一人。
1854年,法国化学家Henri Sainte-Claire Deville (1818–1881) 开发了一种可以大规模制备铝的方法。很快,他又出版了第一本极为全面地描述铝的制造、特性和新兴应用的书籍。
这种新型金属的诱人特性很快被研究清楚,包括低密度、高抗拉强度和延展性、良好的导热导电性,以及卓越的抗腐蚀性。凡尔纳在1865年写成的小说《从地球到月球》中生动地写到:“这种宝贵的金属具有银的洁白、黄金般的坚不可摧、铁的韧性、铜的可熔性以及玻璃的亮度。它易于制造,分布广泛,是大多数岩石的基础成分,且比铁轻三倍,似乎就是为了给我们提供月球炮弹的材料而生。”
但那个时候铝的价格仍与银差不多。高价阻碍了铝的大规模应用,同时也促使人们去寻找一种更经济的制备工艺以替代旧方法。
来源:QUILLIVIC © LA POSTE, 1986
到了1886年,美国人Charles M. Hall与法国人Paul L. T. Héroult几乎同时独立研究出了将氧化铝溶解在熔融冰晶石(Na3AlF6)中并电解以制备铝的方法。著名的德国化学和制药公司拜耳的创始人之子、奥地利化学家Karl Josef Bayer在几年后就开发出了一种从最重要的铝矿石——铝土矿中提取和纯化氧化铝的高效工艺;使Hall–Héroult电解炼铝法变得经济可行。到20世纪60年代早期,铝超越了铜,成为了世界上使用最广泛的有色金属。
铝及其合金的应用范围非常广泛,从建筑和运输行业,到电线、包装材料、炊具和许多其它家庭用品的制造。这一无处不在的金属的另一个重要特性是易于回收利用,这种特性具有重要的经济和环保价值。
将铝二次回收所耗的能量大约仅为从铝土矿中提取新铝金属所消耗能量的百分之五,同时这还可以