铝是如何被发现的？那又是如何从贵族沦为平民的？提炼铝到底有何难度？……
一百多年前，大化学家门捷列夫因编制元素周期表受到沙皇政府的表彰，并获得一个既非金又非银的奖杯。此奖杯虽比黄金轻但比黄金更贵，它是用铝做的。
当时，铝可是金属中的贵族，皇室人员都以拥有它为荣。相传拿破仑三世宴请宾客时，其他人用金杯或银杯，自己独用铝杯，以示其地位尊贵。
拿破仑三世举行宴会时，自己用铝杯。（网络图）
为什么古人如此重视铝？铝是如何被发现的？那又是如何从贵族沦为平民的？提炼铝到底有何难度？……要解答这些问题，得从400多年前的一位医生说起。
未得宝贝先命名 帕拉塞斯是16世纪德国小有名气的医生。除了救死扶伤外，他还喜欢研究各种矿物和金属。一个偶然的机会，他从朋友处得到一块明矾，他对这块无色无味的东西产生了兴趣。“明矾里面应该有一种很贵重的金属。”帕拉塞斯经过多次实验，得出这样的结论。由于当时科学条件所限，他没能分离出这种金属。
明矾（网络图）
转眼到了1807年，英国大科学家戴维通过研究，认为帕拉塞斯用过的明矾（硫酸铝）与矾土（氧化铝）中含有同种未知金属。在他用电解法分离钾和钠成功后，决定乘胜追击，用同样的方法分离矾土中的未知金属。
想法很美好，结果并不妙。戴维的实验失败了。原来，矾土的熔点高达2000度，电解法根本达不到！
与戴维有同一想法的还有瑞典科学家贝采尼乌斯。电解实验同样失败了，他给这种未知金属取了个名字，叫Bauxite，译成中文就是铝土，并撰文发表。
矾土（网络图）
铝土？这名字显得不伦不类，也太low了吧？戴维读到论文后，冒出这样的念头，并决定改个贴切的名字。这好办，明矾的英文是alum，既然这种金属源于明矾，那就叫aluminum，一锤定音。若干年后，清末科学家徐寿引入西方化学时，便首造“铝”字来指代aluminum。
金属“贵族”终现身 戴维为铝命名之后，欧洲科学家多致力于铝的分离实验，希望揭开这种金属的神秘面纱。其中拔得头筹者居然是一位年仅27岁的化学家弗里德里克?维勒。
维勒是德国人，以人工合成尿素闻名于世。1827年的一天，他听到朋友奥斯特抱怨，“我从矾土中提炼出几毫克颜色和光泽都像锡的金属，估计是铝，它易氧化，无法保存。我把提炼方法写进论文，投给了几家杂志，影响都很小，有的杂志社要求提供一克以上的铝和详细实验记录。”
喜欢研究元素的维勒表示接过奥斯特的担子，继续分离该金属。经过一次次的实验，终于设计出了一个分离铝的方法。他先将明矾与碳酸钾进行化学反应；再将它们生成的氢氧化铝进行干燥，并与木炭、油等物体一起放入密闭的锅里加热，从而得到无水氯化铝；最后通过金属钾与无水氯化铝进行化学反应，得到含铂等元素的金属铝粉末。
用明矾制备铝的流程，与维勒分离铝的原理相似。（网络图）
由于当时钾非常昂贵，且制造流程复杂，所以维勒提炼铝的方法没有得到推广及规模化生产。此后若干年，科学家们还在继续为提纯铝而努力。
1854年，法国科学家亨利?德维尔在维勒实验的基础上，用金属钠与无水氯化铝一起反应，终于制得纯度较高的小铝球。经过初步推广，次年全世界的铝产量达到500千克，产地集中在法国。
印有德维尔的邮票。（网络图）
虽然钠比钾便宜一些，但相对其它金属而言还是贵，而且提纯数量有限，所以受到皇室成员的青睐。法国皇帝拿破仑三世除了独自享用铝制酒杯外，还让人打造了一顶赛过黄金冠的铝王冠，常年戴在头上。
当是时，铝是当之无愧的金属“贵族”！
美法青年克难关 金属铝造价居高不下，降低制铝的技术难度和原料成本是当时众多科学家所求。
多年后，两位来自美国和法国的青年科学家终于解决了这个问题，把铝从“贵族”宝座拉了下来。
1886年2月的一天，正在德国柏林大学求学的美国学生马丁?豪尔撰写毕业论文时，对铝的提纯产生了兴趣。在恩师的鼓励下，他把铁矾土融进冰晶石里，并进行电解实验。为了降低冰晶石的熔点，他加了少量的氯化钙，最终制得纯度达98%以上的铝。一个多月后，在大洋彼岸的法国，学生保尔?特?埃罗用相似的方法，同样制得纯度达98%的铝。
这种方法成本低且易操作，很快很到推广。铝的价格开始下滑。1千克铝，由1888年800卢布，降到1卢布。20世纪初，沦为金属“平民”的铝开始走进引工业界大佬们的视线。
为铝提纯和生产做出重要贡献的豪尔和埃罗虽未谋面，却相互倾慕。豪尔荣获柏琴奖时，埃罗不远万里到美国进行祝贺。他们同于1914年逝世，享年51岁。
为发现铝元素做出重要贡献的四位重要科学家。（网络图）
后记
三段科学佳话，终于揭开铝元素的神秘面纱，并将它从金属“贵族”中拉到“平民”队伍，走进千家万户。
金属“平民”铝的运用过程中，最先让世人侧目的是助力航空业发展。1919年，第一架铝制飞机升空，铝从此被人们誉为“带翼的金属”，而那些用重金属做成、主要用于航运的“飞行书柜”也开始向铝制巨型客机转变。随着科学的日益发展，建筑、汽车等工业对原材料在密度、韧性等要求的提高，相对密度小、延展性强的铝金属将有更广阔的发展空间。
铝金属用于飞机，被誉为“带翼的金属”。（网络图）
这些都不算什么。近日，来自美国犹他州立大学和俄罗斯南联邦大学的科学家更是设计出密度非常小的结晶铝材料。据报道，此材料密度只有0.61g/cm3，甚至能漂浮在水面上。可以想象，从金属“贵族”沦落为“平民”的金属铝，未来将为会人类做出更多、更大的贡献！
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【参考资料】
1、图书《金属王国传奇》，作者维列茨基。
2、图书《金属与人类文明》，作者斯特利特。
作者：魏德勇
