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第27章 寻找炼铝法中的两次巧合

社会上有一种旧习,常以拥有多少金、银、珠、宝来炫耀自已的豪富。但在1850年后的二三十年中,现在看来极为普通的金属铝,也曾加入了这四大财宝的行列,被人们当着珍贵的一种奢侈品。法国皇帝拿破仑第三在宴会上用过铝制的餐叉;泰国国王把心爱的怀表配上铝制的链条。1855年,巴黎举行的世界商品博览会上,把一小块铝跟最珍贵的宝石放在一起,叫它是“来自黏土的白银”,而铝在当时的身价,比真的银还要高好多倍,甚至有钱的帝王贵族,也不一定都能买到它。

铝能有那样一段辉煌的身世,主要是历史的原因造成的。

铝是地壳中含量最多的金属元素,几乎占所有金属元素的三分之一,它的化学性质很活泼,更没有金、银那样耐腐蚀,而曾经一度那样珍贵,完全是由于开始时生产金属铝实在太难,又因它有银样的光泽,表面有细密的氧化层,能起很好的保护作用,质地很软易于加工,这就使它的商品价值一时高得令人难以置信了。

人们早先并不知道自然界有铝,而是把它的氧化物当成一种不能再分的土叫做矾土。因为当时只能得到钙、镁、铝的氧化物,又不知这些氧化物的成分,只能根据它的性质或来源的不同,分别叫做“碱土”、“苦土”和“矾土”。拉瓦锡就是把这些“土”和当时已知的其他元素同列在一张表上,认为它们也应该算是元素。

后来,有人用电解的方法,从氧化物中制出金属的钙和镁(1808年),但是电解矾土(氧化铝),却未能达到预期的结果。

矾土几乎处处都能找到,根据纯度和所含杂质不同,有很多品种。如用来烧制瓷器的高岭土等,就是质量较好的矾土。矾土的主要成分是氧化铝,其中还含有二氧化硅。用明矾为原料,可以制出纯净的氧化铝,当是最好的矾土了。这种极容易得到的物质,性格就是那样的倔强,让人难以摸透它的底细,也就特别招人入迷。

人们尝试着炼铝,在简单的电解法失败后转而改用化学反应的方法。用木炭、水银、金属钾等物质,还使用了有毒性的氯气,反应的容器动用了贵金属铂制成的坩埚。各种各样的炼铝实验,一直做到1854年,终于有了一些真正的铝粉能够熔成一个小铝球。

在有意识用化学方法试制铝的人中,德国的化学家维勒所下的工夫最多。他的多才多艺,在1828年用无机物合成尿素,是第一个用人力制出有机化合物的化学家。几乎跟合成尿素同时,他开始了炼铝的研究工作,用了20多年的时间,才在1854年凑够勉强铸成小锭的金属铝,并较全面的研究了金属铝的化学性质。

有趣的是同在1854年,一位法国化学家德维尔实验时,意外地获得了银光闪亮的小铝球。他本想研究铝在化合物中,有没有比+3价更低的价态,就把无水三氯化铝跟金属钠一起加热,结果3价的铝被还原成金属铝了。

德维尔制铝最初所用的金属钠,售价高达几千法郎一公斤,这样制成的铝不是珍宝却要贵似珍宝了。要使铝的生产工业化,当时的办法就在于改进钠的生产降低它的价格,这项研究得到了拿破仑第三的政府财政资助,但生产出的铝价格仍然相当高昂。

金属铝质轻,容易进行铸造和模压加工,在一般的环境中,表面能长久保持金属光泽,又有很好的导电传热性能,必然有很高的使用价值。因此,寻求新的炼铝方法也就成了很多人的奋斗目标了,终于又出现了一个奇迹。

1886年,两个同龄人,一个是21岁的美国人豪尔,另一个是法国人埃罗,分别在不同的地方,发明了相同的工业化炼铝方法。

前面提到1854年,两位同时制得了铝的化学家维勒和德维尔,后来他们成了好朋友。德维尔实现了铝的规模生产,就用铝铸制了一枚纪念章,上面刻有维勒的全名和“1827”的年代,赠送给维勒本人,以表示对维勒在炼铝研究工作上的肯定。

那两位年轻人,当时都各自在国内修读大学,豪尔的教师正好是维勒的学生,而埃罗早年就读过了德维尔制铝的学术报告。一个在教师鼓励下,用自制的电池做电解实验,一个在前人文章的启发下,用自家工厂里的发电机做电解实验。最后铝的工业生产,用的还是电解的方法,并且一直用到现在。这两位年轻人,又因为在炼铝方法上的巧合,成了很要好的朋友。两人同龄、同业、而且又同寿,可惜都只活到51岁。

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