神秘之“鋁”

陳信男

鋁是地殼中含量最多的金屬元素，是位居第二的鐵的１．５倍。可就是這種在隨便抓起的一把泥土都有可能存在的東西，在人類的“發(fā)現(xiàn)之旅”中卻遲遲不肯現(xiàn)身。與在地殼中含量僅為鋁的１／４的銅相比，鋁的發(fā)現(xiàn)遲到了數(shù)千年之久，原因是自然狀態(tài)的銅廣泛存在，而鋁由于性質(zhì)極為活潑，在自然界幾乎就不可能成為自然元素。

在絕大多數(shù)關(guān)于發(fā)現(xiàn)鋁的故事中，功勞簿上通常是寫著這兩個名字：奧爾斯德和韋勒。他們都是歐洲人，前者來自丹麥，后者來自德國。1824年（一說是1825年），奧爾斯德將氯化鋁用鉀汞齊還原，把鋁從礦石中替換出來，得到了雜質(zhì)很多的金屬鋁。1827 年韋勒用金屬鉀直接從氯化鋁中離析出質(zhì)量較純的鋁，并說明了鋁的很多性質(zhì)。因此，現(xiàn)在多數(shù)化學(xué)家都認(rèn)為韋勒才是鋁的真正發(fā)現(xiàn)者，而奧爾斯德“更像是做了些工作的助手”。

發(fā)現(xiàn)鋁的過程，寫入教科書中，“成為一段真實(shí)的歷史”，沒人提出異議。然而，在１００多年之后，深埋于泥土之中的歷史卻跟教科書中的歷史開起了玩笑。在我國江蘇省宜興縣發(fā)掘的一座古墓中，考古工作者們居然找到了一塊神秘的金屬小殘片，后經(jīng)化學(xué)家們分析，小殘片是以鋁為主要成分的合金。這座墓的主人生活在西晉時期，距今已經(jīng)有1600年歷史。無獨(dú)有偶，同樣不可思議的事情也發(fā)生在甘肅省的張家川。在一座戰(zhàn)國墓葬中，出土了一批依然閃耀著金屬光澤的“鋁合金”。

關(guān)于到底是誰最早發(fā)現(xiàn)了鋁，開始出現(xiàn)不同的聲音。或許有人會說，在我國兩處古墓中發(fā)現(xiàn)的只是“鋁合金”，不能算是真正的鋁，說不定古人就是直接拿鋁礦石煉出來的呢。這樣的推測和質(zhì)疑其實(shí)毫無道理，也不合邏輯。鋁之所以在地殼中很難以自然狀態(tài)存在，是因?yàn)闃O易與氧結(jié)合，生成三氧化二鋁，即氧化鋁。我們所說的鋁礦石，主要成分就是氧化鋁。要想讓鋁與其他金屬形成合金，同樣少不了“煉鋁”這個過程，即把氧化鋁“還原”為金屬鋁。而這一過程一旦產(chǎn)生，便可認(rèn)為像奧爾斯德和韋勒一樣，發(fā)現(xiàn)了鋁。

在科技水平非常有限的古代，人們冶煉金屬的方法很單一，通常是采用“碳還原法”，即火煉。由于鋁與氧結(jié)合極為緊密，這種方法用來冶煉銅或者鐵有效，但想要依樣畫葫蘆從鋁礦石中把鋁“提取出來”，根本不可能。因此，從古墓中出土的“鋁合金”，被很多人列為懸案，稱之為神秘之“鋁”。事實(shí)的確如此，至少直到現(xiàn)在，并沒有誰能夠告訴我們，遠(yuǎn)在西晉和戰(zhàn)國時期的人們，是如何煉出鋁來的。有人認(rèn)為，古人在煉鐵或“煉仙丹”時，由于誤打誤撞恰好滿足了某些條件，從氧化鋁中還原出一些鋁來也是有可能的。然而，持這種說法的人無法解釋某些條件的具體內(nèi)容，也無法解釋怎樣才能“不小心”產(chǎn)生這些條件。

那么還有沒有另外的可能呢？應(yīng)該說，古代的人還是有可能搞到一些自然狀態(tài)的鋁的。雖說鋁在地殼中很難以自然元素的狀態(tài)存在，不過并非絕對。１９７８年，蘇聯(lián)的科學(xué)家就在西伯利亞的巖漿巖中首次發(fā)現(xiàn)了自然鋁，雖然只是直徑僅為１毫米的一小塊鋁薄片，但還是引起了巨大的轟動，同時也證明了“自然界中不存在自然鋁”的說法是錯誤的。蘇聯(lián)人的意外發(fā)現(xiàn)很快引起了一系列連鎖反應(yīng)，或許是因?yàn)槿藗冇辛藢ふ易匀讳X的意識，世界上很多國家都相繼傳來發(fā)現(xiàn)自然鋁的消息，其中尤以我們國家最為突出。

我國最早發(fā)現(xiàn)自然鋁身影，是在廣西賀縣，時間是１９８３年。之后不久，貴州一個氧化帶礦床中也發(fā)現(xiàn)了自然鋁。另外，在河北、湖南、廣東、北京等地，自然鋁也紛紛現(xiàn)身。說是無處不在可能有些夸張，但是對于一種難尋蹤跡的稀罕物而言，在很多地方都有發(fā)現(xiàn)，不得不說是個奇跡。雖然每次發(fā)現(xiàn)的數(shù)量都極少，但在目前所知情況下，我國也可以說是一個“有著豐富自然鋁”的國家了。基于這個前提，我國一些古墓中存在“鋁合金”似乎可以有新的解釋了。也就是說，古代人在采集礦石的時候，意外得到一些自然鋁也并不是不可能。甘肅張家川出土的“鋁合金”居然是一批，也好解釋，那可能是當(dāng)?shù)厝朔浅ｋy得地撞上了比較多的自然鋁。

自然鋁的發(fā)現(xiàn)，讓古墓中的神秘之“鋁”有了一個柳暗花明的結(jié)局，然而另一個問題卻又把人們給困擾住了，那就是自然鋁的形成機(jī)理。在理論上，自然鋁幾乎不可能存在。現(xiàn)在一般認(rèn)為，自然鋁的形成與巖漿活動密切相關(guān)。鋁氧化物在巖漿條件下，經(jīng)過一系列復(fù)雜的反應(yīng)，最終還原成自然鋁。不過這也只是一種假設(shè)，科學(xué)家還沒辦法在實(shí)驗(yàn)室里模擬出這個形成過程。另一種說法是，當(dāng)鋁氧化物遭遇火山爆發(fā)或者巖漿活動時，與之伴生的硫化物在特殊的化學(xué)環(huán)境下產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，從而催生自然鋁。

編輯/梁宇清