鋁，曾比金子還貴重

木華

曾經有一段時期，鋁是比黃金還貴重的金屬。在法國皇帝拿破侖三世的宴會上，只有王室成員和貴族來賓才能榮幸地用鋁匙和鋁叉進餐，而地位較低的客人只能使用普通的金制和銀制餐具。拿破侖三世為顯示自己的富有和尊貴，還令人為他制造了一頂比黃金冠更名貴的王冠———鋁王冠。

“危險金屬”一度令金銀貶值

古代歷史學家普利尼講過一個驚人的故事。大約兩千年前的一天，一個陌生人來拜見羅馬皇帝泰比里厄斯，獻上一只金屬杯子，杯子像銀子一樣閃閃發光，但是分量很輕。這個人說，這種新的金屬是他從黏土中提煉出來的。

泰比里厄斯是一個飽食終日、無所用心、目光短淺的暴君。表面上他表示感謝，但實際上他害怕這種光彩奪目的新金屬會使他的金銀財寶貶值，就下令把這位發明家斬首并毀掉了工廠，從此再也沒有人動過提煉這種“危險金屬”的念頭。這種“危險金屬”就是鋁。

這個故事的真實性十分值得懷疑。然而在過去相當長的一段時間里，鋁是十分罕見的，也是十分珍貴的，這確實是事實。

實際上，鋁是地殼中含量最豐富的金屬，占整個地殼總質量的7.45%，在全部元素中也僅次于氧和硅，是地殼上鐵含量的1.5倍，銅含量的近4倍。

但是，鋁太容易被氧化了，所以在自然界里，鋁都是以氧化鋁的狀態存在，而氧化鋁的熔點非常高，大約是2000多攝氏度，在以前的冶煉狀態下很難達到這個熔點，因此雖然鋁在自然界中含量十分豐富，人們卻無法把它冶煉出來。

到了19世紀，人們開始摸索出一些冶煉鋁的方法。

1827年，德國化學家維勒通過金屬鉀與無水氯化鋁反應而制得了鋁。但是鉀太昂貴了！所以根本沒有辦法用這種方法大規模地制造鋁。

到了1854年，法國人德維爾順著維勒的思路繼續改進，用金屬鈉與無水氯化鋁一起加熱，獲得了閃耀金屬光澤的小鋁球。1857年，全世界鋁的年產量僅有750千克，并且只有法國可以生產。

1855年，從黏土中提煉出來的鋁在巴黎舉辦的世界博覽會上展出，并引起了轟動，它被稱為“德維爾的白銀”。

當時的法國皇帝拿破侖三世，為顯示自己的富有和尊貴，命令官員給自己制造一頂比黃金冠更名貴的王冠———鋁王冠。他戴上鋁王冠，神氣十足地接受百官的朝拜，這曾是轟動一時的新聞。

拿破侖三世在舉行盛大宴會時，只有王室成員和貴族來賓能榮幸地用鋁匙和鋁叉進餐，而地位較低的客人則只能使用普通的金制和銀制餐具。那個時候，即使是皇帝也無法給每個來賓提供貴重的鋁餐具。

兩位廉價煉鋁法發明者同年生死

1884年，在美國奧伯林學院化學系，有一位叫作查爾斯·馬丁·霍爾的青年學生，當時他只有21歲。霍爾打算繼續應用英國人戴維早期的思路：把電流通到熔融的金屬鹽中，以使金屬的離子在陰極上沉積下來，從而使金屬離子分離出來。

問題的難點在于，氧化鋁的熔點很高，大約在2050攝氏度。經過反復嘗試，霍爾發現，向氧化鋁中添加冰晶石，可以將純氧化鋁的熔點降低到950攝氏度。冰晶石在電解溫度下不被分解，并有足夠的流動性，這樣就有利于電解的進行。

幾年繁復的工作后，霍爾在1886年2月23日得到了他的第一個樣本。開始他只能制備出球粒狀的鋁，后經不懈努力，最終得到了鋁錠。1886年7月9日，霍爾為他的方法申請了第一個專利。

廉價煉鋁方法的發明，使鋁這種在地殼中含量豐富的元素，從此成了為人類提供多方面重要用途的材料。而發明家霍爾，當時還不滿23周歲，這年12月6日才是他的23歲生日。無巧不成書，一位與霍爾同齡的法國化學家埃魯，也在這年稍晚些時候發明了相同的煉鋁法。

霍爾與埃魯各在遙遠的兩大洲，同年來到人世（1863年）又同年發明了電解煉鋁法（1886年）。雖然他們之間曾一度發生了專利權的糾紛，但后來卻成為莫逆之交。或許是上天的旨意，1914年，這兩位科學家又于同一年相繼去世。

后來，奧地利人卡爾·約瑟夫·拜爾改進了霍爾·埃魯法，用氧化物和硅酸鹽再次清洗鋁土礦，這就是目前工業制鋁的拜爾法。

電解法需要消耗大量的電，歐洲第一個用電解法生產鍋的工廠建造在瑞士諾伊豪森附近的萊茵瀑布旁邊。因為瀑布也是一種廉價的動力。

鋁被譽為“帶翼的金屬”

鋁這種“從黏土中提煉出來的銀”的出色性能早已人所共知。鋁是最輕的金屬之一，其導熱和導電性僅次于銀、金和銅。在通常條件下，這種金屬有良好的化學穩定性。它還具有良好的塑性，能被輾壓成僅僅3微米厚的鋁箔，或拉成比蜘蛛絲還要細的絲。不過，鋁的強度性能不太好，這一弱點促使科學家們去探尋如何使它變得更強韌而又不削弱其良好性能的方法。

20世紀初，德國化學家威姆成功試制了一種比鋁堅硬的含銅、鎂和錳的鋁基合金，淬火能使這種合金更堅硬，他的方法也取得了專利權。不久他把專利權賣給了一家德國公司，這家公司在1911年生產了第一批新合金，命名為“杜拉鋁”。這是用杜萊恩鎮命名的，因為這個城鎮最早從事鋁合金的工業性生產。后來，這種合金被稱之為“硬鋁”。

1919年，人們用鋁造出了第一架飛機，從此以后，鋁的命運就牢固地與飛機制造業聯系在一起了。鋁被譽為“帶翼的金屬”是當之無愧的，鋁把原來的“飛行書柜”一舉變成了現代的巨型客機。但是，在那些年里，硬鋁仍然供不應求，因此，許多輕型飛機仍然用木材制造。

西晉古墓竟發現鋁制品

在一百多年后的今天，用電解法以外的其它方法生產鋁仍是不可思議的。然而有個奧秘卻使科學家們幾乎絞盡了腦汁。

1953年3月，南京博物館在江蘇宜興發掘了西晉周處墓。墓的主人周處逝世于西晉元康七年（公元297年）。周處是西晉的著名軍事將領，年少時縱情肆欲，為禍鄉里，后來浪子回頭，改過自新，留下“周處除三害”的傳說。周處的墳墓中出土了一件金屬帶飾。1957年第4期《考古》學報公布了這件金屬帶飾的化學分析結果，分析報告中說：“金屬帶飾內層合金的成分為，鋁85%，錳5%，是以鋁為主要成分的合金。”

這件事簡直令人不可思議，公元3世紀，人們從哪里得來的鋁？那時候的人所掌握的唯一有關電的知識只有大自然的閃電，而把閃電付諸應用是不可想象的。當時有人認為，對此唯一可能的假設是：早在那個遙遠的時代，人們就已經掌握了某種生產鋁的方法，遺憾的是這種方法后來失傳了。不過，1972年第4期《考古》雜志發表了夏鼐的文章，文章認為，周處墓中的金屬帶飾是后人帶入的混入物，不是西晉墓中的原物。

（老魏摘自《奧秘》2017年第7期）