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鋁 居然比黃金更值錢?

文/穿山甲

鋁是一種銀白色的金屬,因有獨特的性質而被廣泛應用。重量輕盈且容易在表面形成緻密的氧化鋁薄膜,可防止內部氧化,具有極佳的抗腐蝕性。此外,鋁還是極佳的導電與導熱材料,廣泛用於電纜與散熱片。鋁的應用幾乎無處不在,從汽車與飛機的輕量化結構材料,到食品包裝的鋁箔,甚至建築的門窗框架都有它的身影。在現代工業與生活中占有舉足輕重的地位。

稀世珍品 變身平價

如此廣泛又容易使用的金屬,可想而知價格一定非常便宜。但在古時,鋁曾被視為稀世珍品,可是只有貴族才用得起,價格甚至比金銀製品還昂貴。19世紀初,法國皇帝拿破崙三世曾命人製作鋁質餐具,專供皇室使用,而其他賓客只能使用金銀質餐具,登基前也專門打造一頂鋁製皇冠,以此來展現財富。也曾為自己的皇太子製作了一支鋁製撥浪鼓。俄國沙皇為了表彰化學家門得列夫,編制化學元素週期表的貢獻,曾賜給他鋁製獎盃。

1855年巴黎世界博覽會上,曾公開展示小鋁錠,並與昂貴珠寶放在一起,由於與銀極為相似,這種金屬被稱為「黏土中的銀」,吸引了大量的參觀者,象徵著科技的極致。美國建國百年紀念時,建造的華盛頓紀念碑,原本想用一整塊鋁製作尖頂,但預算不足,後來僅用鋁片覆蓋,鋁在當時幾乎與銀礦等值。以前的泰皇也非常鍾愛鋁製表鏈,在任何公開場合都會配戴。

純鋁提煉 歷史演進

雖然鋁是地殼中含量最豐富的金屬,且開採容易,但在自然界中,鋁總是與其他元素緊密結合,以化合物形式出現,形成礦物如:鋁礬土,這使得古人難以提煉純鋁。1825年丹麥化學家厄斯特嘗試以鉀汞齊將氯化鋁還原成鋁,得到的鋁純度不高。

1856年法國化學家德維爾發現用較便宜的鈉,也可以還原氯化鋁,即便如此得到的鋁,純度依舊不高,且成本還是非常昂貴,無法實現大規模生產。直至1886年美國工程師霍爾與法國科學家埃魯,幾乎同時間發現以電解的方式煉鋁,這種方法被稱之為「霍爾埃魯法」。這讓大規模生產鋁的可能性變高,自此鋁的地位徹底被改變,幾乎在一夕之間,鋁的價格突然暴跌,不再是富人獨有的昂貴金屬。該方法至今仍在使用,極大地降低了鋁的生產成本。

霍爾埃魯法是透過電解熔融的氧化鋁來進行,但氧化鋁的熔點極高,約2000℃。冰晶石可溶解在氧化鋁中,形成鈣鋁酸鹽等複合物,增加氧化鋁的晶格缺陷,從而降低氧化鋁的熔點。若是再加入氟化鋁,可以再次將整體的熔點降低至950℃〜980℃左右。此時透過電解方式,施加強大的直流電,即可將鋁分離到陰極沉積獲得純鋁。因為通的直流電非常大,會產生極強的磁場,在槽體外可以觀察到,連手工具都可以被立起來。

圖/米各
 

有趣的是,霍爾與埃魯不約而同地分別在美國與法國兩地申請專利,並且都獲得專利。後來因為專利的歸屬問題,雙雙鬧上法庭,為了專利打得不可開交。經法院仔細審理過後,判決兩人的專利同時有效。不打不相識的霍爾與埃魯兩人,後來成了莫逆之交。

鋁從稀世珍品變身為工業基石,鋁的故事既是一場技術革命,也是創新精神的體現。雖然鋁不再被視為奢侈品,但它的重要性卻絲毫未減,將繼續在我們的生活與科技中,發揮著至關重要的作用。

14 02 2025

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