关于铝的发现过程及实际应用的研究论文

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1、关于铝的发现过程及实际应用的研究12300290001陈弘翰一、摘要铝是生活中常见的一种金属，它经历了复杂而艰难的1000多年的发现历史，它的独特性质使其及其合金、化合物在生活中有广泛的用途，在应用它的同时，我们同时需要对其进行全面了解，作为一种中度毒性和具有慢性毒性的物质，人们需要了解其毒性和危险性，从而能扬长避短，实现对其利用和开发的最大化。二、关键词铝，人类，应用，发现史三、正文1.铝的基本性质铝，英文名称为Aluminum或Aluminium，元素序号为13，是元素周期表中第3周期第ⅢA族，相对原子质量为26.98，原子体积为10.0cm3/mol，密度为

2、2.702g/cm3，熔点为660℃，沸点为2327℃，燃点为550℃热导率为：237W/(m·K)，比热容为880J/(kg·K)。其主要价态为+3、0，核外电子排布为2、8、3，最高价氧化物为Al2O3。铝元素在太阳中的含量为60ppm，元素在海水中的含量（太平洋表面）为0.00013ppm，地壳中含量为82000ppm。铝的外形为银白色，属于轻金属，有一定延性和展性。易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液，不溶于水。铝只有27Al一种能长期稳定存在的同位素。2.铝的发现史古代，人们曾用一种称为明矾（alumien意思是结合）的矿物作染色固定剂。有国

3、家生产明矾的年代可追溯到八至九世纪。而来到中世纪，在欧洲有许多生产明矾的作坊，此时人们已经在不知不觉地在生活中应用铝的化合物，此时可以视为铝为人使用的开端。历史学家Paracelsus（帕拉塞斯）在铝的发展史上写下了新的一页。他研究了明矾（硫酸铝），证实它们是“某种矾土盐”。这种矾土盐的一种成分是当时还不知道的一种金属氧化物，后来将其称为氧化铝。754年，德国化学家Margrave（马格拉夫）最终分离出了“矾土”，它正是Paracelsus提到过的那种物质。1800年意大利物理学家伏特发明电池后，英国化学家戴维才把明矾中所含有的金属分离出来，即用电解法发现了钾、钠

4、，但由于氧化铝单独非常难以电解，所以没能够制得单质铝。瑞典化学家贝采尼乌斯进行了类似的实验，也失败了。不过，科学家还是给这种难以分离的金属取了一个名字。开始时贝采尼乌斯称其为“铝土”（alumien）。后来，戴维又改称它为铝（aluminum）。在化学界中，这是一个奇怪的现象，在没提炼出纯铝时，铝就有了自己的名字。可见铝的存在早在其被分离之前就因其独特的性质而被确定了下来，1825年，丹麦科学家奥斯特发表文章称他提炼出一块颜色和光泽有点像锡的金属。他通过将氯气通过红热的木炭和铝土（氧化铝）的混合物制得了氯化铝，然后用钾汞齐（钾汞合金）与氯化铝作用，得到了铝汞齐（铝

5、汞合金）。将铝汞齐中的汞在隔绝空气的情况下蒸掉，就“得到了一种金属”。现在看来，他所得到的是一种不纯的金属铝，钾汞齐不能与氯化铝完全反应，因此所得物含有钾，可能是钾铝合金。因文章不出名，奥斯特又忙于自己的物理研究，这个实验便被忽视了。1827年，Wohler（维勒）最终提炼出铝。奥斯特与维勒是朋友，他把制备金属铝的实验过程和结果告诉维勒，并说打算不再继续做提炼铝的实验。而维勒却很感兴趣。他开始重复奥斯特的实验，发现钾汞齐与氯化铝反应以后，能形成一种灰色的熔渣。当将熔渣中所含的汞蒸去后，得到了一种与铁颜色相近的金属块。这种金属块加热时能产生钾燃烧时的烟雾（意味着这种

6、方法所提炼出的铝含杂质钾）。维勒把一切写信给了贝采里乌斯，告知通过奥斯特的实验难以制出纯金属铝。于是，维勒从头做起，自己设计提炼铝的方法。他将热碳酸钾与沸腾的明矾溶液作用，将所得的氢氧化铝经过洗涤和干燥后，与木炭粉、糖、油等混合调成糊状，然后放在密闭的坩埚中加热，得到了氧化铝和木炭的烧结物。将烧结物加热到红热的程度，通入干燥氯气，得到了无水氯化铝。然后将少量金属钾置于铂制坩埚中，在上面覆盖一层过量无水氯化铝，并用坩埚盖盖住反应物。坩埚加热后很快达到白热的程度，待反应完成后，把坩埚放入水中冷却，发现坩埚中的混合物不与水发生反应，水溶液不显碱性，可见坩埚中除氯化铝之外

7、的反应物──金属钾，已经完全反应完了。剩下的混合物是一种灰色粉末，它就是金属铝。1827年末，维勒发表文章介绍了自己提炼铝的方法。当时，他提炼出来的铝是颗粒状的，大小不超过10μm。但他坚持把实验进行下去，终于提炼出了一块致密的铝块，这个实验耗去了他十八年，并且在实验的过程中发现了铝的许多化学和物理性质。1850年Henri和Deville等人用金属钠代替钾，以复氯化铝（复合聚氯化铝？？）作原料，使用钠作还原剂，成功制得成块的金属铝。但由于当时钠的价格昂贵，用钠还原铝方法生产铝的成本比黄金还贵得多（因此有了拿破仑的铝制皇冠，铝制餐具，以及后来的颁发给门捷列夫的铝制

8、奖杯）。D