地球上最丰富的金属,如何从皇冠和帝王餐具变成易拉罐专属材料?

2021-01-23 22:58:26 怪罗

在元素周期表中,某些元素几千年来都深受人们的喜爱,它们十分受欢迎,甚至可能永远都不会过时,比如金和银。

而有些元素可能在过去的日子里从未被重视,直到最近才开始崭露头角,比如硅,丰富度仅次于氧的硅,我们已经离不开它。

当我们对自然的掌控力越来越强时,一些几乎不可能出现的元素通过技术手段得到了,这些元素中有些出场就惊艳所有人,但随着我们的对其的认识,它们的热度开始慢慢下降,其中最出名的可能是镭。

图注:曾经风靡一时的镭产品

很难想象镭这样的放射性元素曾经是包治百病的良方,高端的药品和食品上都喜欢添加镭来显示与众不同。

但是,如果在元素周期表中选择一个最具传奇色彩的元素,那我必须投铝元素一票,没有任何一个元素能像铝那样具有奇特的历史。

虽然你现在喝的饮料就装在铝制易拉罐里,它是最常见的金属之一,但其实铝是工业产物,单质铝很难在自然界中存在。

关于铝元素

铝是地壳中最丰富的金属元素,它的丰富度几乎是铁的两倍,差不多占了所有金属的三分之一,在所有元素中,它的丰富度也仅次于氧和硅。

然而铝(13号元素)是非常活跃的金属,主要以化合态形式存在于铝土矿中。不过单质铝在自然界中也有被发现过的案例,只是它存在的条件十分苛刻。

关于铝矿的开发最少可以追溯到古希腊和罗马时期,那时候的人们就已经开始使用一种常见的铝矿——明矾。

(题外话:很早以前的中国也已经开始使用明矾了,用途比较广,其中包括作为食品添加剂!)

图注:明矾

但是,不像铁那样,无论你怎样加热铝矿石,都没有简单的方法从矿石中提取到铝,因此在人类历史的很长一段时间里,没有人能够成功分离出铝。

直到19世纪20年代,一位德国化学家弗里德里希·沃勒(Friedrich Woehler)提取了一些铝薄片,虽然只是薄片,但是他打开了铝的“传奇之路”。

贵过黄金的铝

虽然,全新金属铝在外观上很容易和贵金属银混为一谈,但事实上在十九世纪它比黄金更珍贵,因为它更难获得。

法国皇室曾经在皇冠上的珠宝旁摆放着诺克斯堡式(Fort knox)的铝制条杆,正常情况下这个工艺最喜欢用的是黄金。

拿破仑三世(Napoleon III)在宴会上为贵宾保留了一套珍贵的铝制餐具,而那些不太受欢迎的客人则使用金制餐具。

1884年,美国为了炫耀其工业实力,甚至在华盛顿纪念碑的顶上建了一个6磅重的铝制金字塔。

图注:华盛顿纪念碑顶部的铝制金字塔

但此后不久,铝市场遭遇了一场巨大的崩溃。因为美国和欧洲的企业家们终于找到了如何廉价地将铝从矿物中分离出来,以及如何进行工业规模生产的方法。

铝价格的暴跌

他们的方法是让电流通过一盆溶解了铝矿石的液体,电击溶解的铝离子,把它们从溶液中击出来,然后小块的铝就会聚集在大桶里。

到了1888年,美国最大的铝业公司(也就是后来的美国铝业公司)每天可以生产将近50磅(≈22.7kg)的铝,而在那之前的几十年里,世界铝的总产量可能每月只有百来克。

随着产量的飙升,另一方面就是价格的暴跌。

19世纪中期,市场上的第一批铝锭售价为每磅550美元,这个价格和黄金差不了多少(19世纪中期的黄金在800美元每磅左右)。

50年后,即使不考虑通货膨胀的因素,铝的价格每磅也只要25美分,不知道当时有没有像现在这样屯黄金一样去屯铝,那真是要血亏了。

然而,随着铝价格在暴跌,这个世界上最令人垂涎的金属变成了我们今天都知道的最不可或缺的金属之一。

铝器时代

我们永远无法让时间停止,一个时代接着一个时代,有时候我们可能还没有发现就已经进入下一个时代。

我们人类经历了石器时代,青铜时代,然后是铁器时代,然而现在许多人认为我们站在“铝器时代”的门槛上。

由于不受回收的损害,当铝的价格下降后,首先取代的就是铜和铸铁炊具,以前的帝王餐具现在变成了平民用品,不知道拿破仑三世作何感想。

虽然铝既柔软又轻巧,但人们很快发现将其与其他金属合金化可以提高硬度,同时保持低密度。

又轻又硬的东西这简直就是理想的航天和运输工具的理想材料。

图注:第一颗人造卫星是铝制品

1957年人类发射地第一颗人造卫星,由两个相连的铝半球组成,随后的所有航天器都在某种程度上使用了铝;

铝罐在1956年被制造出来,在1958年被用于饮料的容器,一层薄薄的、可回收的铝制易拉罐到今天都是主流包装。

自1970年代以来,高速火车因其极高的重量比而普遍使用了铝合金,出于同样的原因,汽车的铝含量也在增长;

其实铝的用途远不止这些,几乎我们生活的每个角落都有铝的身影,虽然铝的产量越来越高、价格越来越低,但是它的用途也越来越广。

图注:莱特兄弟的飞机使用了铝铜合金

最后

有意思的是,根据华盛顿官方的要求,任何建筑不得超过华盛顿纪念碑的高度,因此,可以说铝一直在华盛顿的最高点,似乎在展示它曾经的贵重,以及现在的辉煌。

在这里要提的是,如果我们进入了铝器时代,那么中国绝对是这个时代佼佼者,我们一直都是产铝第一大国,2006年产量就达到近1000万吨,占全球总产量的三分之一,此后一直处于绝对领先状态。

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