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奇妙的材料：改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 [:1700542028]
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奇妙的材料：改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 痴迷铝的皇帝
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有位君王对铝的痴迷程度到了无以复加的地步，他就是法国皇帝拿破仑三世（1808—1873）。在1855年的巴黎世界博览会上，当时价格昂贵的铝锭上铭刻着“来自泥土的白银”的字样，和镶嵌着华贵珠宝的王冠同台展出。这种令人惊异的金属顿时就成了世界博览会的热点，令无数世人为之啧啧称奇。
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邂逅金属铝的拿破仑三世开始全力支持关于铝的研究，还在巴黎郊外专门建设了冶炼工厂。那里生产的铝除了被制成拿破仑三世的御用纽扣、折扇之外，还被制作成给皇太子玩的铝制玩具。
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拿破仑三世
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在招待贵客的时候，拿破仑三世还会特地拿出铝制的碟子、勺子、叉子，而金银制作的餐具反而成了陪衬。相信看到宾客为餐具的分量格外轻巧而吃惊不已时，拿破仑三世肯定是一脸得意之色。
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当然，拿破仑三世推进对于铝的研究并非只为博得贵客的惊叹，如果能将这种轻而坚固的金属运用到军工上，就可以大幅提高法国骑兵的机动性，使法国在与列强的争霸战争中占据优势。这也许是作为一国元首的拿破仑三世所具备的战略眼光。然而，铝制军事装备并未成为现实，反而是拿破仑三世在1870年成了普鲁士帝国的俘虏而被迫退位。
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在其后的岁月中，铝一直被当作一种稀有金属而为世人所知。甚至在1884年华盛顿纪念碑竣工之时，为了彰显美国的国家尊严而在纪念碑的顶部安放了一个重达2.7千克的铝制塔尖。据历史学家记载，那时一盎司（约28克）铝的价值相当于全体参与华盛顿纪念碑建设的建筑工人一天的薪水。可以说在一百多年前，铝的价格远超黄金和白金。
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奇妙的材料：改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 [:1700542029]
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奇妙的材料：改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 关于铝的科学知识
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正如前文所述，铝在众多金属元素中是一支绽放异彩的奇葩。轻而牢固、性质稳定、价格低廉能进行大规模冶炼，没有其他金属能与铝比肩。由于铝处处可见，我们一般不觉得它有什么特别之处。然而，当仔细研究铝的性质时，我们肯定会惊叹它是种奇迹般的金属。
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铝之所以会如此轻巧，关键在于它的原子量较小。以氢原子为标准进行比较的话，铝原子的重量约为氢原子的27倍，铁原子的重量约为氢原子的56倍，铜原子的重量约为氢原子的63倍，金原子的重量约为氢原子的197倍，从中可以看出铝原子是何等轻巧。
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当然，还有一些金属也很轻，例如锂（铝的0.53倍）、钠（铝的0.97倍）、钾（铝的1.55倍）等。但是这些金属极易氧化，已经不单单是生锈这种温和的程度了，甚至遇到水会燃烧、爆炸，根本无法作为材料使用。
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说到这里肯定有读者会觉得奇怪：“前文曾经提到过铝是一种极易氧化的金属，那也就是说，铝很容易生锈吧。”不过，铝制品很容易生锈这个说法，似乎并不符合常识。
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实际上，虽然铝元素没有钠元素和钾元素那么活泼，但是金属铝一接触空气很快就会发生锈蚀现象。奇妙的是，氧化铝会在金属铝表面形成一层致密的保护层，阻绝了氧气，从而终止氧化的进程。由于保护层很薄，在外观上很难看出异样。
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此外，金属铝具有易于切削加工、导热性和导电性优良等特点，在电器产品上的应用极为广泛。在延展性方面，铝也不亚于其他金属，可以压延成具有美丽的银白色光泽的铝箔。真可以说，铝是一种具备了美感和多种加工特性的优良金属。
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虽然铝具备如此之多的优点，但是如果无法切断铝元素与氧元素的结合，对人类来说金属铝永远只能是一种高不可攀的稀有物质。反过来说，谁最先解决这个难题，谁就能通过铝的量产技术获得巨额的财富。
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奇妙的材料：改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 [:1700542030]
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奇妙的材料：改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 青年科学家们创造的奇迹
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在19世纪80年代，美国俄亥俄州奥柏林学院的弗兰克·朱厄特（1844—1926）教授为了激励学生的探索精神引发他们的科研兴趣，有意介绍了铝元素的特性，并强调说能够发明规模化精炼铝技术的人必然会成为富可敌国的富翁。其中有位学生受到激励，立志开发规模化铝精炼技术，他就是查尔斯·马丁·霍尔（1863—1914）。
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当时生产精炼铝的方法是用金属钠还原氯化铝，原理是用金属钠直接与氯元素结合而析出金属铝。但是，由于这种方法使用了危险性很高的金属钠，因此风险大、成本高，不能实现规模化生产。
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