'铝（Aluminium 或Aluminum）是一种化学元素，属于硼族元素，其化学符号是Al，原子序数是13。相对密度是2.70。铝是一种较软的易延展的银白色金属。铝是地壳中第三大丰度的元素（仅次于氧和硅），也是丰度最大的金属，在地球的固体表面中占约8%的质量。铝金属在化学上很活跃，因此除非在极其特殊的氧化还原环境下，一般很难找到游离态的金属铝。被发现的含铝的矿物超过270种。^[5]最主要的含铝矿石是铝土矿。

铝因其低密度以及耐腐蚀（由于钝化现象）而受到重视。利用铝及其合金制造的结构件不仅在航空航太工业中非常关键，在交通和结构材料领域也非常重要。最有用的铝化合物是它的氧化物和硫酸盐。

尽管铝在环境中广泛存在，但没有一种已知生命形式需要铝元素。

性质

物理性质

铝是轻金属，密度僅是鐵三分之一左右。純鋁較軟，在300℃左右失去抗張強度，熔点660.4度。經處理過的鋁合金較堅韌、易延展。有着金属光泽，光滑时表面银白而发亮，粗糙时呈暗灰色。无磁性且不易点燃。反射可见光能力强（约92%），反射中远红外线可达98%。纯铝的强韧度为7～11MPa，而铝合金可达200～600MPa。铝很容易被加工，切割，塑形。

铝原子以立方晶格排列。

铝有良好的导电导热性（都为铜的59%），而远轻于铜。铝可以在低于1.2K 的温度和磁通量大于100高斯下超导。

化学性质

铝暴露于空气中会在其表面生成致密的氧化铝Al₂O₃（此过程为钝化），有效的防止其继续氧化，所以通常略显银灰色。

${\displaystyle 4Al+3O_{2}\rightarrow 2Al_{2}O_{3}}$

平常我们可见的铝制品，均已经被氧化。而其氧化薄膜又使鋁不易被腐蝕。

在280 °C的温度以下铝开始会被水氧化，生成氢气和氢氧化铝和热。

${\displaystyle 2Al+6H_{2}O\rightarrow 2Al(OH)_{3}+3H_{2}}$

同时与一般的金属不同的是，它可以同时和强酸强碱进行反应，因此认为铝是两性金属，铝的氧化物称为两性氧化物，而氢氧化铝则称为两性氢氧化物。

铝和碱反应形成四羟基合铝酸盐（曾被认为是偏铝酸盐）和氢气。

如与氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠:

${\displaystyle 2Al+2NaOH+6H_{2}O\rightarrow 2Na[Al(OH)_{4}]+3H_{2}}$

铝能够与稀的强酸进行反应，生成氢气和相应的铝盐。

如与稀盐酸反应生成氯化铝：

${\displaystyle 2Al+6HCl\rightarrow 2AlCl_{3}+3H_{2}}$

与稀硝酸反应生成硝酸铝:

${\displaystyle Al+4HNO_{3}\rightarrow Al(NO_{3})_{3}+NO\uparrow +2H_{2}O}$

该反应为其中的一个反应。

在常温下，铝在浓硝酸和浓硫酸中被钝化，不与它们反应，所以浓硝酸是用铝罐（可维持约180小时）运输的。

同位素

已知铝的同位素约有22个，原子量从21～42，但只有²⁷Al (稳定) 和 ²⁶Al (有放射性, 半衰期为 7.2×10⁵ 年) 存在于自然界。其中 ²⁷Al 占 99.9% 以上。²⁶Al的比例可用于测定陨石的年龄。

自然分布

铝元素在地壳中的含量居金属首位，占地壳总量的8.3 %。

历史

相对于其他金属，铝的发现比较晚。1808年汉弗里·戴维爵士首次使用了“Aluminum”这个词，并开始尝试生产铝。 1825年丹麦化学家汉斯·奥斯特成功用钾从氯化铝中还原出铝：

${\displaystyle \mathrm {4\ AlCl_{3}+3\ K\rightarrow Al+3\ KAlCl_{4}} }$

1827年弗里德里希·维勒用金属钾还原熔融的无水氯化铝得到较纯的金属铝单质。由于取之不易，当时铝的价格高于黄金。

德维尔（Henri Etienne Sainte-Claire Deville）在1846年纯化了维勒过程，并发表在1859年的一本书上。由此十年内铝的价格降低了90%。

1886年查尔斯·马丁·霍尔（Charles Martin Hall）和保罗·埃鲁（Paul Héroult）各自独立发现了以命名的电解制铝法。在1889年卡尔·约瑟夫·拜耳（Carl Josef Bayer）继续优化了从铝土矿中提取氧化铝的过程，使得生产铝的原料氧化铝更加经济易得。迄今以拜耳法与霍尔-埃鲁法联用生产铝的方法为大规模工业制铝的主要手段。

品种分类

根據鋁锭主成份含量可以分成三类：高级纯铝（铝的含量99.93%－99.999%）、工业高纯铝（铝的含量99.85%－99.90%）、工业纯铝（铝的含量98.0%－99.7%）。

铝的应用

白色、软、易加工，金属铝熔点为660度，是重要工业原料。

• 铝的合金较轻而强度高。通常的工业用铝合金，如6063-T5，其强度超过了3Cr13高速不锈钢，因而成為飞机、汽车、軌道車輛及火箭的主要生產原料。
• 由于铝有良好的导电性和导热性，可用作超高电压的电缆材料。高纯铝具有更优良的性能。
• 铝在高温时的还原性极强，可以用于冶炼高熔点金属以及铁路铺设时的临时炼铁（这种方法称为“铝热法”）。
• 铝富延展性，可製成铝箔，用于包裝。
• 鋁是金屬，所以可以回收再造，但是回收率不高。
• 鋁的抗腐蝕性（特別是抗氧化，因其氧化物氧化鋁在金屬表面形成緻密的膜，反而增加了鋁的抗腐抗熱性）優異，外觀質感佳，價格適中，為電腦機殼的首選材料。
• 鋁可被人體自然排泄。早期研究人員懷疑鋁是導致阿茲海默症的元兇，但幾十年的研究並沒有發現任何證據可以證明鋁會導致老人痴呆。^[6]

近五十年来，铝已成为世界上最为广泛应用的金属之一。除上所述，在建筑业上，由于铝在空气中的稳定性和阳极处理后的极佳外观而受到很大应用；在航空及国防军工部门也大量使用铝合金材料；在电力输送上则常用高强度钢线补强的铝缆，在一些地方因銅製電纜價格較高常遭竊而改用鋁製電纜；集装箱运输、日常用品、家用电器、机械设备等都需要大量的铝。

铝期货

目前铝的期货交易主要在伦敦金属交易所和上海期货交易所进行。铝是伦敦金属交易所的重要品种。

对植物的影响

虽然铝在pH值中性土壤中难溶并且对植物一般是无害的，但它在酸性土壤中是减缓植物生长的的首要因素。在酸性土壤中，Al³⁺阳离子浓度会升高，并影响植物的根部生长和功能。^{[7][8][9][10]}

绝大多数酸性土壤中铝（而不是氢）是饱和的。因此，土壤的酸度来源于铝化合物的水解。^[11]“修正石灰位”的概念^[12]是用来定义土壤中碱饱和的程度。在土壤测试（英语：Soil test）实验室中，这个概念成为了确定土壤的“石灰（英语：Agricultural lime）需求”^[13]的测试程序的基础。^[14]

参考资料

参见

• 铝合金
• 氢氧化铝
• 易拉罐
• 铝箔纸
• 各国铝产量列表

外部链接

• Aluminium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
• CDC - NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards - Aluminum
• Electrolytic production
• World production of primary aluminium, by country
• Price history of aluminum, according to the IMF
• History of Aluminium – from the website of the International Aluminium Institute
• Emedicine – Aluminium
• 短片 ALUMINUM (1941) 可在互联网档案馆自由下载