曾經只有貴族才用得起的“高貴金屬”鋁,是如何走下“神壇”的?

地殼中鋁的含量約為7.7%,僅次於氧和硫,是地殼中含量最豐富的金屬元素,是鐵的兩倍。現在,鋁製品隨處可見,價格低廉。然而,作為歷史上地位和榮耀的象徵,鋁一直籠罩在神秘的光環中。

曾經只有貴族才用得起的“高貴金屬”鋁,是如何走下“神壇”的?
“高貴金屬”走下“神壇”

我們的祖先很早就知道高嶺土是用來做瓷器的。實際上,高嶺土是一種重要的鋁硅酸鹽。早在17世紀,德國化學家斯塔爾就意識到明礬中含有的一種金屬具有不同於普通金屬的性質。至於鋁的發現者,一般認為他們是丹麥化學家厄爾斯泰茲和德國化學家魏勒,因為他們在20世紀20年代用無水氯化鋁獨立制鋁。1854年,法國人德維爾用鈉還原無水氯化鋁,用工業方法制備鋁。但用這種方法生產的金屬鋁比黃金貴。

曾經只有貴族才用得起的“高貴金屬”鋁,是如何走下“神壇”的?
法國皇帝拿破崙三世曾用金屬鋁製作頭盔,被稱為極為高貴。為了表彰門捷列夫在發現化學元素週期律方面的科學貢獻,英國皇家學會授予他一個特別的鋁獎盃,這是一項至高無上的榮譽。

曾經只有貴族才用得起的“高貴金屬”鋁,是如何走下“神壇”的?
1886年,美國化學家霍爾和法國化學家赫洛特獨立發明了鋁電解法,將貴金屬鋁推下了“祭壇”。鋁製造技術的進步使金屬鋁價格暴跌,金屬鋁的應用領域迅速擴大。到20世紀中葉,世界鋁產量首次超過銅。鋁合金比重小,強度高,不易生鏽。可廣泛應用於日用炊具、建材、航空航天、船舶工業等諸多領域。

曾經只有貴族才用得起的“高貴金屬”鋁,是如何走下“神壇”的?
在民用領域,鋁合金廣泛應用於建築門窗和鋁合金結構件,也用於電力遠距離傳輸系統。在高科技領域,鋁合金可作為製造衞星和運載火箭的原材料。據估計,鋁合金約佔飛機總重量的70%。用鋁合金製成的軍艦,除航速快外,不易被海水腐蝕。而且,它沒有磁性,也不會被磁性地雷發現。因此,它具有重要的軍事應用價值。

從“礬書”到“礬食”

在古代,中國宮廷軍事鬥爭中常用的秘密通信方式是“礬書”,即用明礬水寫的書信。用明礬水寫的字,晾乾後不會在紙上留下任何字跡,但如果你把它浸在水裏,字跡會立刻顯現出來。康熙時期的“礬書事件”是由“礬書”引起的。

曾經只有貴族才用得起的“高貴金屬”鋁,是如何走下“神壇”的?
明礬又稱白礬、鉀礬、鉀鋁礬、鉀明礬等,是含有結晶水的硫酸鉀和硫酸鋁的複合鹽。明礬是我國最早廣泛使用的鹽類化合物之一。即使在今天,它仍然是我們生活中的多面手。首先,明礬具有抗菌作用,可以用於食品保鮮。例如,雞蛋用6%-7%的明礬溶液浸泡15分鐘,取出後保存可以防止雞蛋變黃;其次,明礬可以作為油炸食品、水產品和豆製品的發酵劑,如日常生活中常用的發酵粉,其中含有明礬;第三,它可以用來保持食物的脆度。

比如果蔬原料經過0.1%的明礬溶液浸泡處理,可以使果蔬產品酥脆可口;第四,軟化效果,我們冬天穿皮衣特別容易硬化,如果用1.2%的明礬溶液和0.8%的鹽溶液進行適當處理,那麼皮衣就會變得柔軟舒適;第五,淨水,使用明礬進行淨水在中國歷史悠久。

其原理是明礬在水中電離出的金屬離子容易水解,生成的氫氧化鋁能吸收水中雜質,使水清澈;六是媒染法染色,歷代皇室服飾的所有顏色都取自植物。南方人用素方染色時,需要加入明礬、綠礬或明礬來染絲線或布料。

控鋁進入快車道

有研究表明,鋁不是人體所需的微量元素,其吸收能力不強。如果長期過量攝入含鋁食物,那麼積累到一定量就會產生慢性毒性。過量攝入鋁通常會導致神經系統損傷,甚至可能增加患老年痴呆症的風險。有報道稱,阿爾茨海默病患者腦組織中鋁含量是正常人的1.5-30倍,神經纖維纏結區的腦鋁含量明顯增加。來自國外的公共衞生報告説,在飲用水中鋁含量高的地區,老年痴呆症的發病率很高。

曾經只有貴族才用得起的“高貴金屬”鋁,是如何走下“神壇”的?
1989年,世界衞生組織(who)和聯合國糧農組織(FAO)正式確認鋁是一種食品污染物,並建議對其進行控制。在中國,公眾飲食中的鋁攝入量不容樂觀。早在2012年,國家食品安全風險評估報告就稱,我國40%的食品中鋁含量超過國家標準2-9倍。根據世界衞生組織(who)的標準,每人每週(安全)攝入的鋁為2mg/kg體重。然而,在中國,超過30%的人攝入了過量的鋁。其中,4-6歲兒童的攝入量最高,是安全攝入量的2.6倍。

多年前,衞生部就啓動了限制含鋁添加劑使用的計劃,這是我國為減少居民膳食鋁過量攝入而採取的重要措施。新修訂的《食品添加劑使用標準》擬修訂9種含鋁食品添加劑的使用規定,廢止3種含鋁食品添加劑及其使用規定,其中刪除使用硫酸鋁鉀和硫酸鋁銨作為發酵劑在發酵麪粉製品中。為保護兒童健康,新標準擬取消在膨化食品中使用12種含鋁食品添加劑。其中,涉及的合成着色劑品種包括赤蘚糖醇及其鋁色澱、靛藍及其鋁色澱、亮藍及其鋁色澱、檸檬黃及其鋁色澱、日落黃及其鋁色澱、胭脂紅及其鋁色澱等。

低碳時代的“寵兒”

儘管控制鋁添加劑在食品工業中的便利性是必要的,但鋁仍然是現代工業中不可替代的寵兒和功臣。

金屬的鋁具有許多優良的性能,如密度低、導熱性好、導電性好、反射性好、易加工等特性決定了它的應用價值。金屬鋁在鋁合金製造中的應用,在現代社會中發揮了更大的作用。雖然純鋁質地柔軟,但它的合金強度很高。例如,在鋁中加入少量的銅、鎂、錳等金屬元素,可製成極硬的鋁合金。

曾經只有貴族才用得起的“高貴金屬”鋁,是如何走下“神壇”的?
中國高鐵列車的出現與鋁合金材料的應用密切相關。據悉,輕量化是高速列車技術突破的重點之一,因為列車運行時,每噸牽引重量消耗約12kw的功率,當列車達到300km/h時,每噸約消耗16-17kw的功率。為了減輕車身重量,提高其耐腐蝕性,高鐵“子彈頭”的整個車身都塗上了鋁合金塗層。由於鋁合金的重量遠低於鋼,有利於降低高速鐵路列車的重量和速度,而且鋁合金還可以提供良好的氣密性。

曾經只有貴族才用得起的“高貴金屬”鋁,是如何走下“神壇”的?
鋁合金在汽車工業中的應用將大大提高燃油經濟性。由於鋁合金的重量只有鋼的三分之一左右,因此它將帶來良好的燃油經濟性。根據世界鋁業協會的報告,車輛重量每減少10%,油耗就可降低8%至10%。同時,汽車工業每使用1kg鋁合金,在汽車壽命週期內可減少20 kg的尾氣排放。因此,鋁合金的應用具有節能減排的雙重意義。

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