Top

Тринадцатый элемент

По содержанию в земной коре алюминий занимает первое место среди металлов. Однако в свободном состоянии, например, в виде самородков, алюминий почти не встречается. Это химически активный металл, который с легкостью вступает в разнообразные по своему составу соединения. Самые распространенные соединения алюминия – полевые шпаты: альбиты, анортиты, бокситы. А также различные виды глин. В обиходе эти глины, содержащие оксид алюминия, называют глинозем.

12735543_10207451844045907_473128312_n

Алюминиевые истории

Однажды к императору Тиберию пришел ювелир и принес ему в подарок чашу из легкого серебристого металла. Ювелир сказал, что он получил этот металл из глины, а секрет изготовления знает только он и Боги.

12736040_10207451843965905_623216968_n

Император Тиберий, опасаясь, что металл, полученный из легкодоступной глины, обесценит золото и серебро, приказал – на всякий случай — отрубить ювелиру голову.

12735986_10207451844005906_160033398_n

Первое упоминание об алюминии встречается в трудах известного немецкого врача и естествоиспытателя Парацельса Филиппа Ауреола Теофраста Бомбаста фон Гогенгейма. Парацельс описал некий металл, окись которого является основой квасцовой земли. Это была окись алюминия, впоследствии получившая название глинозем.

Квасцовая земля или квасцы были известны с давних времен. По свидетельству Геродота их применяли при крашении тканей для закрепления цвета. И называли «алюмен», то есть «связывающий».

12736408_10207451844085908_679869778_n

В Древней Руси первые упоминания об использовании квасцов для окраски тканей и изготовления сафьяновых кож относятся к восьмому веку.

12767770_10207451843925904_239526502_n

В средние века алюмен был обязательным атрибутом алхимических лабораторий. Его также применяли для изготовления аптекарских снадобий и лекарств.

Первым, кто попытался выделить чистый металл из квасцов, был немецкий химик Андреас Маргграф. В 1754 году он провел ряд экспериментов, но ему удалось выделить из квасцовой земли только окись алюминия — глинозем.

Спустя пятьдесят лет опыты Маргграфа повторил англичанин Хэмфри Дэвид. Эксперимент не удался, но зато Дэви придумал неподдающемуся металлу название — «алюминий».

Только в 1825 году датский химик Ганс Христиан Эрстед во время своих опытов по электромагнетизму случайно получил металлический алюминий. В своей статье, опубликованной в малоизвестном химическом журнале, Эрестед упомянул побочный эффект эксперимента.

 «В результате реакции образовался кусок металла, с цветом и блеском, несколько похожим на олово». Из статьи Эрстеда

На сообщение Эрстеда никто из ученых внимания не обратил. Да и сам он не придал своему открытию большого значения.

Только через два года о побочном эффекте эксперимента Эрстеда случайно узнал его знакомый – известный немецкий химик Фридрих Вёлер. Вёлер сразу же заинтересовался алюминием и уже в конце 1827 года опубликовал свой метод получения нового металла. Поначалу это были крохотные слитки, величиной не больше булавочной головки. Для промышленности такой метод не годился, хотя для науки он считался огромным достижением. Но Вёлер продолжал эксперименты и, наконец, сумел разработать способ получения алюминия в виде компактной массы. На это у немецкого химика ушло 18 лет!

Алюминиевые истории

Известный китайский полководец Чжоу-Чжу умер в самом конце третьего века нашей эры. Точнее, был убит. Его богато изукрашенную гробницу археологи обнаружили совсем недавно. Каково же было удивление ученых, когда выяснилось, что некоторые элементы орнамента гробницы были выполнены из алюминия. В это было настолько трудно поверить, что ученые отправили металл на дополнительные исследования. Но спектральный анализ подтвердил: фигуры орнамента выполнены из алюминия. Значит, еще тысячу шестьсот лет тому назад древние металлурги использовали метод электролиза или владели каким-то иным способом получения алюминия.

 В середине девятнадцатого века алюминий считался драгоценным металлом. Дороже золота и серебра. Алюминиевые слитки выставлялись на международных выставках ювелирных изделий, из них изготавливали предметы роскоши. Промышленное производство алюминия становилось насущной проблемой. За ее решение взялся французский физик Анри Этьен Сент-Клер Девиль.

  «Этот металл, белый и блестящий, как серебро, не чернеющий на воздухе, поддающийся переплавке, ковке и протяжке, обладающий к тому же замечательной легкостью, может оказаться очень полезным, если удастся найти простой способ его получения…» Из доклада Девиля Французской Академии наук

В 1854 году Девиль разработал химический процесс получения алюминия более дешевым способом, нежели метод немецкого химика Вёлера. И уже через год первые слитки алюминия демонстрировались на всемирной Парижской выставке ювелирных украшений и драгоценных изделий. Организаторы выставки окрестили алюминий «серебром Девиля». Это экспонат вызвал к себе живейший интерес не только ювелиров, но и монархов.

12736049_10207451844165910_1900214451_n

Наполеон Ш решил на зависть соседям экипировать свою армию алюминиевыми доспехами. Девиль получил заказ и огромную сумму из императорской казны. На эти деньги он построил завод в Ла-Гасьере. Предприятие сразу же заработало во всю мощь, но серебра Девиля, произведенного за год, хватило только на каски для отряда личных кирасиров императора.

12596368_10207451844285913_1695398755_n

Алюминиевые истории

Однажды Наполеон Ш устроил банкет, на котором члены монаршей семьи и наиболее почетные гости были удостоены чести есть алюминиевыми ложками и вилками. Гостям попроще были поданы самые обычные столовые приборы – из золота и серебра.

12767590_10207451844405916_422299846_n

Завод в Ла-Гасьере проработал недолго. Местным жителям надоели едкие химические испарения, они начали скандалить, писать жалобы и, в конце концов, Девиль был вынужден перенести свой завод в Руан.

12767473_10207451844205911_1072890232_n

Первым, кто предложил использовать электролиз для получения алюминия, был немецкий ученый Роберт Вильгельм Бунзен. Его работа на эту тему была опубликована еще в 1854 году. Анри Девиль попытался применить идею Бунзена на практике. Но электролизёр, сконструированный Бунзеном, требовал огромного количества электроэнергии. А электричество в то время было достаточно дорогим удовольствием. Девиль вернулся к проверенным химическим методикам, оставив идею электролиза до лучших времен.

В 1865 году русский естествоиспытатель Николай Николаевич Бекетов опубликовал свою методику выделения алюминия из криолита. – редкого природного минерала, содержащего двойной фторид алюминия и натрия.

Для справки: Криолит – это двойной фторид алюминия и натрия. Минерал хоть и не дорогой, но достаточно редкий. Известно только одно его крупное природное месторождение – в Китае. Сегодня алюминиевая промышленность использует не природный минерал, а полученный искусственным путем.

 Метод Бекетова был принят на вооружение сразу несколькими европейскими заводами во Франции и в Германии.

За двадцать пять лет – с 1865 по 1890 – по технологии Бекетова было в общей сложности выплавлено всего 200 тонн алюминия.

Алюминиевые истории

В 1889 году великий русский химик Дмитрий Иванович Менделеев, руководивший в то время Российской Палатой мер и весов, приехал в Англию на Лондонские чтения. И там ему в знак признания особых заслуг перед наукой были преподнесены сувенирные весы, выполненные из золота и алюминия — очень ценный подарок. Эти алюминиевые весы считаются одним из самых дорогих ювелирных изделий 19 века.

 11668160_10207451844325914_1988793349_n

В 1886 году два ученых одновременно и независимо друг от друга открыли дешевый способ получения производственного алюминия. Одного ученого звали Чарльз Мартин Холл, он был американцем. А второго звали Поль Луи Туссейн Эру, он был французом.

Свои первые алюминиевые слитки – десяток маленьких шариков – двадцатитрехлетний выпускник Оберлинского колледжа Чарльз Холл получил 23 февраля 1886 года.

А 23 апреля того же года свой первый алюминиевый слиток, похожий на небольшую застывшую серебристую лужицу, получил двадцатитрехлетний выпускник Парижской Горной школы Поль Эру.

Но промышленное производство алюминия по методу Холла-Эру началось только в 1888 году, да и то, с большим скрипом…

Пока одни ученые пытались снизить стоимость производства алюминия, другие начали искать способы удешевления самого сырья – глинозема. В 1888 году австрийский химик Карл Джозеф Байер, который жил и работал в России, разработал в собственной лаборатории универсальную методику получения глинозема. Поначалу казалось, что технология Байера совершила настоящую революцию в мировой металлургии. Алюминий стал дешевым и доступным. Но вскоре выяснилось, что прочность чистого алюминия оставляет желать лучшего. И поскольку издавна было известно, что многие сплавы гораздо прочнее чистых металлов, входящих в их состав, перед учеными встала новая задача – получение алюминиевых сплавов.

Первым «упрочнением» алюминия занялся немецкий ученый Альфред Вильм.  В 1906 году ему удалось получить достаточно прочный сплав, добавив к алюминию медь и магний. Но ученый чувствовал, что можно добиться и большего. Например, закалкой. Он нагрел несколько образцов, остудил, измерил прочностью. И тут ему показалось, что прибор измерения прочности барахлит. Несколько дней Вильм потратил на починку прибора. Образцы алюминиевого сплава успели за это время не только закалиться, но и запылиться. Когда Вильм вернулся к испытаниям, он не поверил своим глазам: прочность запыленного сплава стала чуть ли не в два раза выше.

Так было открыто явление естественного старения алюминиевых сплавов после закалки. Вильм запатентовал свое открытие. И вскоре продал патент одной литейной компании, которая находилась в немецком городе Дюрен. Первая партия нового сплава была выпущена в 1911 году. Его назвали дюралюминий – Дюренский алюминий.

С легендарного дюралюминия или дюрали началась эпоха авиации,  закрепив за алюминием новое имя: крылатый металл.

Двадцатый век нашел применение алюминию в самых различных сферах: от электротехники до пищевой промышленности, от строительства до производства взрывчатки. Корабли и автомобили, мосты и зеркала, железнодорожные вагоны и трубопроводы, взрывчатка и ракетное топливо – все это алюминий и его сплавы. Сегодня гораздо сложнее найти область, где алюминию не нашли применения, чем перечислить все его «профессии».