鋁元素與人類的關(guān)系

【專家解說】：一.鋁的誕生與發(fā)展史 1854年，法國化學(xué)家德維爾把鋁礬土、木炭、食鹽混合，通人氯氣后加熱得到NaCl，AlCl3復(fù)鹽，再將此復(fù)鹽與過量的鈉熔融，得到了金屬鋁。這時的鋁十分珍貴，據(jù)說在一次宴會上，法國皇帝拿破侖第三獨自用鋁制的刀叉，而其他人都用銀制的餐具。泰國當時的國王曾用過鋁制的表鏈；1955年巴黎國用博覽會上，展出了一小塊鋁，標簽上寫到：“來自粘土的白銀”，并將它放在最珍貴的珠寶旁邊，直到1889年，倫敦化學(xué)會還把鋁和金制的花瓶和杯子作為貴重的禮物送給門捷列夫。1886年，美國的豪爾和法國的海朗特，分別獨立地電解熔融的鋁礬土和冰晶石的混合物制得了金屬鋁，奠定了今天大規(guī)模生產(chǎn)鋁的基礎(chǔ)。 近一個世紀的歷史進程中，鋁的產(chǎn)量急劇上升，到了20世紀60年代，鋁在全世界有色金屬產(chǎn)量上超過了銅而位居首位，這時的鋁已不單屬于皇家貴族所有，它的用途涉及到許多領(lǐng)域，大至國防、航天、電力、通訊等，小到鍋碗瓢盆等生活用品。它的化合物用途非常廣泛, 不同的含鋁化合物在醫(yī)藥、有機合成、石油精煉等方面發(fā)揮著重要的作用。 二、鋁及其合金 純的鋁很軟，強度不大，有著良好的延展性，可拉成細絲和軋成箔片，大量用于制造電線、電纜、無線電工業(yè)以及包裝業(yè)。它的導(dǎo)電能力約為銅的三分之二，但由于其密度僅為銅的三分之一，因而，將等質(zhì)量和等長度的鋁線和銅線相比，鋁的導(dǎo)電能力約為銅的二倍，且價格較銅低，所以，野外高壓線多由鋁做成，節(jié)約了大量成本，緩解了銅材的緊張。 鋁的導(dǎo)熱能力比鐵大三倍，工業(yè)上常用鋁制造各種熱交換器、散熱材料等，家庭使用的許多炊具也由鋁制成。與鐵相比，它還不易銹蝕，延長了使用壽命。 鋁粉具有銀白色的光澤，常和其它物質(zhì)混合用作涂料，刷在鐵制品的表面，保護鐵制品免遭腐蝕，而且美觀。由于鋁在氧氣中燃燒時能發(fā)出耀眼的白光并放出大量的熱，又常被用來制造一些爆炸混合物，如銨鋁炸藥等。 冶金工業(yè)中，常用鋁熱劑來熔煉難熔金屬。如鋁粉和氧化鐵粉混合，引發(fā)后即發(fā)生劇烈反應(yīng)，交通上常用此來焊接鋼軌；煉鋼工業(yè)中鋁常用作脫氧劑；光潔的鋁板具有良好的光反射性能，可用來制造高質(zhì)量的反射鏡、聚光碗等。鋁還具有良好的吸音性能，根據(jù)這一特點，－些廣播室，現(xiàn)代化大建筑內(nèi)的天花板等有的采用了鋁。純的鋁較軟，1906年，德國冶金學(xué)家維爾姆在鋁中加入少量鎂、銅，制得了堅韌的鋁合金，后來，這一專利為德國杜拉公司收買，所以鋁又有“杜拉鋁”之稱，在以后幾十年的發(fā)展過程中，人們根據(jù)不同的需要，研制出了許多鋁合金，在許多領(lǐng)域起著非常重要的作用。 在某些金屬中加入少量鋁，便可大大改善其性能。如青銅鋁（含鋁4％～15％），該合金具有高強度的耐蝕性，硬度與低碳鋼接近，且有著不易變暗的金屬光澤，常用于珠寶飾物和建筑工業(yè)中，制造機器的零件和工具，用于酸洗設(shè)備和其它與稀硫酸、鹽酸和氫氟酸接觸的設(shè)備；制作電焊機電刷和夾柄；重型齒輪和蝸輪，金屬成型模、機床導(dǎo)軌、不發(fā)生火花的工具、無磁性鏈條、壓力容器、熱交換器、壓縮機葉片、船舶螺旋槳和錨等。在鋁中加入鎂，便制得鋁鎂合金，其硬度比純的鎂和鋁都大許多，而且保留了其質(zhì)輕的特點，常用于制造飛機的機身，火箭的箭體；制造門窗、美化居室環(huán)境；制造船舶。 滲鋁，是鋼鐵化學(xué)熱處理方法的一種，使普通碳鋼或鑄鐵表面上形成耐高溫的氧化鋁膜以保護內(nèi)部的鐵。鋁是一種十分重要的金屬，然而，許多含鋁化會物對人類的作用也是非常重大的。 三、含鋁化合物 鋁在地殼中的含量相高,僅次于硅和氧而居第三位，主要以鋁硅酸鹽礦石存在，還有鋁土礦和冰晶石.氧化鋁為一種白色無定形粉末，它有多種變體，其中最為人們所熟悉的是α－A12O3和β－Al2O3。自然界存在的剛玉即屬于α一Al2O3，它的硬度僅次于金剛石，熔點高、耐酸堿，常用來制作一些軸承，制造磨料、耐火材料。如剛玉坩堝，可耐1800℃的高溫。剛玉由于含有不同的雜質(zhì)而有多種顏色。例如含微量Cr（III）的呈紅色，稱為紅寶石；含有Fe（II），F(xiàn)e（III）或Ti（IV）的稱為藍寶石。 β一A12O3是一種多孔的物質(zhì)，每克內(nèi)表面 積可高達數(shù)百平方米，有很高的活性，又名活性氧化鋁，能吸附水蒸氣等許多氣體、液體分子，常用作吸附劑、催化劑載體和干燥劑等，工業(yè)上冶煉鋁也以此作為原料。 氫氧化鋁可用來制備鋁鹽、吸附劑、媒染劑和離子交換劑，也可用作瓷釉、耐火材料、防火布等原料，其凝膠液和千凝膠在醫(yī)藥上用作酸藥，有中和胃酸和治療潰瘍的作用，用于治療胃和十二脂腸潰瘍病以及胃酸過多癥。 偏鋁酸鈉常用于印染織物，生產(chǎn)湖藍色染料，制造毛玻腐、肥皂、硬化建筑石塊。此外它還是一種較好的軟水劑、造紙的填料、水的凈化劑，人造絲的去光劑等。 無水氯化鋁是石油工業(yè)和有機合成中常用的催化劑；例如：芳烴的烷基化反應(yīng)，也稱為傅列德爾—克拉夫茨烷基化反應(yīng)，在無水三氯化鋁催化下，芳烴與鹵代烴（或烯烴和醇）發(fā)生親電取代反應(yīng)，生成芳烴的烷基取代物。六水合氯化鋁可用于制備除臭劑、安全消毒劑及石油精煉等。 溴化鋁是常用的有機合成和異構(gòu)化的催化劑。 磷化鋁遇潮濕或酸放出劇毒的磷化氫氣體，可毒死害蟲，農(nóng)業(yè)上用于谷倉殺蟲的熏蒸劑。 硫酸鋁常用作造紙的填料、媒染劑、凈水劑和滅火劑，油脂澄清劑，石油脫臭除色劑，并用于制造沉淀色料、防火布和藥物等。 冰晶石即六氟合鋁酸鈉，在農(nóng)業(yè)上常用作殺蟲劑；硅酸鹽工業(yè)中用于制造玻璃和搪瓷的乳白劑。 由明礬石經(jīng)加熱萃取而制得的明礬是一種重要的凈水劑、染媒劑,醫(yī)藥上用作收斂劑。硝酸鋁可用來鞣革和制白熱電燈絲,也可用作媒染劑;硅酸鋁常用于制玻璃、陶瓷、油漆的顏料以及油漆、橡膠和塑料的填料等,硅鋁凝膠具有吸濕性，常被用作石油催化裂化或其他有機合成的催化劑載體。 在鋁的羧酸鹽中；二甲酸鋁、三甲酸鋁常用作媒染劑，防水劑和殺菌劑等；二乙酸鋁除可作媒染劑外，還被用作收劍劑和消毒劑，也用于尸體防腐液中；三乙酸鋁用于制造防水防火織物、色淀；藥物（含漱藥、收斂藥、防腐藥等），并用作媒染劑等；十八酸鋁（硬脂酸鋁）常用于油漆的防沉淀劑、織物防水劑、潤滑油的增厚劑、工具的防銹油劑、聚氯乙烯塑料的耐熱穩(wěn)定劑等；油酸鋁除用作織物等的防水劑、潤滑油的增厚劑外,還用于油漆的催干劑、塑料制品的潤滑劑等。 硫糖鋁又名胃潰寧，學(xué)名蔗糖硫酸酯堿式鋁鹽，它能和胃蛋白酶絡(luò)合，直接抑制蛋白分解活性，作用較持久，并能形成一種保護膜，對胃粘膜有較強的保護作用和制酸作用，幫助粘膜再生，促進潰瘍愈合，毒性低，是口種良好的胃腸道潰瘍治療劑。 近些年，人們又開發(fā)了一些新的含鋁化合物，如烷基鋁等，隨著科學(xué)的發(fā)展，人們將會更好地利用鋁及化合物福人類。 四、“鋁”的危害 鋁的不當使用也會產(chǎn)生一些副作用。有資料報道：鋁鹽可能導(dǎo)致人的記憶力喪失。澳大利亞一個私營研究團體說：廣泛使用鋁鹽凈化水可能導(dǎo)致腦損傷，造成嚴重的記憶力喪失，這是早老性癡呆癥特有的癥狀。 研究人員對老鼠的實驗表明，混在飲水中的微量鋁進入老鼠的腦中并在那里逐漸積累，給它們喝一杯經(jīng)鋁鹽處理過的水后，它們腦中的含鋁量就達到可測量的水平。！ 世界衛(wèi)生組織提出人體每天的攝鋁量不應(yīng)超過每千克體重1毫克，一般情況下，一個人每天攝取的鋁量絕不會超過這個量，但是，經(jīng)常喝鋁鹽凈化過的水，吃含鋁鹽的食物，如油條、粉絲、涼粉、油餅、易位罐裝的軟飲料等，或是經(jīng)常食用鋁制炊具炒出的飯菜，都會使人的攝鋁量增加，從而影響腦細胞功能，導(dǎo)致記憶力下降，思維能力遲鈍。 鋁及其化合物對人類的危害與其貢獻相比是無法相提并論的，只要人們切實注意，揚長避短，它對人類社會將發(fā)揮出更為重要的作用。