1825 年の Ørsted による分離から 1886 年の Halls-Eroult プロセスの発明まで、アルミニウムは希少な金属から遍在する金属へと驚くべき旅をしました.
炭酸飲料の缶を手に持っていると、1800 年代にタイム マシンがあったらいいのにと何度も思います。今ではほとんどの人がゴミと見なしているものを売って金持ちになれたらいいのにと思います。
少し前まで、アルミニウムは王冠の宝石と並んでフランスの美術館でその場所を見つけ、希少で特別で価値のあるものとして知らされていました.
今日、私たちは素手で飲み物の缶やホイルのラップをくしゃくしゃにし、何も考えずにゴミに捨てます。 160 年前にさかのぼるこれらの金属片は、生涯にわたって Netflix のサブスクリプションを取得するのに十分なお金を稼げる可能性があります。
周期表のこの 13 番目の要素がたどる並外れた旅を見てみましょう。
アルミニウム、13 番目の要素 (写真提供者:Shutterstock のコンセプト)
アルミニウムの古代の使用
人類は、元素としてアルミニウムが発見される前から、アルミニウムを含む化合物の恩恵を受けてきました。火山粘土の一般的な成分は「ミョウバン」（硫酸カリウム アルミニウム）です。
メソポタミア、シュメール、エジプトの古代文明では、人々は粘土を採掘して精製し、ミョウバンを抽出しました。彼らはこの材料から、薬、染料、食品の酸洗剤、および消火剤を調製しました。苦い塩水を含む池は、外傷や傷の治療に使用されました.
アルミニウムの可能性についての最も初期の言及の 1 つは、大プリニウスの著書「自然史」にありました。彼は、ローマ皇帝ティベリウスの前にゴブレットを差し出した金細工師の話に言及しています。このカップは、銀というには軽すぎる不思議な銀色の光沢のある金属でできていました。
金細工師は、粘土から金属を抽出する知識は彼と神々だけのものであると主張しました.皇帝は興味を持ったようでしたが、すぐにレアメタルが彼の金と銀の宝物をすべて非常に貴重なものと見なすことに気付きました.その男に報酬を与える代わりに、ティベリウスは兵士たちに金細工師の首をはねるよう命じました。そして彼と共に秘密も死んだ.
1800 年代初頭のアルミニウム
アルミニウム (Al) は、地球の地殻の 8.1% を構成するため、自然界で最も豊富な金属です。ただし、銅、銀、または金とは異なり、アルミニウムは自然界で自由な状態では見つかりません。安定性の高い化合物に閉じ込められています。無料の Al を取得する試みは、1800 年代初頭の科学革命後の始まりでした。電気分解は、アレッサンドロ・ボルタが携帯用電気「ボルタ電池」を発明した後に人気を博しました。
コーンウォールの化学者であるハンフリー・デービーは、電気分解を使用して溶融塩の実験を行っていました。彼は、ナトリウム、カリウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム、ストロンチウムなどの金属を、それらの溶融塩に電気を通すことによって分離しました。一種の苦い塩を扱っているときに、彼は新しい金属の存在を確認し、それをアルミニウムと名付けました。彼は、「苦い塩」を意味するラテン語の「alumen」にちなんで名付けました。
彼はそれが苦いことをどうやって知ったのですか？当時のほとんどの科学者と同じように、彼はそれを味わったからです。残念ながら、彼は死ぬまで試みましたが、純粋な金属をその塩から分離することはできませんでした.
1900 年代初頭のアルミニウム
1925 年、コペンハーゲン大学の研究室で、Hans Christian Ørsted は塩化アルミニウムとカリウム アマルガムの混合物を調合しました。急速に加熱すると、混合物は史上初のアルミニウム金属の小球を生成しましたが、Ørsted の実験は再現性がなく、アルミニウムはほとんど生成されませんでした。
ドイツの化学者フリードリッヒ ヴェーラーは、カリウム アマルガムの代わりにカリウムを使用してエルステッドの技術を改善しようとしましたが、彼もあまり成功しませんでした。電気分解によってアルミニウムを抽出した最初の人物は、Robert Bunsen でした。 （はい、ブンゼンバーナーの男です！実際に設計したのは彼のアシスタントであるピーター・デサガでしたが）。しかし、ブンゼンはバッテリーやヒ素中毒の解毒剤の開発など、他の分野に移りました。
アルミニウム鉱石採石場 (写真提供:Alexey Rezvykh/Shutterstock)
一方、ピエール・ベルティエという地質学者は、フランスのレ・ボーでボーキサイト鉱石（酸化アルミニウム）を発見しました。 Henri Sainte-Claire Deville という名前のパリジャンは、酸化アルミニウム鉱石をアルミニウムに還元する方法を開発しました。彼の方法は高価でしたが効果的でした。これにより、アルミニウムは金や銀よりもさらに貴重になりました。ナポレオン3世はアルミ製のカトラリーを持っていたと言われています。彼の特別なゲストだけがそれらを使用することができ、他の人には金と銀の器が与えられました.
国の産業力を示すために、米国はワシントン記念塔の冠石を作るために 6 ポンドのアルミニウムを使用しました。アルミニウムは、王室や政府の会議で流行語になりました。
Charles Dickens は Household Words という週刊誌の編集者で、アルミニウムについて次のように説明しています。 、延性があり、ガラスよりも軽いという特異な性質を持っていますか?」このように、とらえどころのない金属を組み合わせた状態から金属の形に抽出することは、神話上の都市エルドラドを見つけることと同等になりました.
アルミニウム革命の始まり
アルミニウムは約 60 年間、最も高価な金属として君臨していましたが、「アルミニウムの双子」であるチャールズ M. ホールとポール エローが登場したことでその座を奪われました。 Charles Hall は、彼の教授である Frank F. Jewett 教授が Friedrich Wöhler の研究について話し、大学の同窓会で彼らにアルミニウム片を見せた後、純粋なアルミニウムを抽出する方法を見つける決心をしました。ホールは 3 階に設置した実験室から作業を開始しましたが、すぐに彼の作業に火がつきました。
したがって、彼は父親の薪小屋に引っ越しました。化学者でもある妹のジュリアの助けを借りて、彼はアルミニウム塩を溶解するための電解質を実験しました。次に、彼は手作りのバッテリーからの電気で溶液をザッピングしました（グリッド電源がなかったため）.最後に、1886 年 2 月に、彼は氷晶石 (フッ化アルミニウム ナトリウム) に落ち着き、その化合物から純粋なアルミニウムを抽出する方法を開発しました。
ポール・エルーというフランスの革新的な技術者は、ホールの仕事を完全に忘れていましたが、純粋なアルミニウムを求めて家族のなめし工場で働いていました。エローのアルミニウム抽出への関心は、彼の化学教授であるヘンリー ルイ ル シャトリエ (Henri Sainte-Claire Deville の親しい友人であった父親) によって引き起こされました。友人の助けを借りて、彼は氷晶石と電気分解を使用して鉱石から純粋なアルミニウムを抽出する方法を開発しました。
1886 年 4 月、彼はフランスとアメリカの両方で特許を申請するのに十分な証拠を得ました。ホールが 1886 年 7 月に特許を申請し、エローが既に申請していると知らされたとき、彼らの仕事の類似性が発見されました。長い訴訟の後、Hall はアメリカで特許を取得し、このプロセスは「Halls-Eroult」プロセスと名付けられました。
アルミニウム vs アルミニウム
多くの企業が特許を使用するライセンスを取得し、アルミニウムの大量生産を開始しました。これにより、金属の価格が大幅に低下しました。両方の発明者は、発明から多くのお金を稼ぎ、アルミニウム革命にも道を譲りました.
アルミニウムを一般的な名前にしたもう一人の人物は、カール・ヨーゼフ・バイエルです。彼は、ボーキサイト鉱石から純粋なアルミナを抽出する費用対効果の高い方法を開発しました。この金属の抽出は、Bayer と Halls-Eroult プロセスを組み合わせることで、コストとエネルギー効率が大幅に向上しました。
アルミニウムはあらゆる場所でその用途を見つけます。 (写真提供:ivector/Shutterstock)
結論
アルミニウムとその合金は、私たちが住む世界に完全な革命をもたらしました。調理器具から花火の粉、CPU のヒートシンクまで、どこにでもあります。軽量、非腐食性、優れた機械的特性により、空や宇宙旅行が現実のものになりました。したがって、飛行機であなたの隣にいる人が、ブリキ缶で飛ぶのが怖いと言っている場合は、実際にはアルミ缶であることを思い出させて少し安心させてください.そうすれば気分が良くなるはずです!
