I leganti contenenti alluminio sono conosciuti fin dall'antichità. Tuttavia l'allume (latino Alumen o Alumin, tedesco Alaun), menzionato in particolare da Plinio, era inteso nell'antichità e nel Medioevo come sostanze diverse. Nel Dizionario Alchemico di Ruland, la parola Alumen, con l'aggiunta di varie definizioni, viene data in 34 significati. In particolare significava antimonio, Alumen alafuri - sale alcalino, Alumen Alcori - nitrum o allume alcalino, Alumen creptum - tartaro (tartaro) del buon vino, Alumen fascioli - alcali, Alumen odig - ammoniaca, Alumen scoriole - gesso, ecc. Lemery , autore del famoso "Dizionario dei prodotti farmaceutici semplici" (1716), fornisce anche un ampio elenco di varietà di allume.

Fino al XVIII secolo i composti dell'alluminio (allume e ossido) non potevano essere distinti da altri composti simili nell'aspetto. Lemery descrive l'allume come segue: "Nel 1754, Marggraf isolò da una soluzione di allume (mediante l'azione degli alcali) un precipitato di ossido di alluminio, che chiamò "terra di allume" (Alaunerde), e stabilì la sua differenza dalle altre terre. Presto La terra di allume ricevette il nome di allumina (Allumina o Allumina). Nel 1782 Lavoisier espresse l'idea che l'alluminio è un ossido di un elemento sconosciuto. Nella "Tabella dei corpi semplici", Lavoisier collocò l'allumina tra i "corpi semplici, che formano sali , terroso." Qui vengono forniti anche sinonimi per il nome allumina: argyl (Argile), allume. terra, base di allume. La parola argile, o argilla, come sottolinea Lemery nel suo dizionario, deriva dall'argilla del vasaio greco. Dalton nel suo "Nuovo sistema di filosofia chimica" dà un segno speciale per l'allumina e fornisce una formula strutturale complessa (!) di allume.

Dopo la scoperta dei metalli alcalini utilizzando l'elettricità galvanica, Davy e Berzelius tentarono senza successo di isolare l'alluminio metallico dall'allumina nello stesso modo. Solo nel 1825 il problema fu risolto dal fisico danese Oersted utilizzando un metodo chimico. Fece passare il cloro attraverso una miscela calda di allumina e carbone e il risultante cloruro di alluminio anidro fu riscaldato con amalgama di potassio. Dopo l'evaporazione del mercurio, scrive Oersted, si ottenne un metallo simile nell'aspetto allo stagno. Infine, nel 1827, Wöhler isolò l'alluminio metallico in un modo più efficiente, riscaldando il cloruro di alluminio anidro con il potassio metallico.

Intorno al 1807 Davy, che tentava di effettuare l'elettrolisi dell'allumina, diede il nome al metallo che si supponeva contenesse alluminio (Alumium) o alluminio (Aluminum). Quest'ultimo nome è poi diventato comune negli USA, mentre in Inghilterra e in altri paesi è stato adottato il nome Aluminium, proposto poi dallo stesso Davy. È abbastanza chiaro che tutti questi nomi derivano dalla parola latina alum (Alumen), sull'origine della quale esistono opinioni diverse, basate sulle testimonianze di vari autori, risalenti all'antichità. Così A.M. Vasiliev, notando l'origine poco chiara di questa parola, cita l'opinione di un certo Isidoro (ovviamente Isidoro di Siviglia, vescovo vissuto nel 560-636, un enciclopedista impegnato, in particolare, nella ricerca etimologica): “ L'alumen è chiamato lumen, poiché conferisce lume (luce, luminosità) alle vernici quando aggiunto durante la tintura. Tuttavia questa spiegazione, benché molto antica, non prova che la parola alumen abbia proprio tali origini. Qui è abbastanza probabile solo una tautologia accidentale. Lemery (1716) a sua volta sottolinea che la parola alumen è imparentata con il greco (halmi), che significa salinità, salamoia, salamoia, ecc.

Nomi russi per l'alluminio nei primi decenni del XIX secolo. abbastanza vario. Ciascuno degli autori di libri di chimica di questo periodo cercò ovviamente di proporre un proprio titolo. Pertanto, Zakharov chiama alluminio allumina (1810), Giese - alluminio (1813), Strakhov - allume (1825), Iovsky - argilla, Shcheglov - allumina (1830). Nel "Negozio di Dvigubsky" (1822-1830), l'allumina è chiamata allumina, allumina, allumina (ad esempio, allumina dell'acido fosforico) e il metallo è chiamato alluminio e alluminio (1824). Hess nella prima edizione di "Fondamenti di chimica pura" (1831) usa il nome allumina (alluminio) e nella quinta edizione (1840) - argilla. Tuttavia, forma nomi per i sali basati sul termine allumina, ad esempio solfato di allumina. Mendeleev nella prima edizione dei “Fondamenti di chimica” (1871) usa i nomi alluminio e argilla. Nelle edizioni successive la parola gliny non compare più.

I composti dell'alluminio sono conosciuti dall'uomo fin dall'antichità. Uno di questi erano i leganti, che includono l'allume di alluminio-potassio KAl(SO4)2. Hanno trovato ampia applicazione. Venivano usati come mordente e come tappo del sangue. L'impregnazione del legno con una soluzione di allume di potassio lo rendeva non infiammabile. È noto un fatto storico interessante, come Archelao, un comandante di Roma, durante la guerra con i persiani, ordinò che le torri, che fungevano da strutture difensive, fossero imbrattate di allume. I persiani non riuscirono mai a bruciarli.

Un altro composto di alluminio erano le argille naturali, che includevano l'ossido di alluminio Al2O3.

I primi tentativi di ottenere l'alluminio solo a metà del XIX secolo. Il tentativo dello scienziato danese H.K. Oersted è stato coronato dal successo. Per ottenerlo usò il potassio amalgamato come riduttore dell'alluminio dall'ossido. Ma non è stato possibile scoprire che tipo di metallo è stato ottenuto allora. Qualche tempo dopo, due anni dopo, l'alluminio fu ottenuto dal chimico tedesco Wöhler, che lo ottenne riscaldando il cloruro di alluminio anidro con il potassio metallico. Molti anni di lavoro dello scienziato tedesco non sono stati vani. Nel corso di 20 anni è riuscito a preparare il metallo granulato. Si è rivelato simile all'argento, ma era molto più leggero. L'alluminio era un metallo molto costoso e fino all'inizio del XX secolo il suo costo era superiore a quello dell'oro. Pertanto, per molti, molti anni, l’alluminio è stato utilizzato come oggetto da esposizione nei musei. Intorno al 1807, Davy tentò di effettuare l'elettrolisi dell'allumina e ottenne un metallo che fu chiamato alluminio (Alumium) o alluminio (Aluminum), che dal latino viene tradotto come allume.

La produzione di alluminio dalle argille interessava non solo i chimici, ma anche gli industriali. L'alluminio era molto difficile da separare da altre sostanze, il che contribuiva al fatto che era più costoso dell'oro. Nel 1886, il chimico C.M. Hall propose un metodo che consentiva di ottenere metallo in grandi quantità. Durante la ricerca, ha sciolto l'ossido di alluminio nella criolite AlF3 nNaF fusa. La miscela risultante è stata posta in un recipiente di granito e una corrente elettrica continua è stata fatta passare attraverso la massa fusa. Rimase molto sorpreso quando, dopo qualche tempo, scoprì sul fondo del recipiente delle placche di alluminio puro. Questo metodo è attualmente il principale per la produzione di alluminio su scala industriale. Il metallo risultante era buono in tutto tranne che nella resistenza, necessaria per l'industria. E questo problema è stato risolto. Il chimico tedesco Alfred Wilm legò l'alluminio con altri metalli: rame, manganese e magnesio. Il risultato fu una lega molto più resistente dell'alluminio.

§2. Modalità di ottenimento

L'invenzione riguarda un metodo per produrre alluminio separandolo elettroliticamente da soluzioni acquose contemporaneamente all'idrogeno. Il metodo utilizza un catodo di metallo liquido, ad esempio gallio. Il contenuto di alluminio nel metallo viene aumentato al 6 in peso, la lega viene rimossa dall'elettrolizzatore, raffreddata nell'intervallo da 98 a 26°C, e l'alluminio viene isolato mediante cristallizzazione, ottenendo una soluzione solida primaria satura con un contenuto di alluminio di circa l'80% in peso. Le acque madri, lega di composizione eutettica, vengono riportate all'elettrolisi come metallo catodico, e la soluzione solida primaria viene fusa e sottoposta a ricristallizzazione a temperature inferiori a 660°C, separando successivamente la soluzione secondaria, terziaria, ecc. soluzioni solide da liquidi per ottenere da essi alluminio di purezza tecnica. Metodi alternativi per la produzione dell'alluminio - processo carbotermico, processo Todt, processo Kuwahara, elettrolisi dei cloruri, riduzione dell'alluminio con sodio - non hanno mostrato alcun vantaggio rispetto al metodo Héroux-Hall. Il prototipo della presente invenzione è la nostra precedente proposta con lo stesso nome, sotto N. La produzione di alluminio da soluzioni acquose contemporaneamente all'idrogeno, che costituisce l'essenza di questa invenzione, è estremamente allettante, ma non può essere realizzata a causa dei processi di passivazione di un catodo solido di alluminio con film di ossido-idrossido di composizione variabile. I nostri tentativi di implementare il processo in soluzioni di alluminato alcalino, acido solforico, acido cloridrico e acido nitrico non hanno avuto successo. A questo proposito, proponiamo di produrre alluminio e idrogeno su un catodo di metallo liquido a flusso, ad esempio un catodo di gallio o costituito da una lega di gallio-alluminio. Possono essere utilizzate anche altre leghe a basso punto di fusione. Catodo. Di conseguenza, l'elettrolisi viene eseguita facilmente e, in prima approssimazione, semplicemente con rilascio garantito di alluminio nella lega catodica.

Nell'industria, l'alluminio viene prodotto mediante elettrolisi di Al2O3 nella criolite fusa Na3 ad una temperatura di 950

2Al2O3 = 4Al(3+) + 6O(2-) = 2Al + 3O2

Principali reazioni dei processi:

CaF2 + H2SO4 → 2HF + CaSO4 (15.z)

SiO2 + 6HF→H2SiF6 + 2H2

HF e H2SiF6 sono prodotti gassosi catturati dall'acqua. Per desiliconizzare la soluzione risultante, viene prima introdotta la quantità calcolata di soda:

H2SiF6 + Na2CO3 → Na2SiF6 + CO2 + H2O (15.i)

Na2SiF6 scarsamente solubile viene separato e la soluzione di acido fluoridrico rimanente viene neutralizzata con soda in eccesso e idrossido di alluminio per ottenere la criolite:

12HF + 3Na2CO3 + 2Al(OH)3 → 2(3NaF AlF3) + 3CO2 + 9H2O (15.k)

NaF e AlF3 possono essere ottenuti separatamente allo stesso modo se la soluzione desiliconizzata di acido fluoridrico viene neutralizzata con una quantità calcolata di Na2CO3 o Al(OH)3.

COS'È L'ALLUMINIO

Leggero, durevole, resistente alla corrosione e funzionale: è questa combinazione di qualità che ha reso l'alluminio il principale materiale strutturale del nostro tempo. L’alluminio è nelle case in cui viviamo, nelle automobili, nei treni e negli aerei su cui viaggiamo, nei telefoni cellulari e nei computer, sugli scaffali dei frigoriferi e nei interni moderni. Ma 200 anni fa si sapeva poco di questo metallo.

"Ciò che per secoli sembrava impossibile, ciò che ieri era solo un sogno audace, oggi diventa un vero compito e domani un risultato."

Sergei Pavlovich Korolev
scienziato, progettista, fondatore dell'astronautica pratica

Alluminio – metallo bianco-argenteo, 13° elemento della tavola periodica. Incredibile ma vero: l'alluminio è il metallo più abbondante sulla Terra, rappresentando oltre l'8% della massa totale della crosta terrestre, ed è il terzo elemento chimico più abbondante sul nostro pianeta dopo l'ossigeno e il silicio.

Tuttavia, l’alluminio non si trova in natura nella sua forma pura a causa della sua elevata reattività chimica. Ecco perché ne siamo venuti a conoscenza relativamente di recente. Formalmente, l’alluminio fu prodotto solo nel 1824, e passò altro mezzo secolo prima che iniziasse produzione industriale.

Molto spesso in natura nella composizione si trova l'alluminio allume. Si tratta di minerali che combinano due sali dell'acido solforico: uno a base di un metallo alcalino (litio, sodio, potassio, rubidio o cesio), e l'altro a base di un metallo del terzo gruppo della tavola periodica, principalmente alluminio.

L'allume è ancora utilizzato oggi nella purificazione dell'acqua, nella cucina, nella medicina, nella cosmetologia, nell'industria chimica e in altri settori. A proposito, l'alluminio ha preso il nome grazie all'allume, che in latino si chiamava alumen.

Corindone

Rubini, zaffiri, smeraldi e acquamarina sono minerali di alluminio.
I primi due appartengono al corindone: questo è ossido di alluminio (Al 2 O 3) in forma cristallina. Ha una trasparenza naturale ed è secondo solo ai diamanti in forza. Il vetro antiproiettile, i finestrini degli aerei e gli schermi degli smartphone sono realizzati utilizzando lo zaffiro.
E uno dei minerali di corindone meno preziosi, lo smeriglio, viene utilizzato come materiale abrasivo, anche per creare carta vetrata.

Ad oggi se ne conoscono quasi 300 vari collegamenti e minerali di alluminio - dal feldspato, che è il principale minerale che forma le rocce sulla Terra, al rubino, allo zaffiro o allo smeraldo, che non sono più così comuni.

Hans Christian Oersted(1777–1851) – Fisico danese, membro onorario dell'Accademia delle scienze di San Pietroburgo (1830). Nato nella città di Rudkörbing nella famiglia di un farmacista. Nel 1797 si laureò all'Università di Copenaghen, nel 1806 divenne professore.

Ma non importa quanto fosse comune l'alluminio, la sua scoperta è diventata possibile solo quando gli scienziati hanno avuto a disposizione un nuovo strumento che ha permesso di scomporre le sostanze complesse in sostanze più semplici: elettricità.

E nel 1824, utilizzando il processo di elettrolisi, il fisico danese Hans Christian Oersted ottenne l'alluminio. Era contaminato da impurità di potassio e mercurio coinvolte nelle reazioni chimiche, ma questa era la prima volta che veniva prodotto l'alluminio.

Utilizzando l'elettrolisi, l'alluminio viene prodotto ancora oggi.

La materia prima per la produzione odierna dell'alluminio è un altro minerale di alluminio comune in natura: bauxite. Questa è una roccia argillosa costituita da varie modifiche di idrossido di alluminio con una miscela di ossidi di ferro, silicio, titanio, zolfo, gallio, cromo, vanadio, sali carbonati di calcio, ferro e magnesio - quasi la metà della tavola periodica. In media, 1 tonnellata di alluminio viene prodotta da 4-5 tonnellate di bauxite.

Bauxite

La bauxite fu scoperta dal geologo Pierre Berthier nel sud della Francia nel 1821. La razza prende il nome dalla zona di Les Baux dove è stata trovata. Circa il 90% delle riserve mondiali di bauxite sono concentrate nei paesi delle zone tropicali e subtropicali: Guinea, Australia, Vietnam, Brasile, India e Giamaica.

Si ottiene dalla bauxite allumina. Si tratta dell'ossido di alluminio Al 2 O 3, che ha la forma di una polvere bianca e da cui viene prodotto il metallo mediante elettrolisi nelle fonderie di alluminio.

La produzione di alluminio richiede enormi quantità di elettricità. Per produrre una tonnellata di metallo sono necessari circa 15 MWh di energia, ovvero quanto consuma un condominio di 100 appartamenti in un mese intero, quindi è più sensato costruire fonderie di alluminio vicino a fonti di energia potenti e rinnovabili. Più soluzione ottimale – centrali idroelettriche, che rappresenta la più potente tra tutte le tipologie di “energia verde”.

Proprietà dell'alluminio

L'alluminio ha una rara combinazione di proprietà preziose. È uno dei metalli più leggeri in natura: è quasi tre volte più leggero del ferro, ma allo stesso tempo è resistente, estremamente duttile e non soggetto a corrosione, poiché la sua superficie è sempre ricoperta da un ossido sottile, ma molto resistente film. Non è magnetico, conduce bene l'elettricità e forma leghe con quasi tutti i metalli.

Facile

Tre volte più leggero del ferro

Duraturo

Paragonabile in resistenza all'acciaio

Plastica

Adatto a tutti i tipi di lavorazione meccanica

Nessuna corrosione

La sottile pellicola di ossido protegge dalla corrosione

L'alluminio viene facilmente lavorato mediante pressione, sia a caldo che a freddo. Può essere laminato, trafilato, stampato. L'alluminio non brucia, non necessita di verniciature particolari ed è atossico, a differenza della plastica.

La malleabilità dell'alluminio è molto elevata: da esso si possono ricavare lastre con uno spessore di soli 4 micron e il filo più sottile. E il foglio di alluminio ultrasottile è tre volte più sottile di un capello umano. Inoltre, rispetto ad altri metalli e materiali, è più economico.

L'elevata capacità di formare composti con vari elementi chimici ha dato origine a numerose leghe di alluminio. Anche una piccola percentuale di impurità modifica in modo significativo le caratteristiche del metallo e apre nuove aree di applicazione. Ad esempio, la combinazione di alluminio con silicio e magnesio in Vita di ogni giorno possono essere trovati letteralmente sulla strada, sotto forma di cerchi in lega, motori, elementi del telaio e altre parti di un'auto moderna. E se aggiungi lo zinco alla lega di alluminio, forse lo tieni tra le mani adesso, perché questa è la lega che viene utilizzata nella produzione delle custodie cellulari e compresse. Nel frattempo, gli scienziati continuano a inventare nuove leghe di alluminio.
Riserve di alluminio
Circa il 75% dell'alluminio prodotto nel corso dell'esistenza dell'industria è ancora in uso oggi.

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Lo storico antico Plinio il Vecchio parla di un evento interessante accaduto quasi due millenni fa. Un giorno uno sconosciuto venne dall'imperatore romano Tiberio. In dono all'imperatore presentò una ciotola da lui realizzata, realizzata in un metallo lucente come l'argento, ma estremamente leggero. Il maestro disse di essere riuscito a ottenere questo metallo sconosciuto dal terreno argilloso. Il sentimento di gratitudine deve aver raramente gravato su Tiberio, ed era anche un sovrano miope. Temendo che il nuovo metallo con le sue eccellenti proprietà svalutasse l'oro e l'argento immagazzinati nel tesoro, tagliò la testa dell'inventore e distrusse il suo laboratorio in modo che nessuno potesse impegnarsi nella produzione del metallo "pericoloso".

Se questo sia vero o sia una leggenda è difficile dirlo. Ma in un modo o nell'altro il “pericolo” è passato e, purtroppo, da molto tempo. Solo nel XVI secolo, cioè dopo circa mille anni e mezzo, fu scritta una nuova pagina nella storia dell'alluminio. Ciò è stato fatto dal talentuoso medico e naturalista tedesco Paracelsus Philipp Aureolus Theophrastus Bombastus von Hohenheim.

Esaminando varie sostanze e minerali, compreso l'allume, Paracelso scoprì che “sono il sale di una certa terra di allume”, che contiene un ossido di un metallo sconosciuto, in seguito chiamato allumina.

Gli allumi che interessarono Paracelso sono conosciuti fin dall'antichità.
Secondo la testimonianza dello storico greco Erodoto, vissuto nel V secolo a.C. e., i popoli antichi utilizzavano per tingere i tessuti una roccia minerale per fissarne il colore, che chiamavano “alumene”, cioè “legante”. Questa razza era l'allume.

Le prime notizie sulla produzione dell'allume nell'antica Rus' risalgono all'incirca all'VIII-IX secolo, dove veniva utilizzato anche per la tintura dei tessuti e la preparazione delle pelli marocchine. Nel Medioevo in Europa operavano già diverse fabbriche per la produzione dell’allume. Nel 1754, il chimico tedesco Marggraf riuscì a isolare “la terra di allume”, che Paracelso aveva scritto circa 200 anni prima. Passarono diversi decenni prima che l'inglese Davy cercasse di ottenere il metallo nascosto nell'allume. Nel 1807 riuscì a scoprire il sodio e il potassio mediante elettrolisi degli alcali, ma li decompose utilizzando corrente elettrica non riuscì mai a produrre l'allumina.

Tentativi simili furono fatti qualche anno dopo dallo svedese Berzelius, ma il suo lavoro non fu coronato da successo. Nonostante ciò, gli scienziati decisero comunque di dare un nome al metallo “inflessibile”: prima Berzelius lo chiamò alluminio, e poi Davy cambiò l'alluminio in alluminio.

Il primo che riuscì, come l'ignoto maestro dell'antica Roma, a ottenere l'alluminio metallico fu lo scienziato danese Oersted. Nel 1825 pubblicò il suo articolo su una delle riviste chimiche, in cui scrisse che come risultato dei suoi esperimenti si formò "un pezzo di metallo con un colore e una lucentezza in qualche modo simili allo stagno". Tuttavia questo diario non era molto conosciuto e il messaggio di Oersted passò quasi inosservato mondo scientifico. E lo stesso scienziato, assorbito dal lavoro sull'elettromagnetismo, non attribuiva molta importanza alla sua scoperta.

Due anni dopo, il giovane ma già famoso chimico tedesco Wöhler venne a Oersted a Copenaghen. Oersted lo informò che non intendeva continuare gli esperimenti sulla produzione dell'alluminio. Ritornato in Germania, Wöhler si occupò subito di questo problema, che lo interessava molto, e già alla fine del 1827 pubblicò il suo metodo per ottenere un nuovo metallo. È vero, il metodo di Wöhler ha permesso di isolare l'alluminio solo sotto forma di grani non più grandi di una capocchia di spillo, ma lo scienziato ha continuato gli esperimenti finché non è stato finalmente in grado di sviluppare un metodo per ottenere l'alluminio sotto forma di una massa compatta. Gli ci sono voluti... 18 anni.

A quel punto, il nuovo metallo aveva già guadagnato popolarità e, poiché veniva ottenuto in quantità scarse, i suoi prezzi superavano i prezzi dell'oro e ottenerlo non era facile.

Non c'è da meravigliarsi che quando uno dei monarchi europei acquistò una canotta con bottoni in alluminio per uso personale, iniziò a disprezzare gli altri sovrani che non potevano permettersi un simile lusso. Coloro che non avevano altra scelta che invidiare il felice possessore dei bottoni più rari e attendere con silenziosa tristezza tempi migliori.

Con loro grande gioia, non dovettero aspettare a lungo: già nel 1855, all'Esposizione Mondiale di Parigi, fu presentato “l'argento fatto di argilla”, che suscitò grande scalpore. Si trattava di lastre e lingotti di alluminio ottenuti dallo scienziato e industriale francese Sainte-Clair Deville.
L'apparizione di queste mostre è stata preceduta dai seguenti eventi. L'imperatore di Francia a quel tempo era Napoleone III - "il piccolo nipote del prozio", come veniva chiamato allora. Grande fan delle spese pazze, una volta ospitò un banchetto in cui ai membri della famiglia reale e agli ospiti più illustri fu concesso l'onore di mangiare con cucchiai e forchette di alluminio. Gli ospiti più semplici dovevano utilizzare le consuete (per i banchetti imperiali, ovviamente) posate d'oro e d'argento. Naturalmente era offensivo fino alle lacrime e il pezzo non poteva scendermi in gola, ma cosa ci si può fare se anche l'imperatore non potesse poi fornire a ogni ospite l'alluminio necessario?

Ben presto maturò nella testa di Napoleone III un ardito progetto, che prometteva gloria e onore, ma, soprattutto, avrebbe dovuto far diventare verdi d'invidia i sovrani di altri paesi: l'imperatore decise di fornire alluminio ai soldati del suo esercito armatura. Fornì ingenti fondi a St. Clair Deville per trovare un modo per produrre alluminio in grandi quantità. Deville, utilizzando il metodo di Wöhler come base per i suoi esperimenti, riuscì a sviluppare la tecnologia adeguata, ma il metallo ottenuto continuò a rimanere molto costoso.

Ecco perché i soldati francesi non ebbero mai la possibilità di provare l'armatura promessa, ma l'imperatore si prese cura della sua sicurezza personale: i suoi corazzieri iniziarono a sfoggiare corazze di alluminio nuove di zecca.

Risale a questo periodo la comparsa degli “argenti di Deville” esposti all’Esposizione Mondiale. Forse i suoi organizzatori hanno classificato l'alluminio come un metallo di consumo, ma, ahimè, ciò non lo ha reso più accessibile. È vero, già allora le persone avanzate capivano che bottoni e corazze erano solo un episodio minore nell'attività dell'alluminio.

Vedendo per la prima volta i prodotti in alluminio, N. G. Chernyshevsky ha detto con gioia: “Questo metallo è destinato a un grande futuro! Davanti a voi, amici, c’è il metallo del socialismo”. Nel suo romanzo “Che fare?”, pubblicato nel 1863, si trovano le seguenti righe: “...Che architettura leggera di questa casa interna, che piccoli tramezzi tra le finestre - le finestre sono enormi, larghe, le tutta l'altezza dei pavimenti... Ma cosa sono questi pavimenti e soffitti? Di cosa sono fatti questi serramenti e porte? Cos'è? Argento? Platino?.. Oh, ora lo so, Sasha mi ha mostrato una tavola del genere, era leggera come il vetro, e ora ci sono già orecchini e spille del genere; sì, Sasha ha detto che prima o poi l'alluminio sostituirà il legno, e forse la pietra. Ma quanto è ricco tutto ciò. C'è alluminio, alluminio ovunque... In questa stanza metà del pavimento è aperto, e si vede che è di alluminio...".

Ma all'epoca in cui furono scritte queste righe profetiche, l'alluminio rimaneva ancora principalmente un metallo da gioielleria; è interessante notare che anche nel 1889, quando D. I. Mendeleev era a Londra, gli fu assegnata una medaglia in riconoscimento dei suoi eccezionali servizi nello sviluppo della chimica è stato presentato un regalo prezioso: bilance in oro e alluminio.

Saint-Clair Deville sviluppò un'attività vigorosa. Nella città di La Glacier costruì la prima fonderia di alluminio al mondo. Tuttavia, durante il processo di fusione, l'impianto rilasciava molti gas nocivi che inquinavano l'atmosfera del Glaciere. Gente del posto coloro che tenevano alla propria salute non volevano sacrificarla per il bene di progresso tecnico e ha presentato una denuncia al governo. Lo stabilimento dovette essere trasferito prima nel sobborgo parigino di Nanterre e poi nel sud della Francia.

A questo punto divenne chiaro a molti scienziati che, nonostante tutti gli sforzi di Deville, il suo metodo non aveva prospettive. Chimici paesi diversi continuò la ricerca. Nel 1865 propose il famoso scienziato russo N. N. Beketov modo interessante, che trovò rapidamente applicazione negli stabilimenti di alluminio in Francia (a Rouen) e Germania (a Gmelingens vicino a Brema).

Una tappa importante nella storia dell'alluminio fu il 1886, quando, indipendentemente l'uno dall'altro, lo studente americano Hall e l'ingegnere francese Héroux svilupparono un metodo elettrolitico per la produzione di questo metallo. L'idea non era nuova: già nel 1854 lo scienziato tedesco Bunsen espresse l'idea di produrre alluminio mediante elettrolisi dei suoi sali. Ma passarono più di trent’anni prima che questa idea venisse messa in pratica. Poiché è richiesto il metodo elettrolitico grande quantità energia, a Neuhausen (Svizzera) vicino alle cascate del Reno, una fonte di corrente a basso costo, è stato costruito il primo impianto in Europa per la produzione di alluminio mediante elettrolisi.

E oggi, quasi cento anni dopo, è impensabile produrre alluminio senza elettrolisi. È questa circostanza che rende gli scienziati perplessi su un fatto molto misterioso.

In Cina c'è una tomba del famoso comandante Zhou Zhu, morto all'inizio del III secolo. In tempi relativamente recenti, alcuni elementi dell'ornamento di questa tomba sono stati sottoposti ad analisi spettrale. Il risultato fu così inaspettato che l'analisi dovette essere ripetuta più volte. E ogni volta, lo spettro imparziale indicava inconfutabilmente che la lega da cui gli antichi artigiani realizzavano l'ornamento conteneva l'85% di alluminio. Ma come era possibile ottenere questo metallo nel 3° secolo? Dopotutto, allora le persone conoscevano l'elettricità solo attraverso i fulmini e difficilmente "accettavano" di prendere parte al processo elettrolitico. Ciò significa che possiamo solo supporre che in quei tempi lontani esistesse qualche altro metodo per produrre l'alluminio, che purtroppo è andato perduto nel corso dei secoli.

Alla fine degli anni '80 del secolo scorso, nella "biografia" dell'alluminio fu scritta un'altra pagina molto importante: il chimico austriaco K.I. Bayer, che lavorò in Russia, creò e applicò con successo in una fabbrica una tecnologia originale per la produzione di allumina - la principale materia prima industriale per la produzione di alluminio. Il metodo Bayer, che ha rapidamente ottenuto riconoscimenti in tutto il mondo, conserva ancora oggi la sua grande importanza.

In questi anni la produzione di alluminio è aumentata notevolmente e, di conseguenza, i prezzi di questo metallo, che non molto tempo fa era considerato prezioso, sono diminuiti notevolmente. Se nel 1854 1 chilogrammo di alluminio costava 1.200 rubli, alla fine del XIX secolo il prezzo era sceso a 1 rublo. Certo, non interessava più ai gioiellieri, ma attirò subito l'attenzione del mondo industriale, che era alla vigilia di grandi eventi: l'ingegneria meccanica cominciava a svilupparsi rapidamente, l'industria automobilistica si rimetteva in piedi e , soprattutto, stava per muovere i primi passi l'aviazione, dove l'alluminio avrebbe giocato un ruolo fondamentale.

Nel 1893 fu pubblicato a Mosca il libro dell'ingegnere N. Zhukov “L'alluminio e la sua metallurgia”, in cui l'autore scriveva: “L'alluminio è destinato a occupare un posto eccezionale nella tecnologia e a sostituire, se non tutti, molti dei metalli comuni. ..” C'erano ragioni per tale affermazione: dopo tutto, le straordinarie proprietà dell '"argento dall'argilla" erano già note allora. L'alluminio è uno dei metalli più leggeri: è più di 3 volte più leggero del rame e 2,9 volte più leggero del ferro. In termini di conduttività termica ed elettrica è secondo solo all'argento, all'oro e al rame. IN condizioni normali questo metallo ha una resistenza chimica sufficiente. L'elevata plasticità dell'alluminio consente di arrotolarlo in un foglio spesso fino a 3 micron e di trascinarlo nel filo più sottile, come una tela di ragno: con una lunghezza di 1000 metri, pesa solo 27 grammi e sta in una scatola di fiammiferi.

E solo le sue caratteristiche di resistenza lasciano molto a desiderare. Questa circostanza ha spinto gli scienziati a pensare a come rendere l'alluminio più forte preservandolo tutto qualità utili. È noto da tempo che la resistenza di molte leghe è spesso molto superiore a quella dei metalli puri che le compongono. Ecco perché i metallurgisti hanno iniziato a cercare quei “compagni” che, stringendo un’alleanza con l’alluminio, lo avrebbero aiutato a “diventare più forte”. Il successo arrivò presto. Come è accaduto più di una volta nella storia della scienza, le circostanze casuali hanno giocato quasi un ruolo decisivo. Tuttavia, raccontiamo tutto in ordine.

Una volta (era l'inizio del XX secolo), il chimico tedesco Wilm preparò una lega che, oltre all'alluminio, comprendeva vari additivi: rame, magnesio, manganese. La resistenza di questa lega era superiore a quella dell'alluminio puro, ma Wilm riteneva che la lega potesse essere ulteriormente rafforzata indurendola. Lo scienziato ha riscaldato diversi campioni della lega a circa 600°C e poi li ha immersi nell'acqua. L'estinzione ha aumentato notevolmente la resistenza della lega, ma poiché i risultati dei test su vari campioni si sono rivelati eterogenei, Wilm dubitava della funzionalità del dispositivo e dell'accuratezza delle misurazioni.

Il ricercatore ha controllato attentamente il dispositivo per diversi giorni. I campioni che aveva dimenticato per un po' giacevano sul tavolo e quando l'apparecchio fu di nuovo pronto per l'uso, non erano più solo induriti, ma anche polverosi. Vilm continuò i test e non poteva credere ai suoi occhi: il dispositivo mostrò che la forza dei campioni era quasi raddoppiata.

Lo scienziato ripeté più e più volte i suoi esperimenti e ogni volta era convinto che la sua lega, dopo l'indurimento, continuasse a diventare sempre più forte nel corso di 5-7 giorni. Così è stato scoperto un fenomeno molto interessante: l'invecchiamento naturale. leghe di alluminio dopo l'indurimento.

Lo stesso Vilm non sapeva cosa accadesse al metallo durante il processo di invecchiamento, ma, avendo selezionato sperimentalmente la composizione e il regime ottimali della lega trattamento termico ricevette un brevetto e presto lo vendette a un'azienda tedesca, che nel 1911 produsse il primo lotto di una nuova lega chiamata duralluminio (Düren è la città dove iniziò la produzione industriale della lega). Successivamente questa lega cominciò a essere chiamata duralluminio. Nel 1919 apparve il primo aereo in duralluminio. Da allora, l’alluminio ha legato per sempre il suo destino a quello dell’aviazione. Si è giustamente guadagnato la reputazione di "metallo alato". Trasformando i primitivi “scaffali” di legno in giganteschi aerei di linea. Ma in quegli anni non ce n’era ancora abbastanza e molti aerei, soprattutto di tipo leggero, continuavano ad essere realizzati in legno.

Nel nostro paese, la produzione di leghe di alluminio veniva quindi effettuata solo dall'impianto di lavorazione dei metalli non ferrosi di Kolchuginsky, che produceva piccole quantità di alluminio per cotta di maglia, una lega simile per composizione e proprietà al duralluminio. La questione della creazione di una potente industria dell’alluminio era all’ordine del giorno.

All'inizio del 1929, furono condotti esperimenti sulla produzione di alluminio nello stabilimento Krasny Vyborzhets a Leningrado. Erano guidati da Fedotiev, uno scienziato straordinario, al cui nome sono associate molte pagine della storia del "metallo alato".
Il 27 marzo 1929 furono ottenuti i primi 8 chilogrammi di metallo. “Questo momento”, scrisse in seguito P. P. Fedotiev, “può essere considerato l'emergenza
produzione di alluminio nell’URSS utilizzando l’energia di Volkhov e interamente con materiali fatti in casa”.

Impianto di produzione di alluminio. La stampa di Leningrado notava allora che “il primo lingotto di alluminio di valore museale dovrebbe essere preservato come monumento a una delle più grandi conquiste della tecnologia sovietica”. I campioni di alluminio, successivamente ottenuti a Krasny Vyborzhets, e i prodotti da esso realizzati furono presentati dagli operai di Leningrado al V Congresso dei Soviet di tutta l'Unione. Il completamento con successo di questi esperimenti ha permesso di iniziare la costruzione degli smelter di alluminio di Volkhov e Dnieper. Nel 1932 entrò in funzione il primo e un anno dopo il secondo.

Negli stessi anni negli Urali furono scoperte importanti riserve naturali di minerali di alluminio. Il contesto di questa scoperta è curioso. Nel 1931, un giovane geologo N.A. Karzhavin, nel museo di una delle miniere degli Urali, attirò l'attenzione su un reperto considerato minerale di ferro a basso contenuto di ferro. Il geologo rimase colpito dalla somiglianza di questo campione con la bauxite e la roccia argillosa ricca di alluminio. Dopo aver sottoposto il minerale ad analisi, si convinse che il “minerale di ferro povero” fosse un'ottima materia prima di alluminio. Dove è stato trovato questo campione, è iniziata una ricerca geologica, che è stata presto coronata da successo.

Sulla base dei depositi trovati, fu costruito lo stabilimento di alluminio degli Urali e pochi anni dopo (già durante gli anni della guerra) lo stabilimento di Bogoslovsky, che produsse i suoi primi prodotti nello storico Giorno della Vittoria - 9 maggio 1945.

Ora nel nostro Paese molte imprese producono già “metallo alato”, ma la sua necessità continua a crescere. Naturalmente, l’aviazione è ancora il principale consumatore di alluminio. L’alluminio è al primo posto tra i metalli utilizzati nella produzione di aerei e razzi. Da 2/3 a 3/4 del peso a secco di un aereo passeggeri e da 1/20 a 1/2 del peso a secco di un razzo è la sua quota nelle strutture volanti. Il guscio del primo satellite terrestre artificiale sovietico era realizzato in leghe di alluminio. Anche il guscio dei razzi americani Avangard e Titan, utilizzati per lanciare in orbita i primi satelliti americani e successivamente i veicoli spaziali, era realizzato in leghe di alluminio. Sono utilizzati per realizzare varie parti dell'attrezzatura spaziale: staffe, elementi di fissaggio, telai, custodie e alloggiamenti per molti strumenti e strumenti.

Nel 1960, gli Stati Uniti lanciarono il satellite Echo-1, progettato per riflettere i segnali radio. Si trattava di un'enorme palla, di circa 30 metri di diametro, costituita da una pellicola di plastica rivestita da un sottile strato di alluminio. Nonostante dimensioni così impressionanti, questo satellite pesava solo 62 chilogrammi. Un foglio di alluminio puro fungeva da schermo fluorescente installato su uno dei satelliti per studiare le particelle cariche emesse dal Sole. Quando i cosmonauti americani Neil Armstrong e Edwin Aldrin sbarcarono sulla Luna, stesero un foglio dello stesso foglio sulla sua superficie ed esponerono il foglio per due ore ai gas emessi dal Sole. Lasciando la Luna, gli astronauti portarono con sé questo foglio e campioni di rocce lunari che venivano confezionati in apposite scatole di alluminio.

L'alluminio partecipa al dominio non solo delle altezze cosmiche, ma anche degli abissi del mare. Diversi anni fa, gli Stati Uniti hanno creato il sottomarino oceanografico Aluminaut, che può immergersi fino a una profondità di 4.600 metri. La nuova nave super profonda non è costruita in acciaio, come di solito è consuetudine, ma in alluminio. In Francia è stato varato un enorme transatlantico con un dislocamento di oltre 50mila tonnellate, una lunghezza di 315 metri, in grado di trasportare duemila passeggeri. Lo scafo, i tubi, le barche e persino i mobili di questo colosso sono realizzati in alluminio. L'ambito dell'alluminio è in continua espansione. Negli anni del dopoguerra, negli Stati Uniti fu compilato un elenco dei prodotti che ne derivano. L'elenco comprendeva circa duemila articoli.

Un importante consumatore di questo metallo è l'industria elettrica. Fili linee ad alta tensione ingranaggi, avvolgimenti di motori e trasformatori, cavi, basi di lampade, condensatori e molti altri prodotti sono realizzati in alluminio. Benvenuto ospite anche lui è sui trasporti. Ora nel nostro Paese si sta lavorando per creare un super espresso ferroviario. "Troika russa" - così viene poeticamente chiamato questo treno - la sua forma ricorda una fusoliera aerei moderni. E correrà alla velocità di un Tu in decollo. I progettisti hanno proposto di realizzare la carrozzeria espressa in alluminio. La carrozzeria del prototipo è già stata testata: è stata compressa con una forza di 200 tonnellate, sottoposta a forti scuotimenti e altre "esecuzioni", ma il metallo ha resistito a tutto. Non è lontano il giorno in cui la “troika russa” si precipiterà rapidamente attraverso le nostre vaste distese.
L'alluminio ha un'elevata resistenza alla corrosione. Lo deve alla pellicola più sottile, spessa 0,0001 millimetri, che appare sulla sua superficie e successivamente funge da armatura che protegge il metallo dall'ossigeno. Senza questa armatura cinematografica, l'alluminio divamperebbe anche nell'aria e brucerebbe con una fiamma accecante. Il guscio salvavita consente alle parti in alluminio di servire per decenni anche in un settore dannoso per la “salute” dei metalli come industria chimica. Gli scienziati hanno scoperto che l'alluminio ne ha un altro proprietà di valore: Non distrugge le vitamine. Pertanto, da esso vengono prodotte attrezzature per l'industria della lavorazione del petrolio, dello zucchero, dei dolciumi e della birra. Questo metallo ha guadagnato una posizione forte anche nel settore delle costruzioni. Nel 1890, in una delle città americane, l'alluminio fu utilizzato per la prima volta nella costruzione di un edificio residenziale. Mezzo secolo dopo, tutto parti in alluminio erano in ottime condizioni. Il primo tetto in alluminio, installato nel 1897, è rimasto intatto fino ad oggi.

Sul territorio del Cremlino di Mosca è stato costruito il maestoso Palazzo dei Congressi in alluminio e plastica. Nel 1958, all’Esposizione Mondiale di Bruxelles, il bellissimo padiglione dell’Unione Sovietica fu costruito in vetro e alluminio. Ponti, edifici, strutture idrauliche, hangar: ovunque viene utilizzato un meraviglioso metallo leggero.

I metallurgisti utilizzano ampiamente l'alluminio per rimuovere l'ossigeno dall'acciaio. Come componente principale, la graniglia di alluminio è inclusa nelle miscele di termite utilizzate nei processi alluminotermici per la produzione di molte leghe.

L'alluminio si trova anche nelle collezioni dei filatelisti: nel 1955 in Ungheria fu emesso un insolito francobollo stampato su un foglio di alluminio spesso 0,009 millimetri. Successivamente tali marchi sono apparsi in altri paesi.

È già stato creato un tessuto alluminizzato (rivestito con un sottile strato di alluminio), che ha una proprietà notevole: “può” sia riscaldare che raffreddare. Le tende delle finestre realizzate con questo tessuto, se appese con il metallo rivolto verso l'esterno, lasceranno entrare i raggi luminosi, ma rifletteranno i raggi di calore: in una calda giornata estiva la stanza sarà fresca. In inverno le tende vanno girate: così restituiranno calore alla stanza. In un impermeabile realizzato con questo tessuto non puoi aver paura né del caldo né del freddo. Per sfuggire ai raggi cocenti del sole, l'impermeabile dovrà essere indossato con la parte metallica rivolta verso l'esterno. Se fuori fa freddo, capovolgilo e il metallo restituirà calore al tuo corpo. L'industria cecoslovacca iniziò a produrre coperte alluminate molto confortevoli, adatte sia agli ambienti caldi che a quelli freddi. Inoltre, pesano solo 55 grammi e, una volta piegati, entrano facilmente in una custodia non più grande di un normale portasigarette.

Non c'è dubbio che geologi, turisti, pescatori - in una parola, tutti coloro che sono bruciati dal sole e spinti dai venti, apprezzeranno le giacche e le tende realizzate con questo tessuto. Nelle regioni calde, gli zucchetti di “alluminio”, i cappelli Panama, le vesti e gli ombrelli saranno molto richiesti. Gli indumenti metallizzati renderanno la professione dell'acciaieria meno calda. Aiuterà i vigili del fuoco nella loro difficile lotta contro il fuoco.

Recentemente, scienziati e ingegneri hanno prestato grande attenzione alla creazione di materiali completamente nuovi: i metalli espansi. La tecnologia per la produzione della schiuma di alluminio è già stata sviluppata: la primogenita di questa meravigliosa famiglia. Nuovo materiale sorprendentemente leggero: 1 centimetro cubo di alcuni tipi di schiuma di alluminio pesa solo 0,19 grammi. Il sughero, da sempre standard di leggerezza, non può competere con questo materiale: è più pesante del 25-30%. Successivamente verranno create la schiuma di alluminio, la schiuma di berillio, la schiuma di titanio e molti altri materiali straordinari.
...Il famoso scrittore di fantascienza Herbert Wells, nel suo romanzo “La Guerra dei Mondi”, realizzato a cavallo tra il XIX e il XX secolo, descrive la macchina con cui i marziani producevano l'alluminio: “Dal tramonto del sole fino alla comparsa delle stelle, questa abile macchina produceva non meno di un centinaio di strisce di alluminio ricavate direttamente dall'argilla."

Uno dei ricercatori spaziali americani in quegli anni in cui la nostra conoscenza della Luna era solo visiva, propose un'ipotesi interessante. Lo scienziato credeva che su ogni ettaro della superficie lunare si potessero trovare fino a 200 tonnellate di alluminio puro. Ha espresso l'idea che la Luna è come una gigantesca pianta naturale in cui il cosiddetto “vento solare” (il flusso di protoni emessi dal Sole) trasforma i minerali di ferro, magnesio e alluminio in metalli puri. Sebbene questa ipotesi non sia stata confermata, tuttavia, come dimostrato dall'analisi dei campioni di suolo lunare consegnati dai cosmonauti americani e dalle stazioni automatiche sovietiche, il contenuto di ossido di alluminio in esso è piuttosto elevato, circa il 15%.

Possiamo quindi supporre che il “problema dell’alluminio” sia stato risolto su Marte e sulla Luna. Com'è la Terra? Beh, forse anche qui va tutto bene. Anche se sul nostro pianeta non esistono macchine simili a quelle marziane e non ci sono tonnellate di alluminio sparse sulla superficie della Terra, è comunque un peccato che i terrestri si lamentino: la natura si è generosamente preoccupata che le persone non si sentano la necessità di questo meraviglioso metallo. In termini di contenuto nella crosta terrestre, l'alluminio è secondo solo all'ossigeno e al silicio, superando significativamente tutti i metalli.

Quindi, ci vengono fornite materie prime di alluminio. Creare unità originali, migliorare i metodi per produrre il "metallo alato" e trovare nuove aree di applicazione è la preoccupazione di ingegneri e scienziati.