神秘之“铝”

陈信男

铝是地壳中含量最多的金属元素，是位居第二的铁的１．５倍。可就是这种在随便抓起的一把泥土都有可能存在的东西，在人类的“发现之旅”中却迟迟不肯现身。与在地壳中含量仅为铝的１／４的铜相比，铝的发现迟到了数千年之久，原因是自然状态的铜广泛存在，而铝由于性质极为活泼，在自然界几乎就不可能成为自然元素。

在绝大多数关于发现铝的故事中，功劳簿上通常是写着这两个名字：奥尔斯德和韦勒。他们都是欧洲人，前者来自丹麦，后者来自德国。1824年（一说是1825年），奥尔斯德将氯化铝用钾汞齐还原，把铝从矿石中替换出来，得到了杂质很多的金属铝。1827 年韦勒用金属钾直接从氯化铝中离析出质量较纯的铝，并说明了铝的很多性质。因此，现在多数化学家都认为韦勒才是铝的真正发现者，而奥尔斯德“更像是做了些工作的助手”。

发现铝的过程，写入教科书中，“成为一段真实的历史”，没人提出异议。然而，在１００多年之后，深埋于泥土之中的历史却跟教科书中的历史开起了玩笑。在我国江苏省宜兴县发掘的一座古墓中，考古工作者们居然找到了一块神秘的金属小残片，后经化学家们分析，小残片是以铝为主要成分的合金。这座墓的主人生活在西晋时期，距今已经有1600年历史。无独有偶，同样不可思议的事情也发生在甘肃省的张家川。在一座战国墓葬中，出土了一批依然闪耀着金属光泽的“铝合金”。

关于到底是谁最早发现了铝，开始出现不同的声音。或许有人会说，在我国两处古墓中发现的只是“铝合金”，不能算是真正的铝，说不定古人就是直接拿铝矿石炼出来的呢。这样的推测和质疑其实毫无道理，也不合逻辑。铝之所以在地壳中很难以自然状态存在，是因为极易与氧结合，生成三氧化二铝，即氧化铝。我们所说的铝矿石，主要成分就是氧化铝。要想让铝与其他金属形成合金，同样少不了“炼铝”这个过程，即把氧化铝“还原”为金属铝。而这一过程一旦产生，便可认为像奥尔斯德和韦勒一样，发现了铝。

在科技水平非常有限的古代，人们冶炼金属的方法很单一，通常是采用“碳还原法”，即火炼。由于铝与氧结合极为紧密，这种方法用来冶炼铜或者铁有效，但想要依样画葫芦从铝矿石中把铝“提取出来”，根本不可能。因此，从古墓中出土的“铝合金”，被很多人列为悬案，称之为神秘之“铝”。事实的确如此，至少直到现在，并没有谁能够告诉我们，远在西晋和战国时期的人们，是如何炼出铝来的。有人认为，古人在炼铁或“炼仙丹”时，由于误打误撞恰好满足了某些条件，从氧化铝中还原出一些铝来也是有可能的。然而，持这种说法的人无法解释某些条件的具体内容，也无法解释怎样才能“不小心”产生这些条件。

那么还有没有另外的可能呢？应该说，古代的人还是有可能搞到一些自然状态的铝的。虽说铝在地壳中很难以自然元素的状态存在，不过并非绝对。１９７８年，苏联的科学家就在西伯利亚的岩浆岩中首次发现了自然铝，虽然只是直径仅为１毫米的一小块铝薄片，但还是引起了巨大的轰动，同时也证明了“自然界中不存在自然铝”的说法是错误的。苏联人的意外发现很快引起了一系列连锁反应，或许是因为人们有了寻找自然铝的意识，世界上很多国家都相继传来发现自然铝的消息，其中尤以我们国家最为突出。

我国最早发现自然铝身影，是在广西贺县，时间是１９８３年。之后不久，贵州一个氧化带矿床中也发现了自然铝。另外，在河北、湖南、广东、北京等地，自然铝也纷纷现身。说是无处不在可能有些夸张，但是对于一种难寻踪迹的稀罕物而言，在很多地方都有发现，不得不说是个奇迹。虽然每次发现的数量都极少，但在目前所知情况下，我国也可以说是一个“有着丰富自然铝”的国家了。基于这个前提，我国一些古墓中存在“铝合金”似乎可以有新的解释了。也就是说，古代人在采集矿石的时候，意外得到一些自然铝也并不是不可能。甘肃张家川出土的“铝合金”居然是一批，也好解释，那可能是当地人非常难得地撞上了比较多的自然铝。

自然铝的发现，让古墓中的神秘之“铝”有了一个柳暗花明的结局，然而另一个问题却又把人们给困扰住了，那就是自然铝的形成机理。在理论上，自然铝几乎不可能存在。现在一般认为，自然铝的形成与岩浆活动密切相关。铝氧化物在岩浆条件下，经过一系列复杂的反应，最终还原成自然铝。不过这也只是一种假设，科学家还没办法在实验室里模拟出这个形成过程。另一种说法是，当铝氧化物遭遇火山爆发或者岩浆活动时，与之伴生的硫化物在特殊的化学环境下产生电化学反应，从而催生自然铝。

编辑/梁宇清