神秘之“鋁”

陳信男

鋁是地殼中含量最多的金屬元素，是位居第二的鐵的１．５倍。可就是這種在隨便抓起的一把泥土都有可能存在的東西，在人類的“發現之旅”中卻遲遲不肯現身。與在地殼中含量僅為鋁的１／４的銅相比，鋁的發現遲到了數千年之久，原因是自然狀態的銅廣泛存在，而鋁由于性質極為活潑，在自然界幾乎就不可能成為自然元素。

在絕大多數關于發現鋁的故事中，功勞簿上通常是寫著這兩個名字：奧爾斯德和韋勒。他們都是歐洲人，前者來自丹麥，后者來自德國。1824年（一說是1825年），奧爾斯德將氯化鋁用鉀汞齊還原，把鋁從礦石中替換出來，得到了雜質很多的金屬鋁。1827 年韋勒用金屬鉀直接從氯化鋁中離析出質量較純的鋁，并說明了鋁的很多性質。因此，現在多數化學家都認為韋勒才是鋁的真正發現者，而奧爾斯德“更像是做了些工作的助手”。

發現鋁的過程，寫入教科書中，“成為一段真實的歷史”，沒人提出異議。然而，在１００多年之后，深埋于泥土之中的歷史卻跟教科書中的歷史開起了玩笑。在我國江蘇省宜興縣發掘的一座古墓中，考古工作者們居然找到了一塊神秘的金屬小殘片，后經化學家們分析，小殘片是以鋁為主要成分的合金。這座墓的主人生活在西晉時期，距今已經有1600年歷史。無獨有偶，同樣不可思議的事情也發生在甘肅省的張家川。在一座戰國墓葬中，出土了一批依然閃耀著金屬光澤的“鋁合金”。

關于到底是誰最早發現了鋁，開始出現不同的聲音。或許有人會說，在我國兩處古墓中發現的只是“鋁合金”，不能算是真正的鋁，說不定古人就是直接拿鋁礦石煉出來的呢。這樣的推測和質疑其實毫無道理，也不合邏輯。鋁之所以在地殼中很難以自然狀態存在，是因為極易與氧結合，生成三氧化二鋁，即氧化鋁。我們所說的鋁礦石，主要成分就是氧化鋁。要想讓鋁與其他金屬形成合金，同樣少不了“煉鋁”這個過程，即把氧化鋁“還原”為金屬鋁。而這一過程一旦產生，便可認為像奧爾斯德和韋勒一樣，發現了鋁。

在科技水平非常有限的古代，人們冶煉金屬的方法很單一，通常是采用“碳還原法”，即火煉。由于鋁與氧結合極為緊密，這種方法用來冶煉銅或者鐵有效，但想要依樣畫葫蘆從鋁礦石中把鋁“提取出來”，根本不可能。因此，從古墓中出土的“鋁合金”，被很多人列為懸案，稱之為神秘之“鋁”。事實的確如此，至少直到現在，并沒有誰能夠告訴我們，遠在西晉和戰國時期的人們，是如何煉出鋁來的。有人認為，古人在煉鐵或“煉仙丹”時，由于誤打誤撞恰好滿足了某些條件，從氧化鋁中還原出一些鋁來也是有可能的。然而，持這種說法的人無法解釋某些條件的具體內容，也無法解釋怎樣才能“不小心”產生這些條件。

那么還有沒有另外的可能呢？應該說，古代的人還是有可能搞到一些自然狀態的鋁的。雖說鋁在地殼中很難以自然元素的狀態存在，不過并非絕對。１９７８年，蘇聯的科學家就在西伯利亞的巖漿巖中首次發現了自然鋁，雖然只是直徑僅為１毫米的一小塊鋁薄片，但還是引起了巨大的轟動，同時也證明了“自然界中不存在自然鋁”的說法是錯誤的。蘇聯人的意外發現很快引起了一系列連鎖反應，或許是因為人們有了尋找自然鋁的意識，世界上很多國家都相繼傳來發現自然鋁的消息，其中尤以我們國家最為突出。

我國最早發現自然鋁身影，是在廣西賀縣，時間是１９８３年。之后不久，貴州一個氧化帶礦床中也發現了自然鋁。另外，在河北、湖南、廣東、北京等地，自然鋁也紛紛現身。說是無處不在可能有些夸張，但是對于一種難尋蹤跡的稀罕物而言，在很多地方都有發現，不得不說是個奇跡。雖然每次發現的數量都極少，但在目前所知情況下，我國也可以說是一個“有著豐富自然鋁”的國家了。基于這個前提，我國一些古墓中存在“鋁合金”似乎可以有新的解釋了。也就是說，古代人在采集礦石的時候，意外得到一些自然鋁也并不是不可能。甘肅張家川出土的“鋁合金”居然是一批，也好解釋，那可能是當地人非常難得地撞上了比較多的自然鋁。

自然鋁的發現，讓古墓中的神秘之“鋁”有了一個柳暗花明的結局，然而另一個問題卻又把人們給困擾住了，那就是自然鋁的形成機理。在理論上，自然鋁幾乎不可能存在。現在一般認為，自然鋁的形成與巖漿活動密切相關。鋁氧化物在巖漿條件下，經過一系列復雜的反應，最終還原成自然鋁。不過這也只是一種假設，科學家還沒辦法在實驗室里模擬出這個形成過程。另一種說法是，當鋁氧化物遭遇火山爆發或者巖漿活動時，與之伴生的硫化物在特殊的化學環境下產生電化學反應，從而催生自然鋁。

編輯/梁宇清