鋁(Aluminium)是元素符號(hào)為Al的金屬元素，是銀白色輕金屬。

有延展性。商品常制成棒狀、片狀、箔狀、粉狀、帶狀和絲狀。在潮濕空氣中能形成一層防止金屬腐蝕的氧化膜。鋁粉在空氣中加熱能猛烈燃燒，并發(fā)出眩目的白色火焰。易溶于稀硫酸、硝酸、鹽酸、氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液，難溶于水。相對(duì)密度2.70。熔點(diǎn)660℃。沸點(diǎn)2327℃。鋁元素在地殼中的含量?jī)H次于氧和硅，居第三位，是地殼中含量最豐富的金屬元素。航空、建筑、汽車三大重要工業(yè)的發(fā)展，要求材料特性具有鋁及其合金的獨(dú)特性質(zhì)，這就大大有利于這種新金屬鋁的生產(chǎn)和應(yīng)用。 應(yīng)用極為廣泛。

2017年10月27日，世界衛(wèi)生組織國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)公布的致癌物清單初步整理參考，鋁制品在一類致癌物清單中。

制備方法

1854年，法國(guó)化學(xué)家德維爾把鋁礬土、木炭、食鹽混合，通入氯氣后加熱得到NaCl，AlCl?復(fù)鹽，再將此復(fù)鹽與過量的鈉熔融，得到了金屬鋁。1886年，美國(guó)的豪爾和法國(guó)的海朗特，分別獨(dú)立地電解熔融的鋁礬土和冰晶石（Na3AlF6）的混合物制得了金屬鋁，奠定了今后大規(guī)模生產(chǎn)鋁的基礎(chǔ)。

鋁以化合態(tài)的形式存在于各種巖石或礦石里，如長(zhǎng)石、云母、高嶺石、鋁土礦、明礬石等等。由鋁的氧化物與冰晶石（Na3AlF6）共熔電解可制得鋁，其主要反應(yīng)過程如下：

從鋁土礦中提取鋁反應(yīng)過程

1. 溶解：將鋁土礦溶于NaOH(aq)：Al2O3+ 2NaOH+3H2O= 2NaAl(OH)4（四羥基合鋁酸鈉）
2. 過濾：除去殘?jiān)趸瘉嗚F（FeO）、硅鋁酸鈉等
3. 酸化：向?yàn)V液中通入過量CO?：NaAl(OH)4+ CO? = Al(OH)3↓+ NaHCO3
4. 過濾、灼燒 Al(OH)?：2Al(OH)? =高溫= Al?O?+ 3H?O
5. 電解：

注：電解時(shí)為使氧化鋁熔融溫度降低，在Al?O? 中添加冰晶石（Na?AlF6）。不電解熔融AlCl3煉Al；原因：AlCl3是共價(jià)化合物，其熔融態(tài)導(dǎo)電性極差。

發(fā)展歷史

鋁（Aluminium）的英文名出自明礬（alum），即硫酸復(fù)鹽KAl(SO4)2·12H2O。史前時(shí)代，人類已經(jīng)使用含鋁化合物的黏土（Al2O3·2SiO2·2H2O）制成陶器。鋁在地殼中的含量?jī)H次于氧和硅，位列第三。但是由于鋁化合物的氧化性很弱，鋁不易從其化合物中被還原出來，因而遲遲不能分離出金屬鋁。意大利物理學(xué)家伏打發(fā)明電池后，戴維試圖利用電流從礬土中分離出金屬鋁，都沒有成功，但他建議將其命名為“alumium”，后改為“aluminum”，不久即修飾成aluminium。這種詞形在全世界通用，但北美除外，那里的美國(guó)化學(xué)會(huì)（ACS）于1925年決定在出版刊物中采用“aluminum”。

化學(xué)符號(hào)Al，在元素周期表中屬ⅢA族,原子序數(shù)13，原子量26.98154，面心立方晶體，常見化合價(jià)為+3。鋁是最重要的輕金屬。

aluminium一詞是從古羅馬語 alumen(明礬)衍生而來的。1746年德國(guó)人波特)從明礬制得一種氧化物,即氧化鋁。18世紀(jì)法國(guó)的拉瓦錫)認(rèn)為這是一種未知金屬的氧化物，它與氧的親和力極大，以致不可能用碳和當(dāng)時(shí)已知的其他還原劑將它還原出來。1807年英國(guó)人戴維（H.Davy）試圖電解熔融的氧化鋁以取得金屬，沒有成功，1809年他將這種想象中的金屬命名為alumium，后來改為aluminium。1825年丹麥人奧斯忒（H.C.Oersted）用鉀汞齊還原無水氯化鋁,第一次得到幾毫克金屬鋁，指出它具有與錫相同的顏色和光澤。1827年德國(guó)沃勒)用鉀還原無水氯化鋁得到少量金屬粉末。1845年他用氯化鋁氣體通過熔融金屬鉀的表面,得到一些鋁珠,每顆重約10～15毫克，從而對(duì)鋁的密度和延展性作了初步測(cè)定，指出鋁的熔點(diǎn)不高。1854年法國(guó)德維爾（S.C.Deville）用鈉代替鉀還原NaAlCl4絡(luò)合鹽，制得金屬鋁。同年建廠，生產(chǎn)出一些鋁制頭盔、餐具和玩具。當(dāng)時(shí)鋁的價(jià)格接近黃金。1886年美國(guó)霍爾（C.M.Hall）和法國(guó)埃魯 éroult)幾乎同時(shí)分別獲得用冰晶石－氧化鋁熔鹽電解法制取金屬鋁的專利。1888年在美國(guó)匹茲堡建立第一家電解鋁廠，鋁的生產(chǎn)從此進(jìn)入新的階段。1956年世界鋁產(chǎn)量開始超過銅而居有色金屬的首位。鋁的價(jià)格在常用有色金屬中按體積計(jì)是比較便宜的。

在以后的一段時(shí)期里，鋁是帝王貴族們享用的珍寶。法國(guó)皇帝拿破侖三世在宴會(huì)上使用過鋁制叉子；泰國(guó)國(guó)王使用過鋁制表鏈。1855年在巴黎博覽會(huì)上，它與王冠上的寶石一起展出，標(biāo)簽上注明“來自黏土的白銀”。1889年，門捷列夫還曾得到倫敦化學(xué)會(huì)贈(zèng)送的鋁合金制成的花瓶和杯子。到19世紀(jì)末，鋁的價(jià)格發(fā)生了成千倍的跌落。首先是由于19世紀(jì)70年代西門子改進(jìn)了發(fā)電機(jī)后，有了廉價(jià)的電力；其次是由于法國(guó)的Heroult和美國(guó)的C. M. Hall于1886年分別發(fā)展了將氧化鋁溶解在冰晶石（Na3AlF6）中電解的方法。當(dāng)時(shí)他們都是22歲。這項(xiàng)創(chuàng)舉使鋁以大規(guī)模生產(chǎn)，奠定了今天世界電解鋁的工業(yè)方法。至今各種鋁制品已廣泛進(jìn)入千家萬戶。

2017年10月27日，世界衛(wèi)生組織國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)公布的致癌物清單初步整理參考，鋁制品在一類致癌物清單中。

2018年7月30日，一個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)說，他們首次在宇宙中明確探測(cè)到一種放射性分子（氟化鋁，包含鋁的放射性同位素“鋁－26”），且這種分子可能是因兩顆恒星相撞而“飛濺”到星際空間的。

含量分布

地殼中含量最豐富的金屬元素，含量8.3%。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－Al?O?和β－Al?O?。自然界存在的剛玉即屬于α-Al?O?，它的硬度僅次于金剛石，熔點(diǎn)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。Al?O?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(lán)寶石。

鋁是一種輕金屬，化學(xué)符號(hào)為Al，原子序數(shù)：13。鋁元素在地殼中的含量?jī)H次于氧和硅，居第三位，是地殼中含量最豐富的金屬元素，其蘊(yùn)藏量在金屬中居第2位。在金屬品種中，僅次于鋼鐵，為第二大類金屬。

分類

根據(jù)鋁的成分可分三類：

名稱	含鋁量（%）
高級(jí)純鋁	99.93~99.999
工業(yè)高純鋁	99.85~99.9
工業(yè)純鋁	98~99.7

化學(xué)性質(zhì)

鋁是活潑金屬，在干燥空氣中鋁的表面立即形成厚約50埃（1埃=0.1納米）的致密氧化膜，使鋁不會(huì)進(jìn)一步氧化并能耐水；但鋁的粉末與空氣混合則極易燃燒；熔融的鋁能與水猛烈反應(yīng)；鋁是兩性的，極易溶于強(qiáng)堿，也能溶于稀酸。

與酸反應(yīng)

8Al + 30HNO?(極稀)====8Al(NO?)?+ 3NH?NO?+ 9H?O

6CH?COOH+2Al=2Al(CH?COO)?+3H?↑

與堿反應(yīng)

2Al+2NaOH+6H2O=2NaAl(OH)4+3H2↑

（也有文獻(xiàn)寫為2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑）

與非金屬反應(yīng)

4Al+3O?====2Al?O?（點(diǎn)燃）

2Al+3Cl?====2AlCl? (點(diǎn)燃）

2Al+3S====Al?S? （加熱）

鋁熱反應(yīng)

2Al + Fe?O?==點(diǎn)燃== Al?O?+2Fe（鋁熱反應(yīng)）

8Al + 3Fe?O4==高溫== 4Al?O?+9Fe

與水反應(yīng)

根據(jù)鋁的還原性可推斷鋁可以與水反應(yīng)，但實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鋁與沸水幾乎沒有反應(yīng)現(xiàn)象，不過鋁在加熱條件下就可以與水蒸汽發(fā)生明顯反應(yīng)，但反應(yīng)一開始就與水中的氧氣生成致密氧化膜阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行。

物理性質(zhì)

基本物性

鋁為銀白色輕金屬。有延展性。商品常制成柱狀、棒狀、片狀、箔狀、粉狀、帶狀和絲狀。在潮濕空氣中能形成一層防止金屬腐蝕的氧化膜。用酸處理過的鋁粉在空氣中加熱能猛烈燃燒，并發(fā)出眩目的白色火焰。易溶于稀硫酸、稀硝酸、鹽酸、氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液，不溶于水，但可以和熱水緩慢地反應(yīng)生成氫氧化鋁，相對(duì)密度2.70，彈性模量70Gpa，泊松比0.33。熔點(diǎn)660℃。沸點(diǎn)2327℃。以其輕、良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能、高反射性和耐氧化而被廣泛使用。做日用皿器的鋁通常叫“鋼精”或“鋼種”。Al 在（室溫）25℃的熱膨脹系數(shù)0.0000236mm/℃ 或23.6ppm*k-1。

同位素

鋁有24種同位素，其中只有一種是穩(wěn)定的。同位素列表如下：

符號(hào)	質(zhì)子	中子	質(zhì)量	半衰期	自旋	相對(duì)豐度
19Al	13	6	19.0(218)#
20Al	13	7	)#
21Al	13	8	21.02804(32)#		1/2+#
22Al	13	9	22.01952(10)#	59(3) ms	(3)+
23Al	13	10	23.007267(20)	470(30) ms	5/2+#
24Al	13	11	23.9999389(30)	2.053(4) s	4+
25Al	13	12	24.9904281(5)	7.183(12) s	5/2+
26Al	13	13	25.98689169(6)	7.17(24)E+5 a	5+
27Al	13	14	26.98153863(12)	穩(wěn)定	5/2+	1.0000
28Al	13	15	27.98191031(14)	2.2414(12) min	3+
29Al	13	16	28.9804450(13)	6.56(6) min	5/2+
30Al	13	17	29.982960(15)	3.60(6) s	3+
31Al	13	18	30.983947(22)	644(25) ms	(3/2,5/2)+
32Al	13	19	31.98812(9)	31.7(8) ms	1+
33Al	13	20	32.99084(8)	41.7(2) ms	(5/2+)#
34Al	13	21	33.99685(12)	56.3(5) ms	4-#
35Al	13	22	34.99986(19)	38.6(4) ms	5/2+#
36Al	13	23	36.00621(23)	90(40) ms
37Al	13	24	37.01068(36)	10.7(13) ms
38Al	13	25	38.01723(78)	7.6(6) ms
39Al	13	26	39.02297(158)	7.6(16) ms	3/2+#
40Al	13	27	40.03145(75)#	10# ms [>260 ns]
41Al	13	28	41.03833(86)#	2# ms [>260 ns]	3/2+#
42Al	13	29	42.04689(97)#	1# ms

備注:畫上#號(hào)的數(shù)據(jù)代表沒有經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的證明，只是理論推測(cè)而已，而用括號(hào)括起來的代表數(shù)據(jù)不確定性。

主要用途

物質(zhì)的用途在很大程度上取決于物質(zhì)的性質(zhì)。因?yàn)殇X有多種優(yōu)良性能，所以鋁有著極為廣泛的用途。

鋁及鋁合金是當(dāng)前用途十分廣泛的、最經(jīng)濟(jì)適用的材料之一。世界鋁產(chǎn)量從1956年開始超過銅產(chǎn)量一直居有色金屬之首。當(dāng)前鋁的產(chǎn)量和用量（按噸計(jì)算）僅次于鋼材，成為人類應(yīng)用的第二大金屬；而且鋁的資源十分豐富，據(jù)初步計(jì)算，鋁的礦藏儲(chǔ)存量約占地殼構(gòu)成物質(zhì)的8%以上。

鋁的重量輕和耐腐蝕，是其性能的兩大突出特點(diǎn)。

1. 鋁的密度很小，僅為2.7 g/cm3，雖然它比較軟，但可制成各種鋁合金，如硬鋁、超硬鋁、防銹鋁、鑄鋁等。這些鋁合金廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、汽車、火車、船舶等制造工業(yè)。此外，宇宙火箭、航天飛機(jī)、人造衛(wèi)星也使用大量的鋁及其鋁合金。例如，一架超音速飛機(jī)約由70%的鋁及其鋁合金構(gòu)成。船舶建造中也大量使用鋁，一艘大型客船的用鋁量常達(dá)幾千噸。
2. 鋁的導(dǎo)電性僅次于銀、銅和金，雖然它的導(dǎo)電率只有銅的2/3，但密度只有銅的1/3，所以輸送同量的電，鋁線的質(zhì)量只有銅線的一半。鋁表面的氧化膜不僅有耐腐蝕的能力，而且有一定的絕緣性，所以鋁在電器制造工業(yè)、電線電纜工業(yè)和無線電工業(yè)中有廣泛的用途。
3. 鋁是熱的良導(dǎo)體，它的導(dǎo)熱能力比鐵大3倍，工業(yè)上可用鋁制造各種熱交換器、散熱材料和炊具等。
4. 鋁有較好的延展性(它的延展性僅次于金和銀)，在100 ℃～150 ℃時(shí)可制成薄于0.01 mm的鋁箔。這些鋁箔廣泛用于包裝香煙、糖果等，還可制成鋁絲、鋁條，并能軋制各種鋁制品。
5. 鋁的表面因有致密的氧化物保護(hù)膜，不易受到腐蝕，常被用來制造化學(xué)反應(yīng)器、醫(yī)療器械、冷凍裝置、石油精煉裝置、石油和天然氣管道等。
6. 鋁粉具有銀白色光澤(一般金屬在粉末狀時(shí)的顏色多為黑色)，常用來做涂料，俗稱銀粉、銀漆，以保護(hù)鐵制品不被腐蝕，而且美觀。
7. 鋁在氧氣中燃燒能放出大量的熱和耀眼的光，常用于制造爆炸混合物，如銨鋁炸藥（由硝酸銨、木炭粉、鋁粉、煙黑及其他可燃性有機(jī)物混合而成）、燃燒混合物(如用鋁熱劑做的炸彈和炮彈可用來攻擊難以著火的目標(biāo)或坦克、大炮等)和照明混合物(如含硝酸鋇68%、鋁粉28%、蟲膠4%)。
8. 鋁熱劑常用來熔煉難熔金屬和焊接鋼軌等。鋁還用做煉鋼過程中的脫氧劑。鋁粉和石墨、二氧化鈦(或其他高熔點(diǎn)金屬的氧化物)按一定比率均勻混合后，涂在金屬上，經(jīng)高溫煅燒而制成耐高溫的金屬陶瓷，它在火箭及導(dǎo)彈技術(shù)上有重要應(yīng)用。
9. 鋁板對(duì)光的反射性能也很好，反射紫外線比銀強(qiáng)，鋁越純，其反射能力越好，因此常用來制造高質(zhì)量的反射鏡，如太陽灶反射鏡等。
10. 鋁具有吸音性能，音響效果也較好，所以廣播室、現(xiàn)代化大型建筑室內(nèi)的天花板等也采用鋁。耐低溫，鋁在溫度低時(shí)，它的強(qiáng)度反而增加而無脆性，因此它是理想的用于低溫裝置材料，如冷藏庫、冷凍庫、南極雪上車輛的生產(chǎn)裝置。
11. 鋁空氣電池，顧名思義就是以鋁與空氣作為電池材料的一種新型電池。它的一種無污染、長(zhǎng)效、穩(wěn)定可靠的電源，是一款對(duì)環(huán)境十分友好的電池。電池的結(jié)構(gòu)以及使用的原材料可根據(jù)不同實(shí)用環(huán)境和要求而變動(dòng)，具有很大的適應(yīng)性，既能用于陸地也能用于深海，既可做動(dòng)力電池，又能作長(zhǎng)壽命高比能的信號(hào)電池。

毒理性質(zhì)

研究發(fā)現(xiàn)，鋁元素能損害人的腦細(xì)胞。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的評(píng)估，規(guī)定鋁的每日攝入量為0～0.6mg/kg，這里的kg是指人的體重，即一個(gè)60kg的人允許攝入量為36mg。我國(guó)《食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)GB2760-2011》中規(guī)定，鋁的殘留量要小于等于100mg/kg。以此計(jì)算，一個(gè)體重60kg的人每天吃油條不多于360g就不必?fù)?dān)心。

鋁在人體內(nèi)是慢慢蓄積起來的，其引起的毒性緩慢、且不易察覺，然而，一旦發(fā)生代謝紊亂的毒性反應(yīng)，則后果非常嚴(yán)重。因此，必須引起我們的重視，在日常生活中要防止鋁的吸收，減少鋁制品的使用。鋁及其化合物對(duì)人類的危害與其貢獻(xiàn)相比是無法相提并論的，只要人們切實(shí)注意，揚(yáng)長(zhǎng)避短，它對(duì)人類社會(huì)將發(fā)揮出更為重要的作用。

避免方法：

1. 避免使用鋁制成的炊具。
2. 少吃炸油條、由鋁包裝的糖果等食品，少喝易拉罐裝的軟飲料。
3. 部分藥品由含鋁物質(zhì)制成，應(yīng)減少服用含鋁元素的藥品，如:可以中和胃酸的Al(OH)3。

測(cè)定方法

方法名稱：硫糖鋁—鋁的測(cè)定—絡(luò)合滴定法

應(yīng)用范圍：采用絡(luò)合滴定法測(cè)定硫糖鋁中鋁的含量，適用于硫糖鋁中鋁的含量測(cè)定。

方法原理：取供試品適量，經(jīng)溶解稀釋中和處理后，加醋酸-醋酸銨緩沖液，精密加乙二胺四醋酸二鈉滴定液（0.05mol/L），煮沸3～5分鐘，放冷至室溫。每1mL乙二胺四醋酸鈉滴定液（0.05mol/L）相當(dāng)于1.349mg的鋁，計(jì)算，即得。

測(cè)定試劑：

1. 水（新沸放置至室溫）
2. 醋酸-醋酸銨緩沖液（）
3. 二甲酚橙指示液
4. 鋅滴定液（0.05mol/L）
5. 乙二胺四醋酸二鈉滴定液（0.05mol/L）
6. 基準(zhǔn)氧化鋅
7. 稀鹽酸
8. 甲基紅的乙醇溶液（0.025%）
9. 氨試液
10. 鉻黑T指示劑
11. 氨-氯化銨緩沖液（）

操作步驟：

取本品約1.0g，精密稱定，置200mL量瓶中，加稀鹽酸10mL溶解后，加水稀釋至刻度，搖勻，精密量取20mL，加氨試液中和至恰析出沉淀，再滴加稀鹽酸至沉淀恰溶解為止，加醋酸-醋酸銨緩沖液（）20mL，再精密加乙二胺四醋酸二鈉滴定液（0.05mol/L）25mL，煮沸3～5分鐘，放冷至室溫，加二甲酚橙指示液1mL，用鋅滴定液（0.05mol/L）滴定至溶液自黃色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色，并將滴定結(jié)果用空白試驗(yàn)校正。

注1：“精密稱取”系指稱取重量應(yīng)準(zhǔn)確至所稱取重量的千分之一，“精密量取”系指量取體積的準(zhǔn)確度應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)該體積移液管的精度要求。

注2：“水分測(cè)定”用烘干法，取供試品2～5g，平鋪于干燥至恒重的扁形稱瓶中，厚度不超過5mm，疏松供試品不超過10mm，精密稱取，打開瓶蓋在100～105℃干燥5小時(shí)，將瓶蓋蓋好，移置干燥器中，冷卻30分鐘，精密稱定重量，再在上述溫度干燥1小時(shí)，冷卻，稱重，至連續(xù)兩次稱重的差異不超過5mg為止。根據(jù)減失的重量，計(jì)算供試品中含水量（%）。

產(chǎn)業(yè)情況

據(jù)相關(guān)資料顯示，在我國(guó)特殊的資源和能源狀況下，催生了科技創(chuàng)新的進(jìn)程。在異型陰極結(jié)構(gòu)電解槽、新型結(jié)構(gòu)導(dǎo)流槽及高效節(jié)能型電解槽大范圍推廣應(yīng)用之后，又開發(fā)出大容量電解槽磁流體優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，使電解槽的磁場(chǎng)平衡進(jìn)一步優(yōu)化。西部地區(qū)新建產(chǎn)能中，大量企業(yè)采用了各類新型變斷面陰極鋼棒技術(shù)，較好地改善鋁水平和垂直磁流體比例關(guān)系，減少鋁液波幅，為極距降低提供空間。同時(shí)，提高電流密度，加強(qiáng)保溫，在陽極上開溝、打孔等節(jié)能降耗試驗(yàn)等取得較好效果。

鋁型材

改革開放以來，中國(guó)鋁工業(yè)取得了長(zhǎng)足發(fā)展，已成為世界鋁工業(yè)大國(guó)，形成了從鋁土礦、氧化鋁、電解鋁、鋁加工、研發(fā)為一體的比較完善的工業(yè)體系。

2006年，中國(guó)鋁業(yè)從2005年的全行業(yè)虧損迅速轉(zhuǎn)為全行業(yè)實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)324億元、利稅500多億元。電解鋁落后的自焙槽生產(chǎn)能力被淘汰，2006年，電解鋁1200萬噸產(chǎn)能中160kA及以上產(chǎn)能占83%，已經(jīng)全部淘汰落后的自焙槽生產(chǎn)能力，部分小型預(yù)焙槽生產(chǎn)能力得到改造。