Как алюминий из драгоценного металла стал повседневным материалом
Сегодня алюминий — это обычный металл, из которого делают банки для газировки, фольгу и оконные рамы. Но так было не всегда. В середине XIX века за алюминиевую ложку или вилку пришлось бы выложить круглую сумму, доступную лишь самым богатым людям.
В 1852 году килограмм алюминия стоил 1200 долларов США. Для сравнения, килограмм золота тогда оценивался дешевле — не дороже 600 долларов. Алюминий был настоящей драгоценностью, и позволить себе изделия из него могли единицы. В чем же причина такой бешеной цены и почему потом металл резко подешевел?
Минерал, из которого в древности добывали алюминий, называется квасцы. Если по-научному, это двойные соли алюминия. Человечество знает о них очень давно. Квасцы использовали в медицине как дезинфектор и прижигающее средство, с их помощью закрепляли цвет на тканях и коже, а еще пропитывали древесину, чтобы защитить ее от огня.
Сейчас квасцы можно найти в составе антибактериального мыла, лосьонов и разных разрыхлителей. Но главное, что из них научились извлекать алюминий. В чистом виде в земной коре этот металл не встречается. Первым нашел его в квасцах британский химик и геолог Гемфри Дэви. Он недолго думал над названием и назвал металл алюминием, потому что квасцы на латыни звучат как «alum». Вот только выделить чистый металл у Дэви не получилось.
Антуан Лавуазье, французский химик, заподозрил присутствие какого-то металла в квасцах почти за 30 лет до Дэви. Но он наткнулся только на оксид алюминия и назвал его «агрилл». Лавуазье предполагал, что существует и чистый металл, но дальше догадок дело не сдвинулось.
Гемфри Дэви
Первым, кто завершил труды Дэви и Лавуазье и получил чистый алюминий, стал датчанин Ганс Эрстед. В 1825 году он нагрел амальгаму калия с безводным хлоридом алюминия. В результате появились твердые частицы белого металла. Открытие было прекрасным, но технология оказалась не слишком производительной.
Немецкий врач, физик и химик Фридрих Велер предложил способ получше. Он взял за основу метод Эрстеда, но грел уже калий и хлорид алюминия. Получились гранулы металла гораздо более высокого качества. А в 1854 году француз Анри Девиль заменил калий на натрий, и процесс пошел еще быстрее.
Анри Этьен Сент-Клер Девиль
Девиль на этом не остановился и продолжил опыты с квасцами. В 1863 году он получил алюминий с помощью электролиза. По тем временам это был настоящий прорыв. Но прошло еще больше 20 лет, прежде чем метод позволил получать не горстку порошка, а промышленные объемы чистого металла.
Это случилось в 1886 году. Заслугу открытия делят между собой два независимых ученых из разных стран француз Поль Эру и американец Чарльз Холл. Их технологию назвали «процесс Холла-Эру» и считали блестящей. Но наука не стояла на месте. Вскоре русский химик Карл Байер удешевил метод и предложил получать оксид алюминия из боксита. Это руда, в составе которой есть гидраты оксида алюминия, оксиды железа и кремния.
Боксит
Металл получался чистым, но с серьезным недостатком он был слишком мягким. В 1903 году немецкий ученый Альфред Вильм решил добавить в алюминий 4% меди. Затем он резко охладил сплав и выдержал его пять дней при комнатной температуре. Полученное соединение оказалось намного прочнее чистого алюминия и при этом хорошо поддавалось обработке.
Прочный алюминий стал немецкой «фишкой». Первый завод по его производству открылся в городе Дюрене. Сплав так и назвали «дюралюминий». Это имя сохранилось до наших дней. Дюралюминий востребован в аэрокосмической отрасли, автомобилестроении и судостроении.
Как видите, чтобы получить качественный и прочный алюминий, пришлось потрудиться не одному поколению химиков. До начала 20 века технологии были малопроизводительными и требовали сложных манипуляций с кучей компонентов.
Медь придает алюминию прочность
Совсем другое дело золото. Его можно было добыть в виде песка или самородков. Именно из-за сложности получения алюминий ценился гораздо дороже «презренного желтого металла». Но чем совершеннее становились методы, тем дешевле он оценивался.
В 1855 году металл был настоящей драгоценностью. Император Франции Наполеон III устраивал выставки, где показывал белые слитки. Он же ввел моду на алюминиевую посуду. Ее могли позволить себе только самые богатые промышленники, банкиры и аристократы. Примерно в то же время в Японии из алюминия делали традиционные ювелирные украшения.
Технический прогресс сделал свое дело. С 1852 по 1902 год цена алюминия упала с 1200 долларов до 1 доллара за килограмм. В Российской империи в 1852 году за килограмм металла просили 2200 рублей. В 1890 году уже 9,5 рубля, а в 1900 всего 1 рубль. В 20 веке алюминиевая посуда считалась самой дешевой. Ее делали для армии и казенных учреждений, в том числе для исправительных.