《我们爱科学》
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会长“毛”的铝鸭子
2013-02-27 09:29:59会长“毛”的铝鸭子
曹广雪
奢侈的拿破仑三世
你要是以为拿破仑三世生活朴素，那可就大错特错了。那是因为当时铝的冶炼非常困难，结果使得铝成了稀有金属，价值比黄金还昂贵。欧洲有位国王只不过买了一件有铝钮扣的衣服，就因此趾高气扬，瞧不起其他国王。
为了彰显法国的富有，拿破仑三世给法国科学家圣克莱尔·德维利提供了一大笔资金，让他大量生产铝。这位皇帝原本打算给所有法国士兵的制服都换上铝质钮扣，并给士兵们装备铝质胸甲，但由于技术条件的限制，铝的产量很难提高。虽然德维利拼尽全力，但是铝的成本依然很高，价格自然也就居高不下。结果，拿破仑三世用铝质钮扣和铝质胸甲装备法国军队的计划最终没能实现。只有保卫皇帝安全的警卫部队受到特殊照顾，装备了铝质胸甲。
一直到19世纪80年代，铝仍然是一种价值不菲的珍贵金属。1889年，俄国著名化学家门捷列夫到英国伦敦访问和讲学，英国科学家为表彰他在化学上的杰出贡献，发给他一件贵重的奖品，就是一架用金和铝制成的天平。
“王子”变“青蛙”
其实，铝是地壳中含量最多的金属，占整个地壳总重量的7.45%，比铁的含量几乎多出一倍。地球上到处都有铝的化合物，就连最普通的泥土都含有许多氧化铝。最初的铝就是从黏土中提取出来的。1855年巴黎国际博览会上展出了一小块铝，标签上写的文字是“来自黏土的白银”。
19世纪时，铝之所以会比金子还贵，是因为当时铝的产量极低。当时人们是用钠还原法来制造铝，钠的价格十分昂贵，所以铝的价格就更贵了。19世纪末，随着冶炼技术的进步，铝产量直线上升，它的价格则一落千丈。1854年，
进入20世纪后，珠宝商人对铝已经完全失去了兴趣，可此时铝却受到了整个工业界的青睐。1919年，第一架用铝合金制造的飞机问世了。从此后，铝的命运就牢牢地与飞机制造业连在了一起，被人们誉为“带翼的金属”。
身着“铁布衫”
如今，在我们的生活中，到处都可以看到铝的身影，硬币、电缆、窗框、厨房用具、饮料罐，就连香烟和口香糖的包装都是铝箔。铝之所以能够获得如此广泛的应该，跟它的一些特性有关。铝是电的良导体，可以用来制造电缆；纯净的铝很软，可以压成很薄的铝箔，用来做各种包装；铝密度小、质量轻，做成合金又具有较高的强度，可以用来制造窗框甚至飞机。
铝还有一大特性，就是耐腐蚀。铝的表面和空气中的氧发生反应，会生成一层氧化铝。别看这层氧化铝很薄，却非常致密，可以防止表层下的铝继续和氧反应。它不怕水浸，不怕火烧，很难锈蚀，对于躲在它下面的铝来说，是一件十分耐用的“外套”。
其实，铝是一种活泼的金属，如果破坏了铝制品表面的氧化层，铝也会被锈蚀的。下面的小实验可以证明这一点。
实验材料：
烧杯、铝箔、镊子、棉花、玩具鸭子、铝导线。
化学试剂：
3%的硝酸汞溶液、氢氧化钠溶液。
操作步骤：
1.用铝箔将玩具鸭子包裹起来。
2.把包裹严实的玩具鸭子浸入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中，这时你会看到有大量的气泡冒出来，这就是铝箔与氢氧化钠溶液在发生反应。
3.用流水冲洗一下后，再把玩具鸭子浸入盛有硝酸汞溶液的烧杯中。1到2分钟后取出玩具鸭子，用流水冲洗，再用滤纸吸干它表面的水。
4.将玩具鸭子放在桌子上，观察它的变化。
5.几分钟后，你会惊奇地看到鸭子身上竟长出了白茸茸的毛。奇怪的是，用棉花把鸭子身上的毛擦掉之后，它还会重新长出白毛。
实验原理：
当铝鸭子浸泡在氢氧化钠溶液中时，铝箔表面的氧化铝保护层被破坏了。再让铝箔的表面接触硝酸汞溶液，硝酸汞和铝就会发生置换反应，生成液态金属——汞。汞能和铝结合成一种合金，俗称“铝汞齐”。
正是铝汞齐阻碍了铝箔表面生成保护层——氧化膜，结果铝就不断和空气中的氧发生反应，生成白色的氧化铝，最后铝箔的表面就长出了一层“白毛”。
注意事项：
硝酸汞有毒，使用时要一定注意安全！
小链接：
铝既能和酸性溶液反应放出氢气，也能和碱性溶液反应放出氢气。我们在市场上看到的小商贩吹制的氢气球，就是用铝和强碱溶液反应制备的。你也可以试着收集一些易拉罐，让它和强碱溶液反应产生氢气来充满气球。
