¿Hall y Elu inventaron respectivamente la producción de aluminio electrolítico?
En Occidente, el conocimiento del aluminio se inició en el siglo XVII. El químico alemán Stahl (1660-1734) notó por primera vez que el alumbre (K2SO4? ¿sulfato de aluminio? 24H2O) contiene una sustancia que es muy diferente de los metales comunes. Su alumno Magraff (1709-1782) aisló Al2O3ina del alumbre en 1754 y determinó que era diferente del óxido de calcio.
Después de que el físico italiano Volta inventara la batería en 1800, el químico británico David y el químico sueco Berzelius intentaron separar el aluminio de la bauxita mediante electrólisis, pero todos fracasaron. David, por su parte, llamó a este metal inalcanzable aluminio, nombre que proviene de la palabra latina aluminio. En la Europa medieval, el término era un nombre genérico para el alumbre astringente, un mordiente utilizado para teñir el algodón. Lo transliteramos como aluminio desde su segunda sílaba.
En 1825, el farmacéutico danés Hans Christian Oersted (1777-1851) publicó el proceso de fabricación del aluminio: se hace pasar cloro gaseoso a través de una mezcla de carbón al rojo vivo y óxido de aluminio para obtener tricloruro. Luego se mezcla cloruro de aluminio. y se calienta con amalgama de potasio para obtener cloruro de potasio y amalgama de aluminio, y luego la amalgama de aluminio se almacena en un lugar sellado.
1827 el químico alemán Friedrich W? Hler, 1800-1882) repitió el experimento de Oersted. Hizo tricloruro de aluminio según el método de Oersted, luego reemplazó el aluminio con potasio, luego colocó el cloruro de aluminio y el potasio metálico en un crisol, lo selló, lo calentó y reaccionó violentamente. Después de que el crisol se enfrió, el contenido contenía polvo de aluminio gris.
Hacia 1854, el químico francés Henri Thien St. Clair de Vere (1818-1881) utilizó sodio metálico en lugar de potasio para reducir el cloruro de aluminio. Primero extrajo óxido de aluminio de la bauxita que contenía hierro, luego mezcló cloruro de aluminio con carbón y sal, reaccionando con cloro para formar NaCl. Sal doble de AlCl3, el AlCl3 de esta sal doble se reduce con sodio para formar lingotes de aluminio.
En aquella época, el aluminio era más caro que el hierro y el cobre porque su coste de preparación era elevado y su extracción problemática. Hubo un tiempo en que el aluminio era un producto básico en las joyerías y el tesoro de emperadores y nobles. El emperador francés Napoleón III utilizó tenedores de aluminio en los banquetes y el rey de Tailandia utilizó cadenas de aluminio. En 1855, en la Exposición Universal de París, se colocó junto a las joyas una pequeña pieza de aluminio, con la etiqueta que decía: "Plata de arcilla". No fue hasta 1884 que se construyó el monumento a George Washington (1732-1799), el primer presidente de los Estados Unidos. Sobre el monumento se erigió una pirámide decorativa que pesaba 6 libras (unos 2000 gramos). 1889 El químico ruso Mendeleev (дмитрийивановичмн)
En 1881, el inglés James Fern Webster obtuvo una patente para la producción industrial de aluminio. Construyó una fábrica cerca de Birmingham y produjo unas 20 toneladas por semana. En 1883 envió sus productos a la Exposición Internacional de Calcuta en la India y ganó dos medallas de oro, pero mantuvo la producción en secreto.
En la década de 1950, algunas revistas y periódicos científicos publicados en China publicaron artículos sobre la primera producción de aluminio por parte de trabajadores en la antigua China. Lo que sucedió es que en 1956, arqueólogos chinos excavaron la tumba de Zhou Chu (242-297), un general de la dinastía Jin, en el condado de Yixing, provincia de Jiangsu, y encontraron más de 20 placas de metal con patrones huecos esparcidas en el barro. Después de análisis realizados por científicos del Departamento de Química de la Universidad de Nanjing, el Instituto de Física Aplicada de la Academia de Ciencias de China y el Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Tsinghua, se determinó que uno o dos de ellos eran aleaciones de cobre y aluminio. Contiene 85% de aluminio, 10% de cobre y 5% de manganeso. Por lo tanto, algunos investigadores en la historia de la ciencia han juzgado que nuestros antepasados ya usaban aluminio antes del 297 d.C., o antes del siglo III d.C., por lo que algunas personas publican artículos con este punto de vista. fueron publicados en los periódicos.
También hay algunas personas que tienen opiniones diferentes. ¿Por qué sólo una o dos piezas de joyería analizadas contienen aluminio, mientras que el resto son plata? Si la producción de aluminio ya se había producido en la dinastía Jin, ¿por qué no se descubrió después de la dinastía Jin? Algunas personas incluso sugirieron que era imposible que la tecnología china pudiera reducir el aluminio de los compuestos en el siglo III, y esta cuestión debería considerarse de manera realista.
Finalmente, el arqueólogo Xia Nai publicó el artículo "Reidentificación de los cinturones metálicos desenterrados de las tumbas de la dinastía Jin Zhou" en el cuarto número de la revista "Arqueología" en 1972. Creía que los pequeños trozos de aluminio encontrados en Se sospechaba que las tumbas de la dinastía Jin estaban mezcladas con generaciones posteriores. Puede usarse como evidencia física del aluminio metálico existente en la dinastía Jin.
El aluminio moderno fue creado con éxito por dos estudiantes universitarios en 1886 mediante una investigación experimental.
Uno de estos dos estudiantes universitarios fue Charles Martin Hall (1863-1914), estudiante de química en la Universidad de Oberlin en Ohio, Estados Unidos. Fue influenciado por su maestro Jewett (1844). Animado por el profesor ), buscó formas de producir aluminio mediante electrólisis. Jewett estudió con Wheeler en Alemania y tenía un gran interés en la producción de aluminio.
Del 65438 al 0884, Hall comenzó a realizar experimentos en el laboratorio de Jewett. Hizo su propia batería, utilizando el peligroso hidrofluoruro para producir fluoruro de aluminio y luego electrolizando una solución acuosa de fluoruro de aluminio para obtener hidrógeno e hidróxido de aluminio.
Después de graduarse de la universidad en junio de 1885, Hall continuó realizando experimentos en el cobertizo de leña de su casa. Con la ayuda de su hermana Julia Hall, que había estudiado química, Hall pasó a utilizar criolita fundida (AlF3?3NaF) como disolvente para disolver el óxido de aluminio y electrolizarlo. A partir del 9 de febrero de 1886, se llevaron a cabo muchos experimentos hasta el 23 de febrero, cuando apareció una bola de metal de color blanco plateado en el cátodo, que se determinó que era aluminio después de la prueba con ácido clorhídrico.
Hall sabía que un descubrimiento o invención importante requería pruebas circunstanciales. Inmediatamente después de su éxito en 1886, escribió una carta a su hermano, un funcionario del gobierno, describiendo la información científica y tecnológica que había descubierto. Esta carta justificó posteriormente jurídicamente su prioridad para el descubrimiento del aluminio mediante electrólisis.
Vinay Kumar, Linda Milesker. Charles Martin Hall y la gran revolución del aluminio. Journal of Chemical Education, 1987, 64(8).
65438+2009 La aparición de generadores en la década de 1960 permitió la producción electrolítica de aluminio a gran escala. En 1888, con el apoyo del gigante industrial Capitán Alfred Hunter, Hall comenzó a invertir en la producción industrial a pequeña escala. La American Aluminium Company se fundó en 1889 y obtuvo una patente para el proceso de producción de aluminio el 2 de abril de 1889. En 1907, Alcoa poseía varias minas que producían alúmina y tres plantas que producían aluminio electrolítico. Los precios del aluminio cayeron bruscamente de 500 dólares la libra a 8 dólares la libra en 1884, 5 dólares la libra en 1886, 0 dólares la libra en 1888 y 0,70 dólares la libra en 1893 y 65433. Basado en la creación de Hall de métodos modernos de fabricación industrial para el aluminio, el metal se ha utilizado ampliamente en los hogares, la industria y el transporte. La figura 25-1 es un horno de electrólisis de aluminio moderno.
Durante el proceso de electrólisis se añade puntualmente alúmina y se libera el aluminio metálico generado. La criolita utilizada se prepara disolviendo hidrofluoruro de aluminio y carbonato de sodio en ácido fluorhídrico;
La bauxita natural que contiene hierro suele contener entre un 40% y un 60% de Al2O3, y el resto es SiO2, Fe2O3 y otras impurezas. Las impurezas deben eliminarse mediante métodos químicos, es decir, cuando la bauxita se calienta con álcali, el óxido de aluminio se convertirá en aluminato y se disolverá, y luego se introducirá dióxido de carbono y el hidróxido de aluminio precipitará.
Otro estudiante universitario que fundó el sistema legal electrolítico fue Paul Louis Toussaint Hero (1863-1914) del Collège Saint-Barbe en Francia. A partir de los 15 años leyó la teoría de De Vere sobre la producción de aluminio y tuvo la idea de la producción de aluminio. Posteriormente recibió en herencia una curtiduría, en la que se instaló un generador. Comenzó a electrolizar varios compuestos de aluminio y finalmente ideó el mismo método de producción de aluminio electrolítico que Hall, solo dos meses después que Hall. Sólo obtuvo una patente de invención y transfirió los derechos de patente a otros. No participó en la producción industrial.
En 1911, la Sociedad Química Estadounidense y la Sociedad de Ingeniería Química otorgaron a Hall la Medalla Birchin (en memoria del químico industrial británico Birchin). Eliot cruzó el océano para venir a Estados Unidos a felicitar a Hall. Qué coincidencia que estos dos estudiantes universitarios nacieran y murieran el mismo año y crearan con éxito un método para producir aluminio electrolítico ese mismo año.
Hall nunca se casó. Después de su muerte, dejó 1 millón de dólares a su alma mater. Se construyó un auditorio en honor a Hall en el campus en honor a su madre. Hoy en día, una estatua de aluminio de cuerpo entero del joven Hall (Figura 25-2) todavía se encuentra en el campus de la Universidad de Oberlin, lo que permite a la gente presentar sus respetos.