Учителя химии любят рассказывать ученикам о том, что долгое время алюминий, названный так в 1808 году британским химиком Гемфри Дэви и полученный в 1824 году датским физиком Хансом Кристианом Эрстедом, считался очень дорогим металлом - дороже золота и платины. А всё потому, что получали его методом вытеснения металлическим натрием или калием из хлорида. Чтобы добыть натрий или калий, в свою очередь, надо было очень сильно постараться, в общем, всё это влетало в копеечку.
Поэтому неудивительно, что в 1889 году британцы наградили русского химика Дмитрия Ивановича Менделеева аналитическими весами, чашки которых были изготовлены из золота и алюминия - это считалось очень ценным подарком, который мало кто мог себе позволить. А император Наполеон III алюминиевые тарелки держал для самых важных гостей.
Любопытно, однако, что в 1959 году при раскопках в Китае нашли вполне реальные детали из сплава алюминия, датируемые III-VI веками н.э. Как в те времена его получали - загадка.
Но что для нас сейчас алюминий - все мы прекрасно знаем. Ещё в детстве, если надо было что-то к чему-то прикрутить, я, совершенно не парясь по этому поводу, просто шёл к расположенной недалеко подстанции, рядом с которой валялись вросшие в землю мотки алюминиевой проволоки разного диаметра, отматывал, сколько надо, и всё. То есть этого металла вокруг было более чем завались.
А всё благодаря технологии, разработанной в 1886 году американским химиком Чарльзом Мартином Холлом и, независимо от него, французским химиком Полем Эру.
Суть в следующем. Сначала необходимо из бокситов, нефелинов, каолинита или другой алюминиевой руды получить оксид алюминия Al2O3. Можно сразу попробовать нагреть его до температуры плавления (2044 °C) и подвергнуть электролизу, в результате которого образуются Al и O2. Однако это слишком затратно. Поэтому Холл и Эру пошли на хитрость: они взяли криолит - полученный искусственно минерал Na3[AlF6] с температурой плавления 1011 °C, нагрели его до состояния жидкости и растворили в нём оксид алюминия. Кроме того, они выяснили, что температуру плавления можно понизить ещё больше - до 940 °C, если добавить фторид алюминия - AlF3.
И вот уже этот расплав подвергли электролизу, пропуская через него постоянный ток низкого напряжения (менее 5 В) при 100-300 кА. При этом на катоде осаждается жидкий восстановленный алюминий, который периодически удаляется.
Процесс идёт непрерывно, 24 часа в сутки, чтобы расплавленный материал в них не затвердевал. Температура внутри электролизёра поддерживается за счёт электрического сопротивления.
Понятное дело, поскольку в нём есть, помимо алюминия, ещё и другие химические элементы, на выходе получается много чего лишнего - СО, СО2, HF, поэтому алюминиевое производство - дело довольно грязное и энергетически затратное. Однако себестоимость готовой продукции достаточно низка, получается её много, а значит, всё окупается с большими процентами. Что же до загрязнения окружающей среды, то ядовитый фтороводород научились улавливать практически полностью, угарный газ - доокислять до CO2, но его всё равно приходится выбрасывать в атмосферу. Увы, ничего не поделаешь. В 2012 году было подсчитано, что на каждую тонну произведённого алюминия приходится 12,7 тонны выбросов CO2. По крайней мере, растения нам за это спасибо говорят.
Если бы не Холл и Эру, вряд ли у нацистской Германии в конце 30-х нашлось столько алюминия, чтобы производить свои лёгкие и прочные самолёты в количестве десятков тысяч. У нас, к сожалению, в этом смысле дела обстояли куда хуже, поэтому алюминий мы, в основном, импортировали. С 1941 по 1945 год США, Великобритания и Канада по ленд-лизу поставили советской промышленности более 302 тысяч тонн алюминия. Фашисты за этот же период произвели почти 1,5 млн. тонн этого металла. Почувствуйте разницу.
Поразительно то, что даже несмотря на этот очевидный дисбаланс, нашим конструкторам удавалось делать из железа, тряпок и дерева самолёты, которые не только вполне успешно конкурировали с немецкими, но и порой превосходили их.
Чарльз Мартин Холл (6 декабря 1863 - 27 декабря 1914) - американский изобретатель, химик, бизнесмен, член Американского философского общества.
Родился в Томпсоне, штат Огайо, в семье священника-миссионера. Начальное образование получил дома, с 6 лет читая учебник по химии. Затем пошёл в школу и всех там потряс своими познаниями. После уроков Чарли химичил в дровяном сарае, ставя опыты. А потом поступил в Оберлинский колледж, где как раз впервые услышал про алюминий и ознакомился с образцами этого металла.
Говорят, его тогда особенно поразили слова профессора Фрэнка Фаннинга Джуэтта, который сказал: «Если бы кто-нибудь изобрёл процесс, с помощью которого алюминий можно было бы производить в промышленных масштабах, он не только оказал бы миру огромную услугу, но и смог бы сколотить огромное состояние».
Приняв это к сведению, Холл начал экспериментировать в этом направлении. Всё в том же сарае он установил самодельную угольную печь и мехи, а также пытался найти нужный катализатор. В этом ему, кстати, помогала старшая сестра Джулия - тоже химик. И по мнению некоторых учёных именно она подсказала ему верное решение, благодаря чему 23 февраля 1886 года Холл решил пропустить ток через ванну с глинозёмом, растворённым в криолите.
За это изобретение он получил свой первый патент. А поскольку практически в то же время аналогичное открытие сделал и другой химик, Поль Эру, процесс рашили назвать в честь обоих учёных.
Поняв, что он на верном пути, Холл заручился поддержкой известного металлурга Альфреда Ханта и вместе с ним создал в Питтсбурге компанию Reduction Company, которую позже назвали Aluminum Company of America, а затем просто Alcoa.
Как и предсказывал его преподаватель. Холл стал крупным акционером и разбогател. Но он не останавливался на достигнутом, и за последующие годы получил 22 патента в США, большинство из которых касались производства алюминия.
Вот только с семейной жизнью у этого миллионера так и не сложилось - он умер холостым и бездетным, в возрасте всего 51 года. А большую часть своего состояния он завещал потратить на благотворительность. Благодаря этим средствам был создан Гарвардско-Йенчинский институт, который занимается развитием высшего образования в Азии в области гуманитарных и социальных наук.
А в кампусе Оберлинского колледжа стоит алюминиевая статуя Чарльза Мартина Холла.
Поль Луи-Туссен Эру (10 апреля 1863 - 9 мая 1914) - французским химик.
Родился в Тюри-Аркуре, Нормандия. Где учился - не ясно, однако в возрасте 15 лет он прочитал работу Анри Сент-Клера Девиля об алюминии, и понял, что это металл не только дорогой, но и полезный, у которого большое будущее.
Поэтому Эру задался целью удешевить процесс его получения.
Любопытная череда совпадений: Холл и Эру родились в один и тот же год, они оба заинтересовались алюминием ещё в юности, оба решили сделать что-то для облегчения его производства, и им обоим это удалось, когда мужчинам исполнился 21 год. К слову, умерли они тоже в один и тот же год.
За всю свою жизнь Эру сделал немало полезного - например, разработал проект первой коммерчески успешной электродуговой печи для производства стали. Благодаря этого в 1905 году его пригласили в Соединённые Штаты в качестве технического консультанта нескольких сталеплавильных компаний.
Среду других его изобретений - самонесущий трубопровод, который до сих пор используется для подачи воды с горных вершин и через реки на гидроэлектростанции, избавляя от необходимости строить дорогостоящие мосты.
А ещё пишут, что он не соответствовал образу мудрого, дисциплинированного учёного - был вспыльчивым, непослушным, иногда грубым и дерзким, любил игры, общество женщин, путешествия по суше и по морю.
По-моему, под это описание подходит большинство наших учёных, совсем не французов.
Вы можете поддержать канал, перечислив любую доступную вам сумму на кошелёк ЮMoney 4100 1102 6253 35 (или на карту Райффайзенбанка 2200 3005 3005 2776). И поучаствовать в создании книги по материалам этих статей. Заранее всем спасибо!