![LV[化學元素]](/img/d/31f/nBnauM3XyUDO2kDM4UTMxYDOwQTMwEzNyAzNyQTNwAzMwIzL1EzLwgzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg "LV[化學元素]")
發展歷史
鋁（Aluminium）的英文名出自明礬（alum），即硫酸復鹽KAl(SO4)2·12H2O。史前時代，人類已經使用含鋁
美國路易斯安那州達羅地區鋁生產過程中產生的鋁土礦廢料，含有大量的重金屬到19世紀末，鋁的價格發生了成千倍的跌落。首先是由於19世紀70年代西門子改進了發電機後，有了廉價的電力；其次是由於法國的Heroult和美國的C.M.Hall於1886年分別發展了將氧化鋁溶解在冰晶石（Na3AlF6）中電解的方法。當時他們都是22歲。這項創舉使鋁以大規模生產，奠定了今天世界電解鋁的工業方法。至今各種鋁製品已廣泛進入千家萬戶。
分類
根據鋁的成分可分三類：
| 名稱 | 含鋁量（%） |
| 高級純鋁 | 99.93~99.999 |
| 工業高純鋁 | 99.85~99.9 |
| 工業純鋁 | 98~99.7 |
製備方法
1854年，法國化學家德維爾把鋁礬土、木炭、食鹽混合，通入氯氣後加熱得到NaCl，AlCl₃復鹽，再將此復鹽與過量的鈉熔融，得到了金屬鋁。1886年，美國的豪爾和法國的海朗特，分別獨立地電解熔融的鋁礬土和冰晶石（Na3AlF6）的混合物製得了金屬鋁，奠定了今後大規模生產鋁的基礎。鋁以化合態的形式存在於各種岩石或礦石里，如長石、雲母、高嶺石、鋁土礦、明礬時，等等。由鋁的氧化物與冰晶石（Na3AlF6）共熔電解可製得鋁，其主要反應過程如下：
從鋁土礦中提取鋁反應過程
溶解：將鋁土礦溶於NaOH(aq)Al₂O₃+2NaOH====2NaAlO₂（偏鋁酸鈉）+H₂O
過濾：除去殘渣氧化亞鐵(FeO)、矽鋁酸鈉等
酸化：向濾液中通入過量CO₂.NaAlO₂+CO₂+2H₂O====Al(OH)₃↓+NaHCO₃
過濾、灼燒Al(OH)₃2Al(OH)₃==高溫==Al₂O₃+3H₂O
電解：2Al₂O₃(l)==通電==4Al+3O₂↑
註：電解時為使氧化鋁熔融溫度降低，在Al₂O₃中添加冰晶石(Na₃AlF₆)。不電解熔融AlCl₃煉Al；原因：AlCl₃是共價化合物，其熔融態導電性極差。
理化性質
化學性質
鋁是活潑金屬，在乾燥空氣中鋁的表面立即形成厚約50埃（1埃=0.1納米）的緻密氧化膜，使鋁不會進一步氧化並能耐水；但鋁的粉末與空氣混合則極易燃燒；熔融的鋁能與水猛烈相應的金屬；鋁是兩性的，極易溶於強鹼，也能溶於稀酸。
與酸反應
2Al+6HCl====2AlCl₃+3H₂↑
2Al+3H₂SO₄(稀)====Al₂(SO₄)₃+3H₂↑
Al+6HNO₃(濃)==Δ==Al(NO₃)₃+3NO₂↑+3H₂O
Al+4HNO₃(稀)====Al(NO₃)₃+NO↑+2H₂O
8Al+30HNO₃(較稀)====8Al(NO₃)₃+3N₂O↑+15H₂O
8Al+30HNO₃(極稀)====8Al(NO₃)₃+3NH₄NO₃+9H₂O
6CH₃COOH+2Al=2Al(CH₃COO)₃+3H₂↑
與鹼反應
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
與非金屬反應
4Al+3O₂====2Al₂O₃（點燃）
2Al+3Cl₂====2AlCl₃(點燃）
2Al+3S====Al₂S₃（加熱）
鋁熱反應
2Al+Fe₂O₃==點燃==Al₂O₃+2Fe（鋁熱反應）
8Al+3Fe₃O4==高溫==4Al₂O₃+9Fe
與水反應
2Al+6H₂O（沸水）==Δ==2Al(OH)₃+3H₂↑
鋁和水的反應是2Al+6H₂O=2Al(OH)₃+3H₂↑，反應實質：水是極弱的電解質，但在水中能電離出氫離子和氫氧根離子與鋁反應，生成Al(OH)₃和H₂。反應條件可加熱也可以在常溫下進行，在常溫下起現象很難觀察。根據鋁的還原性可推斷鋁可以與水反應，但實驗發現，鋁與沸水幾乎沒有反應現象，不過鋁在加熱條件下就可以與水蒸汽發生明顯反應，但反應一開始就與水中的氧氣生成緻密氧化膜阻止反應進一步進行。
物理性質
基本物性
鋁為銀白色輕金屬。有延展性。商品常製成柱狀、棒狀、片狀、箔狀、粉狀、帶狀和絲狀。在潮濕空氣中
鋁棒同位素
鋁有24種同位素，其中只有一種是穩定的。同位素列表如下：
| 符號 | 質子 | 中子 | 質量 | 半衰期 | 自鏇 | 相對豐度 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 19Al | 13 | 6 | 19.0(218)# | <(35) ns # | ||
| 20Al | 13 | 7 | (20.0194)# | <3(5) ns # | ||
| 21Al | 13 | 8 | 21.02804(32)# | <35 ns | 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 |
備註:畫上#號的數據代表沒有經過實驗的證明，只是理論推測而已，而用括弧括起來的代表數據不確定性。
主要特性
抗腐蝕性
鋁的密度只有2.7g/cm3，約為鋼、銅或黃銅的密度(分別為7.83g/cm3，8.93g/cm3)，的1/3。在大多數環境條件下，包括在空氣、水(或鹽水)、石油化學和很多化學體系中，鋁能顯示優良的抗腐蝕性。
反射性
鋁的表面具有高度的反射性。輻射能、可見光、輻射熱和電波都能有效地被鋁反射，而陽極氧化和深色陽極氧化的表面可以是反射性的，也可以是吸收性的，拋光後的鋁在很寬波長範圍內具有優良的反射性，因而具有各種裝飾用途及具有反射功能性的用途。
電導率
鋁由於它的優良電導率而常被選用。在重量相等的基礎上，鋁的電導率近於銅的兩倍。
熱導量率
鋁合金的熱導量率大約是銅的50-60%，這對製造熱交換器、蒸發器、加熱電器、炊事用具，以及汽車的缸蓋與散熱器皆為有利。
非鐵磁性
鋁是非鐵磁性的，這對電氣工業和電子工業而言是一重要特性。鋁是不能自燃的，這對涉及裝卸或接觸易燃易爆材料的套用來說是重要的。
可機加工性
鋁的可機加工性是優良的。在各種變形鋁合金和鑄造鋁合金中，以及在這些合金產出後具有的各種狀態中，機加工特性的變化相當大，這就需要特殊的工具機或技術。
可成形性
這是鋁及許多鋁合金較重要的特性之一。特定的拉伸強度、屈服強度、可延展性和相應的加工硬化率支配著允許變形量的變化。商業上可提供的鋁合金在不同形態下成形性的額定值取決於成形的工藝方法。這些額定值在作金屬加工特性的定性對照中僅能起大致的指導作用，即不能定量地作為成形性的極值。
可鍛性
鋁合金可以鍛造成形狀與品種繁多的鍛件，它們的最終部件鍛造設計標準的選擇範圍(基於預定的用途)是很寬的。連線鋁可用各式各樣的方法連線，包括熔焊、電阻焊、硬焊、軟焊、粘結以及諸如鉚接和栓接之類的機械方法。
可回收性
鋁具有極高的回收性，再生鋁的特性與原生鋁幾乎沒有別。
主要用途
物質的用途在很大程度上取決於物質的性質。因為鋁有多種優良性能，所以鋁有著極為廣泛的用途。
鋁合金鋁及鋁合金是當前用途十分廣泛的、最經濟適用的材料之一。世界鋁產量從1956年開始超過銅產量一直居有色金屬之首。當前鋁的產量和用量（按噸計算）僅次於鋼材，成為人類套用的第二大金屬；而且鋁的資源十分豐富，據初步計算，鋁的礦藏儲存量約占地殼構成物質的8%以上。
鋁的重量輕和耐腐蝕，是其性能的兩大突出特點。
鋁的密度很小，僅為2.7g/cm，雖然它比較軟，但可製成各種鋁合金，如硬鋁、超硬鋁、防鏽鋁、鑄鋁等。這些鋁合金廣泛套用于飛機、汽車、火車、船舶等製造工業。此外，宇宙火箭、太空梭、人造衛星也使用大量的鋁及其鋁合金。例如，一架超音速飛機約由70%的鋁及其鋁合金構成。船舶建造中也大量使用鋁，一艘大型客船的用鋁量常達幾千噸。
鋁的導電性僅次於銀、銅和金，雖然它的導電率只有銅的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，所以鋁在電器製造工業、電線電纜工業和無線電工業中有廣泛的用途。
鋁是熱的良導體，它的導熱能力比鐵大3倍，工業上可用鋁製造各種熱交換器、散熱材料和炊具等。
鋁有較好的延展性(它的延展性僅次於金和銀)，在100℃～150℃時可製成薄於0.01mm的鋁箔。這些鋁箔廣泛用於包裝香菸、糖果等，還可製成鋁絲、鋁條，並能軋制各種鋁製品。
鋁的表面因有緻密的氧化物保護膜，不易受到腐蝕，常被用來製造化學反應器、醫療器械、冷凍裝置、石油精煉裝置、石油和天然氣管道等。
鋁粉具有銀白色光澤(一般金屬在粉末狀時的顏色多為黑色)，常用來做塗料，俗稱銀粉、銀漆，以保護鐵製品不被腐蝕，而且美觀。
鋁在氧氣中燃燒能放出大量的熱和耀眼的光，常用於製造爆炸混合物，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或坦克、大炮等)和照明混合物(如含硝酸鋇68%、鋁粉28%、蟲膠4%)。
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(或其他高熔點金屬的氧化物)按一定比率均勻混合後，塗在金屬上，經高溫煅燒而製成耐高溫的金屬陶瓷，它在火箭及飛彈技術上有重要套用。
鋁板對光的反射性能也很好，反射紫外線比銀強，鋁越純，其反射能力越好，因此常用來製造高質量的反射鏡，如太陽灶反射鏡等。
鋁具有吸音性能，音響效果也較好，所以廣播室、現代化大型建築室內的天花板等也採用鋁。
耐低溫，鋁在溫度低時，它的強度反而增加而無脆性，因此它是理想的用於低溫裝置材料，如冷藏庫、冷凍庫、南極雪上車輛、氧化氫的生產裝置。
毒理性質
研究發現，鋁元素能損害人的腦細胞。根據世界衛生組織的評估，規定鋁的每日攝入量為0～0.6mg/kg，
鋁中毒鋁在人體內是慢慢蓄積起來的，其引起的毒性緩慢、且不易察覺，然而，一旦發生代謝紊亂的毒性反應，則後果非常嚴重。因此，必須引起我們的重視，在日常生活中要防止鋁的吸收，減少鋁製品的使用。鋁及其化合物對人類的危害與其貢獻相比是無法相提並論的，只要人們切實注意，揚長避短，它對人類社會將發揮出更為重要的作用。
避免方法：
避免使用鋁製成的炊具
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
部分藥品由含鋁物質製成，應減少服用含鋁元素的藥品，如:可以中和胃酸的Al(OH)3。
測定方法
方法名稱：硫糖鋁—鋁的測定—絡合滴定法
套用範圍：採用絡合滴定法測定硫糖鋁中鋁的含量，適用於硫糖鋁中鋁的含量測定。
方法原理：取供試品適量，經溶解稀釋中和處理後，加醋酸-醋酸銨緩衝液，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）相當於1.349mg的鋁，計算，即得。
測定試劑：
水（新沸放置至室溫）
鋁滴定夾醋酸-醋酸銨緩衝液（pH6.0）
二甲酚橙指示液
鋅滴定液（0.05mol/L）
乙二胺四醋酸二鈉滴定液（0.05mol/L）
基準氧化鋅
稀鹽酸
甲基紅的乙醇溶液（0.025%）
氨試液
鉻黑T指示劑
氨-氯化銨緩衝液（pH10.0）
操作步驟：
取本品約1.0g，精密稱定，置200mL量瓶中，加稀鹽酸10mL溶解後，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澱，再滴加稀鹽酸至沉澱恰溶解為止，加醋酸-醋酸銨緩衝液（pH6.0）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變為紅色，並將滴定結果用空白試驗校正。
注1：“精密稱取”系指稱取重量應準確至所稱取重量的千分之一，“精密量取”系指量取體積的準確度應符合國家標準中對該體積移液管的精度要求。
注2：“水分測定”用烘乾法，取供試品2～5g，平鋪於乾燥至恆重的扁形稱瓶中，厚度不超過5mm，疏鬆供試品不超過10mm，精密稱取，打開瓶蓋在100～105℃乾燥5小時，將瓶蓋蓋好，移置乾燥器中，冷卻30分鐘，精密稱定重量，再在上述溫度乾燥1小時，冷卻，稱重，至連續兩次稱重的差異不超過5mg為止。根據減失的重量，計算供試品中含水量（%）。
生產與回收
世界上的產鋁量集中於中國、美國、前蘇聯、加拿大、澳洲、巴西、挪威，上列國家的產鋁量占全球產量的60%以上。鋁的供應來源除了新鋁外，回收鋁也占有很高的比例，回收鋁又分為舊料回收（主要來源是飲料罐和汽車廢件）、新料回收（加式過程中的鋁屑）兩種。由於環保意識升高，回收鋁量年年創新高。1980年代未期以來，世界鋁價就不斷重挫，其中最大的原因就是蘇聯瓦解後為換取外匯而對西方大量輸出鋁，最明顯的影響就是LME的庫存量由1990年底的315，600噸暴升到144萬噸以上。由於鋁的化學性質好，所以取代了很多原料既有用途，如飲料罐和建材，美國鋁的最大消耗是發生在制罐和饈業，約占全美用量的28%，接著是運輸業約19%，再來是房屋和建築業約18%。
危害
早在1965年，克拉佐首次發現鋁中毒的兔腦內，出現了老年性痴呆特有的神經元纖維纏結病變，但並末引起人
久服胃舒平當心鋁中毒鋁鹽一旦進入人體，首先沉積在大腦內，可能導致腦損傷，造成嚴重的記憶力喪失，這是早老性痴呆症特有的症狀。參與這項工作的研究人員說，對老鼠的實驗表明，僅給它們喝下一杯經鋁鹽處理的水後，它們腦中的鋁含量就達到可測量水平。對老鼠的研究發現，混在飲用水中的微量鋁進入老鼠的腦中並在那裡逐漸積累。研究人員對痴呆病人的研究發現，這類病人腦內有30%新皮層區的鋁濃度大於4微克/克（乾重），患者腦部神經元細胞核內，鋁的含量為健康人的4倍，最大達30倍。研究人員認為，如果隨時間推移，鋁在腦中逐漸積累，就會殺死神經原，使人的記憶力喪失。一位科學家說：我們一生都在喝鋁鹽淨化過的水，吃含鋁鹽的食品，因此到我們很老時，我們體內已經積累了很多鋁。他指出，過去70年早老性痴呆症發病率在世界範圍內普遍上升。他說，鋁也被用在食品乳化劑中。
鋁能直接損害成骨細胞的活性，從而抑制骨的基質合成。同時，消化系統對鋁的吸收，導致尿鈣排泄量的增加及人體內含鈣量的不足。鋁在人體內不斷地蓄積和進行生理作用，還能導致腦病骨病腎病和非缺鐵性貧血。
鋁對人體的毒害嚴重，對生物也有毒害作用。可溶性鋁化合物對大多數植物都是有毒的，酸性土壤的水分里溶解的鋁化合物，使一般作物難以正常生長。通常當溶解的鋁達到10-20PPM以上時，植物就會出現鋁毒症兆。土壤中的鋁能與可溶性磷酸鹽結合生成不溶性磷酸鋁，致植物缺磷而枯死。鋁還能使植物細胞原生質脫水，然後破壞而死亡。鋁與細胞壁內的果膠結合，強化果膠的交聯結構，有礙植物吸收水分和營養。鋁與植物中的鈣磷等礦物質營養成分亦有密切關聯。它能抑制一般植物對鈣磷的吸收與累積，也影響它們對鉀鎂鐵錳銅鋅等元素的吸收和累積。鋁對水生動物亦有毒害，當pH值約為5時，以氫氧化鋁形態沉積在魚鰓內，使氧氣難以進入血液中，且使魚體內含鹽濃度失調，致魚於死地。鋁對水生動物毒害濃度一般為70微克/升以上。水體中鋁含量增加，將導致大量有機物凝聚，致水生動物因營養匱乏而死亡。鋁能使磷沉澱，嚴重威脅水生動物繁衍生息。
鋁和人體的親密接觸，會對健康產生不利影響。許多研究團體曾經報導，廣泛使用鋁鹽淨化水可能導致腦損傷，造成嚴重的記憶力喪失，這是早老性痴呆症特有的症狀。早在1972年，就有報導透析性腦病患者腦皮質和血清中的鋁明顯高於正常人。研究人員對老鼠的實驗表明，混在飲水中的微量鋁進入老鼠的腦中並在那裡逐漸積累，給它們喝一杯經鋁鹽處理過的水後，它們腦中的含鋁量就達到可測量的水平。更有研究人員認為，鋁不屬於人體的必需微量元素，過量攝入對於人體健康的損害是十分廣泛的，不僅涉及人體的中樞神經系統，還會涉及骨骼、造血系統、內分泌及生殖系統等方面的不利影響。有研究報導，早老性痴呆症病人的腦組織鋁含量是正常人的1.5-30倍，在神經元纖維纏結區腦鋁含量明顯升高。
1989年，世界衛生組織和聯合國糧農組織正式將鋁確定為食品污染物，建議加以控制，提出成年人每天允許鋁
淮陰煙廠開展磷化鋁中毒急救培訓大量研究表明，鋁的神經毒性與許多神經退行性病變有關。鋁的過量接觸和體內蓄積可能是導致老年性痴呆（AD）、透析性腦病（DialysisEncephalopathy）以及關島肌萎縮性側索硬化綜合症（GuamALS-PDComplex）的病因之一。
有人認為，如果鋁的攝入量過多，人體無法將多餘的鋁清除，其進入腦內，對腦神經細胞產生毒性作用，引起腦內神經原纖維纏結和神經細胞變性壞死等病理損害，導致痴呆；但也有研究認為，鋁不是老年性痴呆的病因。雖然鋁製品與痴呆的關係至今未完全明確，但從預防觀點出發，最好減少鋁元素的攝入。
防範
防止鋁的危害主要有三條途徑：一是建議城市自來水公司本著對自己對人民負責的宗旨，不要用鋁鹽
小心鋁超標會中毒正確使用鋁製炊具。由於鋁製炊具，質輕軟，易刮傷，能與糖、鹽、酸、鹼、酒等發生緩慢的化學反應而溢出較多的鋁元素，從而增加了人們攝入鋁元素的機會。因此用鋁製炊具盛放鹽、酸、鹼類食物時間不要過久。不使用鋁鏟、鋁勺等用具，因為它們在炒菜、盛飯的長期刮擦中，產生肉眼看不見的鋁屑，這些鋁屑可隨飯菜入口進入人體。鋁鍋套用竹木勺或無毒塑膠勺盛飯。建議有條件的家庭不使用鋁製炊具，除使用鐵鍋、砂鍋外，一律使用不鏽鋼制炊具。因為不鏽鋼製品金屬性能穩定，而且對人體無害。
不食用含鋁量多的食物。少吃或不吃使用含鋁食品添加劑製作的油餅、油條、糕點、麵包及餅乾等食物。以吃油條為例，每根油條約含鋁10mg，每天吃兩根，一個月就攝入鋁600mg，為正常人體中含鋁量的10倍。自來水中的鋁元素含量極微少，符合國家衛生安全標準，可以放心飲用。
產業情況
觀研天下發布的《中國鋁市場運營態勢與發展策略分析報告（2013-2017）》中顯示，在我國特殊的資源和能源狀況下，催生了科技創新的進程。在異型陰極結構電解槽、新型結構導流槽及高效節能型電解槽大範圍推廣套用之後，又開發出大容量電解槽磁流體最佳化設計技術，使電解槽的磁場平衡進一步最佳化。西部地區新建產能中，大量企業採用了各類新型變斷面陰極鋼棒技術，較好地改善鋁水平和垂直磁流體比例關係，減少鋁液波幅，為極距降低提供空間。同時，提高電流密度，加強保溫，在陽極上開溝、打孔等節能降耗試驗等取得較好效果。
改革開放以來，中國鋁工業取得了長足發展，已成為世界鋁工業大國，形成了從鋁土礦、氧化鋁、電解鋁、鋁加工、研發為一體的比較完善的工業體系。
2006年，中國鋁業從2005年的全行業虧損迅速轉為全行業實現利潤324億元、利稅500多億元。電解鋁落後的自焙槽生產能力被淘汰，2006年，電解鋁1200萬噸產能中160kA及以上產能占83%，已經全部淘汰落後的自焙槽生產能力，部分小型預焙槽生產能力得到改造。
