تاریخ کشف آلومینیوم

آلومینیوم عنصری است که تاریخ نسبت به آن رفتار منصفانه‌ای نداشته است. این فلز که از نظر فراوانی بر روی زمین در مقام سوم پس از اکسیژن و سیلیسیوم قرار دارد و در بیش از 250 نوع سنگ معدن در تمام مناطق زمین یافت می‌شود، در سال 1825 کشف گردید. این کشف دیر هنگام نیز تصادفی نبود. شاید بتوان گفت این امر ناشی از پایداری بیش از حد اکسید آلومینیوم بوده است. جدا کردن آلومینیوم فلزی از این اکسید حتی در عصر حاضر کار آسانی نیست چه رسد به قرن گذشته. احیاء کننده‌هایی نظیر زغال و ئیدروژن نمی‌توانند فلز مزبور را از اکسیدش جدا سازند. فقط فلزات قلیایی، و بهتر از همه پتاسیوم، امکان تسخیر این دژ مستحکم را به وجود آورد. این مطلب حاکی از آن است که چگونه کشف تعدادی از عناصر شرایط لازم برای کشف عناصر دیگر را ایجاد می‌کرد. آلومینیوم آزاد اولین بار با کمک پتاسیوم تهیه شد.
از زمانهای بسیار دور، انسان ترکیبات مختلفی از آلومینیوم را می‌شناخت. خاک‌رس و آجر چیزی جز سیلیکاتهای آلومینیوم نیستند. آلومین یا اکسید آلومینیوم همراه همیشگی انسان بوده است اما قرنها لازم بود تا وجود فلز جدیدی در آن اثبات گردد. آلومینیوم یکی از ترکیبات اصلی سنگهای قیمتی نظیر یاقوت، لعل، یاقوت کبود، و فیروزه است که بشر از زمانهای بسیار دور با آنها آشنا بوده است. صدها سال از شناخت زاجها توسط بشر می‌گذرد. در زبان لاتین، زاجها را آلومن (1) می‌نامند. این کلمه ریشه‌ی نام فعلی آلومینیوم است. به هر حال، ترکیب زاجها مدتها ناشناخته باقی ماند. این‌گونه مواد اغلب با ترکیبات دیگر اشتباه گرفته می‌شدند.
در سال 1754 شیمیدان آلمانی، مارکگراف، کوشید مسئله را روشن سازد. وی با افزودن قلیای خالص به محلول زاج، رسوب چگال و سفیدی به دست آورد که آن را «خاک زاج» نامید. مارکگراف سپس مشاهده کرد که افزودن اسید سولفوریک به «خاک» مزبور باعث به وجود آمدن زاج می‌گردد؛ و، بر این اساس، ترکیب زاج مشخص گردید. سرانجام، مارکگراف وجود «خاک زاج» را در خاک رس اثبات کرد. تاریخ باید مارکگراف را به عنوان کاشف این عنصر معرفی می‌کرد ولی در انتظار کسی دیگر برای تهیه‌ی آلومینیوم خالص سکوت کرد. تنها 30 سال پس از آزمایش مارکگراف آشکار شد که آلومین، اکسیدی از یک عنصر ناشناخته است. این عقیده توسط لاووازیه، که «خاک زاج» را در «جدول اجسام ساده» خود قرار داد، ارائه گردید. با این حال، مدتها کوششی برای تهیه‌ی این عنصر به شکل آزاد به عمل نیامد.
اولین کوشش از طرف دیوی و برزلیوس به عمل آمد که تلاش کردند آلومین را به کمک جریان الکتریکی تجزیه کنند. به هر حال، تجربه‌ی آنان به نتیجه نرسید و فقط در سال 1807 دیوی نام آلومینیوم را برای این فلز ناشناخته پیشنهاد کرد که این کار در واقع هیچ‌گونه اهمیت عملی نداشت. این نام مقبولیت بین‌المللی یافت، فقط در روسیه مدتها به جای آلومینیوم کلمه‌ی گلینیوم (مشتق از واژه‌ی روسی «گلی» (2) به معنای خاک رس) را به کار می‌بردند.
اولین کسی که از عهده‌ی تهیه‌ی آلومینیوم خالص برآمد دانشمند دانمارکی، اوستد (3) بود. این دانشمند، در تاریخ، بیشتر به عنوان فیزیکدان مشهور است تا یک شیمیدان، ولی پیروزی شگفت‌انگیز وی در تهیه آلومینیوم خالص نشان داد که شیمیدان ماهری نیز بوده است. اورستد آلومین را تا حد سرخ شدن حرارت داد و سپس گاز کلر را از آن عبور داد، در نتیجه‌ی این آزمایش، کلرید آلومینیوم خشک حاصل شد. پس از آن، اورستد ترکیب جدید را با ملغمه‌ی پتاسیوم حرارت داد، برای اولین بار، ملغمه‌ی آلومینیوم را به دست آورد. بلافاصله پس از تقطیر جیوه، قطعات فلزی که شباهت زیادی به قلع داشت ظاهر گردید. محصول به دست آمده حاوی ناخالصی بود اما همین اتفاق تولد آلومینیوم فلزی را اعلام داشت. اورستد مقاله‌ای در یک روزنامه‌ی گمنام دانمارکی منتشر کرد، به همین دلیل، توجه چندانی از محافل علمی بدان نشد و خبر موفقیت اورستد به آگاهی بسیاری از شیمیدانان نرسید. بنابراین، بعضی از مورخان عقیده دارند که آلومینیوم توسط وولر کشف شده است نه اورستد.
دومین کشف آلومینیوم دو سال بعد اتفاق افتاد، در سال 1827. بدون شک، وولر شیمیدان ماهرتری نسبت به اورستد بود و فرایند پیچیده‌تری را برای جداسازی آلومینیوم خالص به کار برد. وولر، در اولین تلاش برای تهیه‌ی فلز مزبور، به روش شیمیدان دانمارکی، با شکست مواجه شد اما بزودی موفق شد مقدار کمی کلرید آلومینیوم خشک تهیه کند. مراحل مختلف آزمایش وولر به شرح زیر است: (1) تهیه‌ی ئیدروکسید آلومینیوم؛ (2) تهیه‌ی خمیر ضخیمی از ئیدروکسید آلومینیوم، زغال، و روغن گیاهی؛ (3) تکلیس خمیر و تهیه‌ی مخلوطی از آلومینیوم و پودر زغال؛ (4) تهیه‌ی کلرید آلومینیوم خالص و خشک با عبور دادن کلر خشک از درون مخلوط. پیچیدگی این روش در مقابل بالا بودن درجه‌ی خلوص قابل اغماض بود. این دانشمند کلرید آلومینیوم را با پتاسیوم، در شرایطی که فلز با درجه‌ی خلوص بالا به دست‌ آید، تجزیه کرد. وولر اولین شیمدانی بود که خواص مهم آلومینیوم فلزی را تشریح کرد و در سال 1845 آن را به صورت شمش تهیه کرد.
به هر حال، وولر نیز، مانند پیشینیان خود، موفق به تهیه‌ی آلومینیوم خالص نشد. حرف آخر را شیمیدانی فرانسوی، به نام سنت کلر دویل، زد. وی در سال 1854، نمونه‌ای از فلز خالص را تهیه کرد. این شیمیدان در روش خود به جای پتاسیوم از سودیوم برای مرحله‌ی احیاء استفاده کرد. وی همزمان با بونزن الکترولیز کلرید مضاعف آلومینیوم و سودیوم مذاب را عملی ساخت: برای اولین بار آلومینیوم با استفاده از روش الکتروشیمیایی تهیه می‌شد. سنت کلر دویل زمینه‌ی تکمیل فرایندی صنعتی برای تولید آلومینیوم را نیز فراهم کرد.
شاید باور کردنی نباشد که تا اندک زمانی پیش، این فلز نقره‌ای فوق‌العاده گران بود و حتی آن را «نقره‌ی رس» می‌نامیدند. اشیاء تهیه شده از آلومینیوم ارزانتر از طلا نبودند. تنها پس از کشف فرایندهایی که از طریق آنها انرژی الکتریکی ارزانتر به دست می‌آمد و نیز، پس از یافتن ذخایر غنی سنگ معدن آلومینیوم، این فلزبرای ساخت لوازم روزمره‌ی زندگی به کار گرفته شد.

پی‌نوشت‌:

1.Almuen.
2. Clay.
3. Oersted.

منبع مقاله :
تریفونوف، دیمیتری نیکولایویچ؛ تریفونوف، ولادیمیر؛ (1390)، تاریخچه‌ی کشف عناصر شیمیایی، برگردان: عبدالله زرافشان، تهران: شرکت انتشارات علمی و فرهنگی، چاپ چهارم