이날: 알루미늄이 저렴해졌습니다.

(AP)

저 : 데이비드 트리스탄

게시일: 2023년 2월 23일 / 오후 2시 33분(EST)

업데이트 날짜: 2023년 2월 23일/오후 4시 36분(EST)

(WHTM) — 이는 지구 지각의 8.1%를 차지하는 지구상에서 가장 흔한 원소 중 하나이지만 1807년까지는 이름조차 없었습니다.

수세기 동안 사람들은 이 원소를 함유한 화합물을 사용하여 고품질 도자기와 직물에 고정 염료를 만들었지만, 1700년대가 되어서야 과학자들은 이러한 화합물에 알려지지 않은 유형의 금속이 포함되어 있을 수 있다고 의심하기 시작했습니다.

1807년에 전류로 나트륨과 칼륨 원소를 분리한 영국의 화학자 험프리 데이비(Humphry Davy)는 이 신비한 금속을 함유한 염료 고정제로 동일한 작업을 시도했지만 실패했습니다. 그러나 그의 실험을 통해 그는 그 원소가 실제이고 실제로 금속이라는 것을 확신하게 되었습니다. 이 화합물은 일반적으로 "명반(alum)"이라고 불렸기 때문에 데이비는 이 원소에 "알루미늄(alumium)"이라는 이름을 붙였습니다. 나중에 그는 그것을 "알루미늄"으로 바꿨습니다. (어떤 사람들은 음절을 추가해야 할 절실한 필요성을 느껴 알루미늄이라고 불렀지만 여기 미국에서는 Davy의 원래 이름을 고수했습니다.) 명반의 학명은 산화알루미늄이 되었습니다.

누군가가 이 이상한 금속을 분리하는 데 성공하기까지는 거의 20년이 걸렸습니다. 덴마크의 물리학자이자 화학자인 Hans Christian Ørsted는 1825년에 염화알루미늄과 칼륨을 가열하여 마침내 불순한 샘플을 얻었고, 독일의 화학자 Friedrich Wöhler는 1827년에 칼륨을 나트륨으로 교환하여 순수한 알루미늄을 얻었습니다.

순수한 샘플을 사용하여 과학자들은 알루미늄의 특성을 연구할 수 있었습니다. 알고 보니 그 미스터리한 금속은 기적의 금속이었습니다. 순수한 형태에서는 부드럽고 가단성이 있지만 다른 요소와 매우 쉽게 결합하여 강하고 가벼운 합금을 형성합니다. 거의 모든 금속 가공 기술로 쉽게 성형할 수 있고 열과 전기를 전도하며 부식에 대한 저항력이 매우 높습니다. 순수 알루미늄은 거의 즉시 산소와 결합하여 얇고 투명한 산화알루미늄 층을 형성하기 때문입니다. 알루미늄이 세계 산업에 혁명을 일으킬 수 있다는 것은 분명했습니다.

그들이 해야 할 일은 그것을 대량으로 얻는 방법을 알아내는 것뿐이었습니다.

그러나 Davy, Ørsted, Wöhler가 알게 된 것처럼 이는 쉬운 일이 아니었습니다. 알루미늄은 다른 원소와 쉽게 결합하기 때문에 순수한 상태에서는 발견하기가 거의 불가능합니다. 알루미늄이 포함된 물질(가장 많이 사용되는 광물은 보크사이트라고 함)을 채굴한 후 추출해야 합니다. 그래서 19세기에는 산업 규모로 알루미늄을 정제하는 방법을 찾기 위한 경쟁이 시작되었습니다.

1880년대까지 사람들은 주로 Wöhler의 공정을 변형하여 대량으로 알루미늄을 생산했습니다. 그러나 그 양은 매우 적었고, 너무 작아서 1884년 12월 6일 워싱턴 기념탑에 놓인 관석이 알루미늄이었습니다. 왜냐하면 지구상에서 가장 귀중한 금속만이 조국의 아버지를 위해 할 수 있는 것이기 때문입니다. 알루미늄의 현재 환율은 온스당 1.10달러였습니다. 오늘날 돈으로 약 33.58달러이고 당시 은 가격의 두 배입니다.

그러나 알루미늄은 곧 더 이상 희귀하고 비싸지 않게 될 것입니다. 1881년 오하이오 주 오벌린 대학의 학생인 찰스 마틴 홀(Charles Martin Hall)은 집에 있는 즉석 실험실에서 실험을 시작했습니다. Hall은 대학의 화학 및 광물학 교수인 Frank Fanning Jewett의 강의에서 영감을 받았습니다. 그 책에서 Jewett는 알루미늄을 저렴하게 정제하는 방법을 찾는 사람이 부를 축적할 것이라고 말했고 Hall은 자신이 그 사람이 되기로 결정했습니다.

5년이 걸렸고 몇 번의 잘못된 시작이 있었지만 1886년 2월 23일 홀은 누나 줄리아 브레이너드 홀(Julia Brainerd Hall)의 도움을 받아 일반적으로 다음과 같은 용융된 헥사플루오로알루미네이트나트륨에 있는 산화알루미늄 용액에 전류를 흘려 알루미늄을 생산하는 데 성공했습니다. 빙정석. 간편하고 경제적이며, 대량생산 수준까지 확장이 가능했습니다.

동시에 Paul Héroult라는 프랑스 과학자가 똑같은 공정을 독립적으로 발명했습니다. Hall과 Héroult는 모두 미국에서 특허를 출원했습니다. Hall에게는 다행스럽게도 그는 Héroult 이전에 알루미늄을 생산했음을 증명하는 문서를 가지고 있었고 특허 번호 400,665는 1889년 4월 2일에 Hall에 부여되었습니다. Héroult는 1886년 4월 23일에 프랑스 특허를 얻었으며 오늘날 알루미늄 제련 방법 Hall-Héroult 과정으로 알려져 있습니다.