铝元素在宇宙和中的分布

是宇宙中最丰富的金属元素之一,在太阳系中,铝的粒子丰度能够达到3.15ppm(百万分之一),是宇宙中第12丰富的元素,也是奇数原子序数元素中第三丰富的元素,仅次于氢和氮。

铝是地壳中含量最丰富的金属元素

其中铝的唯一稳定同位素铝27是宇宙中第十八个最丰富的原子核。它几乎完全由大质量恒星经过碳聚变阶段形成的,这些恒星未来将会变成II型超新星。具体的过程是这样的:

碳聚变形成镁26,然后捕获自由质子和中子后,镁26变成铝27。

基本上太阳系中现存的所有铝都是铝27,铝26只存在于太阳系早期阶段,但是就算是那个时候,铝26的含量也只有铝27的0.005%。而且因为铝26的半衰期只有72.8万年,所以经过这50亿年,铝26已经从太阳系中绝迹了。

和碳聚变形成的铝27不同的是,铝26一般是镁25原子核捕获自由质子后出现的,它通常在氢燃烧阶段就能够形成。

而在地球上,铝的含量就非常丰富了,整个地球上铝的质量大约是地球质量的1.59%,是地球元素中质量第7大元素。

因为铝比较轻,所以地壳中的铝含量更多,实际上地壳中的铝是最丰富的金属元素,含量仅次于氧和硅,这是因为铝很容易形成氧化物并与岩石结合并留在地壳中,而活性较低的金属则沉入地核。

地壳中大量的硅酸盐含有铝。相比之下,地幔的铝质量含量仅为2.38%。海水中也存在铝,浓度为2μg/kg。

由于铝和氧的亲和力很强,所以在自然界中你几乎无法看到单质状态的铝,它普遍存在于氧化物或硅酸盐中。长石是地壳中最常见的矿物质,是铝硅酸盐。铝还存在于绿柱石、冰晶石、石榴石、尖晶石和绿松石等矿物中。

氧化铝中如果含有铬和铁等杂质,则分别形成宝石红宝石和蓝宝石。

天然铝金属极其稀有,只能在低氧逸度环境(例如某些火山的内部)中以次要相的形式存在。据报道,南海东北部大陆坡冷泉中存在天然铝。这些沉积物可能是由四羟基铝酸盐的细菌还原引起的。

尽管铝是一种常见且分布广泛的元素,但并非所有铝矿物都是经济上可行的金属来源。几乎所有金属铝均由铝土矿(AlOx(OH)3–2x)生产。铝土矿是热带气候条件下低铁和硅基岩的风化产物。2017年,大部分铝土矿开采于澳大利亚、中国、几内亚和印度。

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