铝元素是在大质量恒星演化后期通过核聚变产生的。放射性同位素铝-26（\(\,^{26}\mathrm{Al}\)）的半衰期为71.7万年，在天体物理学中具有特殊重要性。其衰变产生的特征伽马辐射，使我们能够绘制银河系中活跃的恒星形成区域。原始陨石中铝-26的存在表明，太阳系形成于近期超新星爆发频繁的富集环境中。该同位素还为早期太阳系天体提供了内部热源，在其地球化学分异过程中发挥了重要作用。
Although aluminium is the third most abundant element in the Earth's crust, its extraction has long been a major challenge. In 1807, 汉弗里·戴维 (1778-1829) identified the existence of a metal in alumina (aluminium oxide) and proposed the name 铝. In 1825, 汉斯·克里斯蒂安·奥斯特 (1777-1851) produced a small amount of impure aluminium by reducing aluminium chloride with a potassium amalgam. In 1827, 弗里德里希·维勒 (1800-1882) improved the process and obtained aluminium powder. It was 亨利·圣克莱尔·德维尔 (1818-1881) who, in 1854, developed the first industrial process using sodium as a reducing agent. Finally, in 1886, 保罗·埃鲁 (1863-1914) in France and 查尔斯·马丁·霍尔 (1863-1914) in the United States simultaneously discovered the electrolytic process that revolutionized aluminium production and made it accessible to the general public.
注意：:
Aluminium was once more precious than gold. In the mid-19th century, before the invention of the Hall-Héroult process, aluminium was more expensive than gold and was reserved for luxury items. Napoleon III owned an aluminium table service that he reserved for his most prestigious guests, while others had to make do with gold tableware. The top of the Washington Monument, inaugurated in 1884, was crowned with a 2.8 kg aluminium pyramid, then the largest piece of cast aluminium in the world, a symbol of modernity and technical progress.
Aluminium (symbol Al, atomic number 13) is a metal from the group 13 elements (formerly group IIIA). Its atom has 13 protons, 13 electrons, and usually 14 neutrons in its only stable isotope (\(\,^{27}\mathrm{Al}\)).
At room temperature, aluminium is a solid, silvery-white, remarkably light metal (density ≈ 2.70 g/cm³), malleable, ductile, and an excellent conductor of electricity and heat. The melting point of aluminium: 933.47 K (660.32 °C). The boiling point: 2,792 K (2,519 °C). Aluminium spontaneously forms a thin layer of aluminium oxide (Al₂O₃) on its surface, which remarkably protects it from corrosion.
| 同位素 / 符号 | 质子（Z） | 中子（N） | 原子质量（u） | 天然丰度 | 半衰期/稳定性 | 衰变 / 备注 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 铝-27 — \(\,^{27}\mathrm{Al}\,\) | 13 | 14 | 26.981539 u | 100% | 稳定的 | 铝的唯一稳定同位素；是其所有应用的基础。 |
| 铝-26 — \(\,^{26}\mathrm{Al}\) | 13 | 13 | 25.986892 u | 宇宙痕迹 | 717,000年 | 放射性β⁺和电子捕获生成²⁶Mg。在恒星内部及宇宙射线作用下产生；用于测定陨石年龄。 |
| 铝-28 — \(\,^{28}\mathrm{Al}\) | 13 | 15 | 27.981910 u | 不自然 | 2.245分钟 | 放射性β⁻衰变为硅-28。在实验室中产生。 |
| 铝-29 — \(\,^{29}\mathrm{Al}\) | 13 | 16 | 28.980445 u | 非自然的 | 6.56分钟 | 放射性β⁻产生硅-29。用于核研究。 |
| 其他同位素——\(\,^{21}\mathrm{Al}\) 到 \(\,^{43}\mathrm{Al}\) | 13 | 8 — 30 | — (变量) | 非自然的 | 毫秒转秒 | 人工合成的极不稳定同位素；核物理研究。 |
注意：:
Electron shells: 电子如何围绕原子核组织.
铝有13个电子，分布在三个电子层上。其完整电子排布为：1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹， 或简写为：[Ne] 3s² 3p¹。该排布也可写作：K(2) L(8) M(3)。
K层（n=1）: contains 2 electrons in the 1s subshell. This inner shell is complete and very stable.
L壳层（n=2）: contains 8 electrons distributed as 2s² 2p⁶. This shell is also complete, forming a noble gas configuration (neon).
M层（n=3）: contains 3 electrons distributed as 3s² 3p¹. The 3s orbitals are complete, while the 3p orbitals contain only one electron out of 6 possible. This outer shell is therefore very incomplete.
Aluminium has 3 valence electrons (configuration 3s² 3p¹) in group 13 of the periodic table. It exhibits only one stable oxidation state: +3 (Al³⁺ ion).
铝失去3个电子后形成Al³⁺离子，其电子构型与氖[Ne]相同，因此具有极高的稳定性。与其他金属不同，铝不存在中间氧化态。
这种电子结构使其能够形成多种键：与非金属形成离子键，在纯态下形成金属键，有时还会形成共价键。它对氧有很强的亲和力。
在空气中，铝会自发形成一层薄薄的Al₂O₃（氧化铝）氧化层，保护其免受腐蚀。这种天然钝化作用解释了其尽管具有内在反应性却依然耐用的原因。
铝是仅次于铁的最常用金属，因其轻质（2.7克/立方厘米）、良好的导电导热性、可塑性和强度而备受青睐。它在航空、包装、建筑和电气工业中至关重要。它是地壳中含量第三丰富的元素。
尽管铝具有高热力学反应活性，但由于其表面瞬间形成的保护性氧化层，它表现出化学惰性。这种钝化作用可通过阳极氧化人工增强。铝与酸反应（释放氢气），与强碱反应（形成铝酸盐）。在高温下，它能在高度放热反应（铝热反应）中还原许多金属氧化物。铝主要形成+III氧化态的化合物，特别是氧化铝（Al₂O₃）、氯化铝（AlCl₃）和硫酸铝（Al₂(SO₄)₃）。
铝是世界上产量最大的有色金属，年产量超过6500万吨。 其电解法原铝生产能耗极高，每吨铝约消耗15000千瓦时电力。 但铝的回收利用具有显著的能源效益：重熔再生铝仅需原铝生产能耗的5%。 得益于回收利用，全球约75%的铝制品至今仍在使用。 这种可无限循环且品质无损的特性，使铝成为循环经济与生态转型的关键材料。
铝主要从铝土矿中提取，这是一种富含水合氧化铝的矿石。 拜耳法将铝土矿提纯为氧化铝（Al₂O₃）。 随后通过霍尔-埃鲁法将氧化铝还原为金属铝：在约960°C的熔融冰晶石浴中进行电解。 主要铝土矿生产国包括澳大利亚、几内亚、巴西和中国。 铝的生产需要大量电力，因此集中在拥有丰富且廉价水电资源的国家。
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