อะลูมิเนียม ไม่พบอะลูมิเนียมในธรรมชาติ ในฐานะธาตุบริสุทธิ์ มีความว่องไวต่อปฏิกิริยาทางเคมีค่อนข้างสูง ซึ่งหมายความว่ามีแนวโน้ม ที่จะจับกับองค์ประกอบอื่นๆ เพื่อสร้างสารประกอบ แร่ธาตุมากกว่า 270 ชนิด ในหินและดินของโลกประกอบด้วยสารประกอบของอะลูมิเนียม ทำให้อะลูมิเนียมเป็นโลหะที่มีอยู่มากที่สุด และเป็นองค์ประกอบที่มีมากเป็นอันดับ 3 ในเปลือกโลก มีเพียงซิลิกอนและออกซิเจนเท่านั้น ที่พบได้ทั่วไปมากกว่าอะลูมิเนียม
โลหะที่พบมากที่สุดรองจากอะลูมิเนียม คือเหล็ก รองลงมาคือแมกนีเซียม ไททาเนียม และแมงกานีส แหล่งที่มาหลักของอะลูมิเนียมคือแร่ที่เรียกว่า บอกไซต์ แร่คือวัสดุของแข็งที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ซึ่งสามารถหาโลหะ หรือแร่ธาตุที่มีค่าได้ ในกรณีนี้ วัสดุที่เป็นของแข็ง คือส่วนผสมของไฮเดรตอะลูมิเนียมออกไซด์ และไฮเดรตไอรอนออกไซด์ ไฮเดรตหมายถึง โมเลกุล ของน้ำที่มีพันธะทางเคมีกับสารประกอบทั้ง 2 สูตร ทางเคมีของอะลูมิเนียมออกไซด์คือ Al 2 O 3 สูตร
สำหรับเหล็กออกไซด์คือ Fe 2 O 3 เป็นชั้นแบนๆที่อยู่ใกล้พื้นผิวโลก และอาจครอบคลุมหลายไมล์ นักธรณีวิทยาค้นหาแหล่งเงินฝากเหล่านี้ โดยการตรวจหาแร่ เก็บตัวอย่างแกนกลาง หรือเจาะดินที่สงสัยว่ามีแร่อยู่ นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุปริมาณและคุณภาพของบอกไซต์ได้ โดยการวิเคราะห์แกนกลาง การเปลี่ยนอลูมินา อะลูมิเนียมออกไซด์ เป็นอะลูมิเนียมถือเป็นเหตุการณ์สำคัญ ในการปฏิวัติอุตสาหกรรม จนกว่าจะมีการพัฒนาเทคนิคการถลุงแร่สมัยใหม่
จึงสามารถรับอะลูมิเนียมในปริมาณเพียงเล็กน้อยเท่านั้น กระบวนการแรกๆ ส่วนใหญ่อาศัยการแทนที่อะลูมิเนียมด้วยโลหะที่มีปฏิกิริยามากกว่า แต่โลหะยังคงมีราคาแพงและค่อนข้างเข้าใจยาก ทั้งหมดนี้เปลี่ยนไปในปี 1886 ซึ่งเป็นปีที่ 2 ของนักเคมีและนักอุตสาหกรรมที่มีความมุ่งมั่นพัฒนากระบวนการถลุงโดยใช้อิเล็กโทรลิซิส หมายถึง การสลายด้วยไฟฟ้าและสามารถใช้ในการย่อยสลายสารเคมีหนึ่งชนิด ให้เป็นส่วนประกอบของสารเคมี
การตั้งค่าดั้งเดิม สำหรับการอิเล็กโทรลิซิสต้องใช้อิเล็กโทรดโลหะ 2 อัน จุ่มลงในของเหลวหรือตัวอย่างที่หลอมเหลวของวัสดุที่มีไอออนบวกและลบ เมื่อต่ออิเล็กโทรดเข้ากับแบตเตอรี่อิเล็กโทรดหนึ่ง จะกลายเป็นขั้วบวกหรือแอโนด อีกขั้วกลายเป็นขั้วลบหรือแคโทด เนื่องจากอิเล็กโทรดมีประจุไฟฟ้า จึงดึงดูดหรือขับไล่อนุภาคที่มีประจุที่ละลายในสารละลาย ขั้วบวกจะดึงดูดไอออนที่มีประจุลบ ในขณะที่ขั้วลบจะดึงดูดไอออนที่มีประจุบวก
เซอร์ ฮัมฟรีย์ เดวี นักเคมีชาวอังกฤษผู้ให้ชื่อ อะลูมิเนียม พยายามไม่ประสบความสำเร็จในการผลิตอะลูมิเนียมด้วยกระบวนการอิเล็กโทรลิซิสในช่วงต้นทศวรรษ 1800 อองรี แซ็ง-แคลร์ เดอวิลล์ คุณครูชาวฝรั่งเศสและนักเคมีสมัครเล่นก็มามือเปล่าเช่นกัน จากนั้นในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2429 หลังจากหลายปีของการทดลอง ชาร์ลส์ มาร์ติน ฮอลล์ ชาวอเมริกันได้ค้นพบสูตรที่เหมาะสม
การส่งกระแสตรง ผ่านสารละลายของอลูมินาที่ละลายในไครโอไลต์หลอมเหลว หรือโซเดียมอะลูมิเนียมฟลูออไรด์ จนถึงปี 1987 ไครโอไลต์ถูกขุดจากแหล่งที่พบบนชายฝั่งตะวันตกของเกาะกรีนแลนด์ ปัจจุบัน นักเคมีสังเคราะห์สารประกอบจากแร่ฟลูออไรต์ ซึ่งพบได้ทั่วไปมาก ขั้นตอนในการถลุงอะลูมิเนียมมีอธิบาย ได้แก่ อะลูมินาละลายในไครโอไลต์หลอมเหลวที่อุณหภูมิ 1,000 องศาเซลเซียส
นี่อาจดูเหมือนอุณหภูมิสูงเป็นพิเศษจนกว่า คุณจะรู้ว่าจุดหลอมเหลวของอลูมินาบริสุทธิ์ คือ 2,054 องศาเซลเซียส การเติมไครโอไลต์ทำให้อิเล็กโทรไลซิส เกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่ามาก อิเล็กโทรไลต์จะอยู่ในถังเหล็กที่บุด้วยกราไฟต์ ถังทำหน้าที่เป็นแคโทด แอโนดคาร์บอนแช่อยู่ในอิเล็กโทรไลต์ กระแสไฟฟ้าไหลผ่านวัสดุหลอมเหลว ที่แคโทด อิเล็กโทรไลซิสจะลดไอออนของอะลูมิเนียมเป็นโลหะอะลูมิเนียม ที่ขั้วบวก คาร์บอนจะถูกออกซิไดซ์เพื่อสร้างก๊าซ
คาร์บอนไดออกไซด์ ปฏิกิริยาโดยรวมคือ 2Al 2 O 3 + 3C -> 4Al + 3CO 2 โลหะอะลูมิเนียมหลอมเหลวจะจมลงสู่ก้นถังและระบายออกเป็นระยะๆ กระบวนการถลุงอะลูมิเนียมที่พัฒนาโดยทำให้ได้อะลูมิเนียมบริสุทธิ์จำนวนมาก ทันใดนั้น โลหะก็ไม่หายากอีกต่อไป แนวคิดในการผลิตอะลูมิเนียมด้วยการลดอิเล็กโทรไลต์ในไครโอไลต์นั้นไม่ใช่เรื่องหายากเช่นกัน ชาวฝรั่งเศสชื่อปอล เอโรลต์ เกิดความคิดแบบเดียวกันในอีกไม่กี่เดือนต่อมา อย่างไรก็ตาม ได้รับสิทธิบัตรสำหรับกระบวนการนี้ในปี 1889 หนึ่งปีหลังจากที่เขาก่อตั้งบริษัทพิตส์เบิร์กรีดักชั่น ซึ่งต่อมาได้กลายเป็นบริษัทอะลูมิเนียมแห่งอเมริกา หรืออัลโค ในปี 1891 การผลิตอะลูมิเนียมสูงถึง 300 ตัน
บทความที่น่าสนใจ : วิชาวิทยาศาสตร์ เรื่องเจ๋งๆที่คุณไม่รู้เกี่ยวกับสตีเฟน ฮอว์กิง
