Получаване на алуминий чрез електролиза. Получаване на алуминий

Алуминият се получава чрез металургични процеси. Металургията е област, която изучава превръщането на рудите в метали или метални сплави. По този метод се получават няколко метала, като мед, титан, желязо и манган.

В случая на алуминий основната използвана руда е боксит (фигура), която съдържа хидратиран алуминиев оксид (Aℓ₂О₃. х Н₂О) и различни примеси.

В алуминиевата металургия настъпват следните четири стъпки:

Когато алуминиевият оксид (Aℓ₂О_{3 (и)}) се отделя от боксит, името му става алуминиев оксид.

Преди това беше направено следното: алуминиевият оксид беше обработен със солна киселина, за да се получи алуминиев хлорид; който е поставен да реагира с метален калий или натрий, което води до редукция на съединението и води до метален алуминий:

Aℓ₂О_{3 (и)} + 6 HCℓ_(тук)→ 4 AℓCℓ_{3 (aq)} + 3 Н₂О_(ℓ)
ACℓ_{3 (aq)} + 3K_(с)→ 3 KCℓ_(с) + Aℓ_(с)

Този метод обаче беше много скъп и неефективен, така че алуминият се смяташе за рядък метал.

Но през 1886 г. двама учени отделно разработиха споменатия по-горе метод, при който се използва магматична електролиза. Тези учени бяха американецът Чарлз М. Хол и французинът Пол Еро, така че този метод започна да се нарича

Процес на Хол-Еро или просто,Процес на зала, докато Чарлз М. Хол го патентова.

 Ключовият момент, който откриха, беше как да направят алуминиев оксид течност, за да го направят. да може да извърши своята магматична електролиза, тъй като проблемът беше, че точката му на топене беше по-горе 2000 ° С. Те използваха флюс, криолитова руда (Na₃AℓF₆), който успя да понижи температурата на топене на алуминиевия оксид до около 1000 ° C.

По този начин, както е показано на диаграмата по-долу, тази смес от алуминиев оксид и криолит се поставя в стоманен електролитен съд с облицована с въглерод стомана. През тази разтопена смес преминава електрически ток. Стените на контейнера, които са в контакт със сместа, действат като отрицателен полюс на електролиза (катод), където се получава редукцията на алуминиеви катиони. Анодът (положителен полюс) са цилиндри, направени от графит или въглерод, тоест и двата са направени от въглерод, където се получава окисление на кислородните аниони:

Полуреакция на катода: 4 Aℓ³⁺_(ℓ) + 12 и^- → 4 Aℓ_(ℓ)
Полуреакция на анода: 6 O^2-_(ℓ) → 12 и^- + 3 O_{2 (g)}

Образуваният кислород реагира с въглерода в анода и също така генерира въглероден диоксид:

3 O_{2 (g)} + 3 ° С_(с) → 3 CO_{2 (g)}

Така че цялостната реакция и схемата на тази магматична електролиза, която поражда алуминий, се дава от:

Полученият алуминий е в течна форма, тъй като точката му на топене е 660,37 ºC, т.е. по-ниска от тази на смес от алуминиев триоксид и криолит. Алуминият също е по-плътен от сместа и поради това се отлага на дъното на контейнера, където се събира.

При производството на 1 тон алуминий се използва:

• 4 до 5 тона боксит, откъдето за 2 тона глинозем;
• 50 килограма криолит (Няма много природни резерви на криолит, поради което той обикновено се получава чрез неговия синтез от флуорит (CaF₂), минерал, най-разпространен в природата);
• 0,6 тона въглища за електродите.

Годишно производството на алуминий надвишава 27,4 милиона тона.

Сред основните алуминиеви сплави имаме следното:

От Дженифър Фогаса
Завършва химия

Източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/obtencao-aluminio-por-meio-eletrolise.htm