Hliník se získává metalurgickými procesy. Metalurgie je oblast, která studuje přeměnu rud na kovy nebo kovové slitiny. Touto metodou se získá několik kovů, například měď, titan, železo a mangan.
V případě hliníku je hlavní používanou rudou bauxit (obrázek), který obsahuje hydratovaný oxid hlinitý (Aℓ2Ó3. x H2O) a různé nečistoty.
V metalurgii hliníku nastávají následující čtyři kroky:
Když oxid hlinitý (Aℓ2Ó3 (s)) je oddělen od bauxitu, jeho název se stává oxid hlinitý.
Dříve bylo provedeno následující: oxid hlinitý byl zpracován kyselinou chlorovodíkovou za vzniku chloridu hlinitého; který byl uveden do reakce s kovovým draslíkem nebo sodíkem, což způsobilo redukci sloučeniny a dalo vzniknout kovovému hliníku:
Aℓ2Ó3 (s) + 6 HCℓ(tady)→ 4 AℓCℓ3 (aq) + 3 H2Ó(ℓ)
ACℓ3 (aq) + 3 tis(s)→ 3 KCℓ(s) + Aℓ(s)
Tato metoda však byla velmi nákladná a neúčinná, proto byl hliník považován za vzácný kov.
V roce 1886 však dva vědci samostatně vyvinuli výše zmíněnou metodu, ve které byla použita magmatická elektrolýza. Těmito vědci byli Američan Charles M. Hall a Francouz Paul Héroult, proto se tato metoda začala nazývat
Hall-Héroultův proces nebo jednodušeHallův proces, zatímco Charles M. Hall si to patentoval.Klíčovým bodem, který objevili, bylo, jak připravit kapalný oxid hlinitý. být schopen provádět magmatickou elektrolýzu, protože problém byl v tom, že jeho teplota tání byla výše 2000 ° C. Použili tavidlo, kryolitovou rudu (Na3AℓF6), který byl schopen snížit teplotu tání oxidu hlinitého na přibližně 1000 ° C.
Jak je znázorněno na níže uvedeném diagramu, byla tato směs oxidu hlinitého a kryolitu umístěna do ocelové elektrolytické nádoby s uhlíkovou vložkou. Touto roztavenou směsí prochází elektrický proud. Stěny nádoby, které jsou ve styku se směsí, působí jako záporný pól elektrolýzy (katoda), kde dochází k redukci kationtů hliníku. Anoda (kladný pól) jsou válce vyrobené z grafitu nebo uhlíku, to znamená, že oba jsou vyrobeny z uhlíku, kde dochází k oxidaci kyslíkových aniontů:
Katodová poloreakce: 4 Aℓ3+(ℓ) + 12 a- → 4 Aℓ(ℓ)
Anoda s poloviční reakcí: 6 O2-(ℓ) → 12 a- + 3 O.2 (g)
Vytvořený kyslík reaguje s uhlíkem v anodě a také generuje oxid uhličitý:
3 O.2 (g) + 3 ° C(s) → 3 CO2 (g)
Takže celková reakce a schéma této magné elektrolýzy, která vede k hliníku, je dána vztahem:
Získaný hliník je v kapalné formě, protože jeho teplota tání je 660,37 ° C, tj. Nižší než teplota tání směsi oxidu hlinitého a kryolitu. Hliník je také hustší než směs, a proto se usazuje na dně nádoby, kde se shromažďuje.
Při výrobě 1 tuny hliníku se používá:
- 4 až 5 tun bauxitu, odkud asi 2 tuny oxidu hlinitého;
- 50 kilogramů kryolitu (přírodních zásob kryolitu není mnoho, proto se obvykle získává jeho syntézou z fluoritu (CaF2), nejhojnější minerál v přírodě);
- 0,6 tun uhlí pro elektrody.
Roční produkce hliníku přesahuje 27,4 milionu tun.
Mezi hlavní slitiny hliníku patří:
Autor: Jennifer Fogaça
Vystudoval chemii
Zdroj: Brazilská škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/obtencao-aluminio-por-meio-eletrolise.htm
