Opnåelse af aluminium gennem elektrolyse. Opnåelse af aluminium

Aluminium opnås ved hjælp af metallurgiske processer. Metallurgi er et område, der studerer omdannelsen af ​​malm til metaller eller metallegeringer. Flere metaller opnås ved denne metode, såsom kobber, titanium, jern og mangan.

I tilfælde af aluminium er den primære malm, der anvendes bauxit (figur), som indeholder hydratiseret aluminiumoxid (Aℓ₂O₃. x H₂O) og forskellige urenheder.

I aluminiummetallurgi forekommer følgende fire trin:

Når aluminiumoxid (Aℓ₂O_{3 (r)}) er adskilt fra bauxit, bliver navnet aluminiumoxid.

Tidligere blev følgende udført: aluminiumoxid blev behandlet med saltsyre til dannelse af aluminiumchlorid; som blev anbragt til at reagere med metallisk kalium eller natrium, hvilket forårsager reduktion af forbindelsen og giver anledning til metallisk aluminium:

Aℓ₂O_{3 (r)} + 6 HC2_(her)→ 4 AℓCℓ_{3 (aq)} + 3 H₂O_(ℓ)
ACℓ_{3 (aq)} + 3K_(s)→ 3 KCℓ_(s) + Aℓ_(s)

Denne metode var imidlertid meget dyr og ineffektiv, så aluminium blev betragtet som et sjældent metal.

Men i 1886 udviklede to forskere hver for sig den ovennævnte metode, hvor vulkøs elektrolyse blev brugt. Disse forskere var amerikaneren Charles M. Hall og franskmanden Paul Héroult, det er derfor, denne metode blev kaldt

Hall-Héroult-proces eller simpelthen,Hall-proces, hvorimod Charles M. Hall patenterede det.

 Det centrale punkt, de opdagede, var, hvordan man fremstiller aluminiumoxid til at gøre det. være i stand til at udføre sin magtfulde elektrolyse, da problemet var, at dets smeltepunkt var over 2000 ° C. De brugte en flux, kryolitmalm (Na₃AℓF₆), som var i stand til at sænke smeltetemperaturen for aluminiumoxid til ca. 1000 ° C.

Som vist i diagrammet nedenfor blev denne blanding af aluminiumoxid og cryolit således anbragt i en elektrolytisk beholder med kulstofforet stål. En elektrisk strøm passerer gennem denne smeltede blanding. Beholderens vægge, der er i kontakt med blandingen, fungerer som en negativ pol af elektrolyse (katode), hvor reduktionen af ​​aluminiumkationer forekommer. Anoden (positiv pol) er cylindre fremstillet af grafit eller kulstof, det vil sige begge lavet af kulstof, hvor oxidation af iltanioner forekommer:

Katode halvreaktion: 4 Aℓ³⁺_(ℓ) + 12 og^- → 4 Aℓ_(ℓ)
Anode-halvreaktion: 6 O^2-_(ℓ) → 12 og^- + 3 O_{2 (g)}

Det dannede ilt reagerer med kulstof i anoden og genererer også kuldioxid:

3 O_{2 (g)} + 3 ° C_(s) → 3 CO_{2 (g)}

Så den overordnede reaktion og plan for denne magtfulde elektrolyse, der giver anledning til aluminium, er givet af:

Det opnåede aluminium er i flydende form, fordi dets smeltepunkt er 660,37 ºC, dvs. lavere end for en blanding af aluminiumoxid og kryolit. Aluminium er også tættere end blandingen og deponeres derfor i bunden af ​​beholderen, hvor den opsamles.

Til produktion af 1 ton aluminium anvendes det:

• 4 til 5 tons bauxit, hvorfra omkring 2 tons aluminiumoxid;
• 50 kg kryolit (Der er ikke mange naturlige reserver af kryolit, derfor opnås det normalt gennem dets syntese fra fluorit (CaF₂), et mineral der er mest rigeligt i naturen);
• 0,6 tons kul til elektroderne.

Årligt overstiger aluminiumsproduktionen 27,4 millioner tons.

Blandt de vigtigste aluminiumlegeringer har vi følgende:

Af Jennifer Fogaça
Uddannet i kemi

Kilde: Brasilien skole - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/obtencao-aluminio-por-meio-eletrolise.htm