電気分解によるアルミニウムの取得。 アルミニウムの入手

アルミニウムは冶金プロセスによって得られます。 冶金学は、鉱石の金属または金属合金への変換を研究する分野です。 この方法では、銅、チタン、鉄、マンガンなどのいくつかの金属が得られます。

アルミニウムの場合、使用される主な鉱石は ボーキサイト （図）、水和酸化アルミニウム（Aℓ）を含む₂O₃. x H₂O）およびさまざまな不純物。

アルミニウム冶金では、次の4つのステップが発生します。

酸化アルミニウムの場合（Aℓ₂O_3（s））ボーキサイトから分離され、その名前は次のようになります アルミナ.

以前は、次のことが行われていました。アルミナを塩酸で処理して塩化アルミニウムを生成しました。 これは、金属カリウムまたはナトリウムと反応するように配置され、化合物の還元を引き起こし、金属アルミニウムを生じさせます：

Aℓ₂O_3（s） +6HCℓ_{（ここに）}→4AℓCℓ_3（aq） + 3 H₂O_(ℓ)
ACℓ_3（aq） + 3K_（s）→3KCℓ_（s） + Aℓ_（s）

しかし、この方法は非常に高価で非効率的であったため、アルミニウムはレアメタルと見なされていました。

しかし、1886年に、2人の科学者が、火成電気分解を使用する上記の方法を別々に開発しました。 これらの科学者はアメリカのチャールズMでした。 ホールとフランス人のポール・エルー、それでこの方法は呼ばれるようになりました ホール・エルー法 または単に、ホールプロセス、一方、チャールズM。 ホールは特許を取得しました。

 彼らが発見した重要なポイントは、そうするために酸化アルミニウムを液体にする方法でした。 問題はその融点が上にあったことだったので、その火成電気分解を実行することができます 2000°C。 彼らはフラックス、氷晶石鉱石（Na₃AℓF₆）、酸化アルミニウムの溶融温度を約1000℃まで下げることができました。

したがって、下の図に示すように、酸化アルミニウムと氷晶石のこの混合物は、炭素で裏打ちされた鋼の電解容器に入れられた。 この溶融混合物に電流が流れます。 混合物と接触している容器の壁は、電気分解の負極（カソード）として機能し、そこでアルミニウムカチオンの還元が起こります。 アノード（正極）は、グラファイトまたはカーボンで作られたシリンダーです。つまり、両方ともカーボンでできており、酸素アニオンの酸化が発生します。

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カソード半反応式：4Aℓ³⁺_(ℓ) +12および^- →4Aℓ_(ℓ)
アノード半反応式：6 O^2-_(ℓ) →12と^- + 3 O_2（g）

形成された酸素はアノードの炭素と反応し、二酸化炭素も生成します。

3 O_2（g） + 3 C_（s） →3CO_2（g）

したがって、アルミニウムを生成するこの火成電気分解の全体的な反応とスキームは、次の式で与えられます。

得られたアルミニウムは、融点が660.37℃、つまりアルミナと氷晶石の混合物よりも低いため、液体の形をしています。 アルミニウムも混合物よりも密度が高いため、容器の底に堆積し、そこで収集されます。

1トンのアルミニウムの生産では、次のものが使用されます。

• 4〜5トンのボーキサイト、どこから 2トンのアルミナ;
• 50キログラムの氷晶石 （氷晶石の自然保護区は多くないため、通常は蛍石（CaF）から合成して得られます。₂）、自然界で最も豊富なミネラル）;
• 0.6トンの石炭 電極用。

アルミニウムの年間生産量は 2740万トン.

主なアルミニウム合金には、次のものがあります。

ジェニファー・フォガサ
化学を卒業

学校や学業でこのテキストを参照しますか？ 見てください：

FOGAÇA、ジェニファー・ロシャ・バルガス。 "電気分解によるアルミニウムの取得"; ブラジルの学校. で利用可能： https://brasilescola.uol.com.br/quimica/obtencao-aluminio-por-meio-eletrolise.htm. 2021年6月28日にアクセス。