ალუმინის მიღება ელექტროლიზის საშუალებით. ალუმინის მიღება

ალუმინის მიიღება მეტალურგიული პროცესებით. მეტალურგია არის სფერო, რომელიც შეისწავლის მადნების ლითონებად ან მეტალის შენადნობებად გარდაქმნას. ამ მეთოდით მიიღება რამდენიმე ლითონი, როგორიცაა სპილენძი, ტიტანი, რკინა და მანგანუმი.

ალუმინის შემთხვევაში, ძირითადი მადანი გამოიყენება ბოქსიტი (სურათი), რომელიც შეიცავს ჰიდრატირებულ ალუმინის ოქსიდს (Aℓ₂ო₃. x თ₂ო) და სხვადასხვა მინარევებისა.

ალუმინის მეტალურგიაში ხდება შემდეგი ოთხი ეტაპი:

როდესაც ალუმინის ოქსიდი (Aℓ₂ო_{3 (s)}) გამოყოფილია ბოქსიტიდან, მისი სახელი ხდება ალუმინის.

მანამდე გაკეთდა შემდეგი: ალუმინს ამუშავებდნენ მარილმჟავით ალუმინის ქლორიდის წარმოქმნით; რომელიც მოთავსდა მეტალის კალიუმთან ან ნატრიუმთან რეაგირებისთვის, რაც იწვევს ნაერთის შემცირებას და წარმოქმნის მეტალის ალუმინს:

აჰ₂ო_{3 (s)} + 6 HCℓ_(აქ)→ 4 AℓCℓ_{3 (aq)} + 3 სთ₂ო_(ℓ)
ACℓ_{3 (aq)} + 3K_(s)K 3 კკℓ_(s) + აჰ_(s)

ამასთან, ეს მეთოდი ძალიან ძვირი და არაეფექტური იყო, ამიტომ ალუმინი იშვიათ ლითონად ითვლებოდა.

მაგრამ 1886 წელს ორმა მეცნიერმა ცალკე შეიმუშავა ზემოთ ნახსენები მეთოდი, რომელშიც გამოყენებული იყო ავტომატური ელექტროლიზი. ეს მეცნიერები იყვნენ ამერიკელი ჩარლზ მ. ჰოლი და ფრანგი პოლ ჰეროლტი, ამიტომ ამ მეთოდს ეწოდა

ჰოლ-ჰეროლტის პროცესი ან უბრალოდ,დარბაზის პროცესიხოლო ჩარლზ მ. ჰოლმა დააპატენტა.

 მათ აღმოაჩინეს საკვანძო წერტილი, თუ როგორ უნდა მოხდეს ალუმინის ოქსიდის სითხე. შეძლონ მისი ცეცხლოვანი ელექტროლიზის შესრულება, რადგან პრობლემა ის იყო, რომ მისი დნობის წერტილი ზემოთ იყო 2000 ° C მათ გამოიყენეს ნაკადი, კრიოლიტის მადნეული (Na₃AℓF₆), რომელმაც შეძლო ალუმინის ოქსიდის დნობის ტემპერატურის დაწევა დაახლოებით 1000 ° C- მდე.

ამრიგად, როგორც ქვემოთ მოცემულ დიაგრამაზეა ნაჩვენები, ალუმინის ოქსიდისა და კრიოლიტის ეს ნარევი მოათავსეს ნახშირბადოვანი ფოლადის ელექტროლიტურ ჭურჭელში. ელექტრული დენი გადის ამ მდნარ ნარევს. კონტეინერის კედლები, რომლებიც შეხებაში არიან ნარევთან, მოქმედებენ როგორც ელექტროლიზის უარყოფითი პოლუსი (კათოდი), სადაც ხდება ალუმინის კათიონების შემცირება. ანოდი (პოზიტიური ბოძი) არის გრაფიტის ან ნახშირბადისგან დამზადებული ცილინდრები, ანუ ნახშირბადისგან, სადაც ხდება ჟანგბადის ანიონების დაჟანგვა:

კათოდური ნახევრად რეაქცია: 4 Aℓ³⁺_(ℓ) + 12 და^- → 4 Aℓ_(ℓ)
ანოდური ნახევრად რეაქცია: 6 O^2-_(ℓ) → 12 და^- + 3 ო_{2 (გ)}

წარმოქმნილი ჟანგბადი რეაგირებს ნახშირბადთან ანოდში და წარმოქმნის ნახშირორჟანგს:

3 ო_{2 (გ)} + 3 ც_(s) → 3 CO_{2 (გ)}

ასე რომ, ამ ცეცხლოვანი ელექტროლიზის საერთო რეაქცია და სქემა, რომელიც წარმოქმნის ალუმინს, მოცემულია შემდეგით:

მიღებული ალუმინის არის თხევადი ფორმა, რადგან მისი დნობის წერტილი არის 660,37 ºC, ანუ უფრო დაბალია, ვიდრე ალუმინის და კრიოლიტის ნარევი. ალუმინი ასევე უფრო მკვრივია, ვიდრე ნარევი და, შესაბამისად, ის ინახება კონტეინერის ფსკერზე, სადაც ხდება მისი შეგროვება.

1 ტონა ალუმინის წარმოებაში გამოიყენება:

• 4-დან 5 ტონა ბოქსიტი, საიდანაც დაახლოებით 2 ტონა ალუმინის;
• 50 კილოგრამი კრიოლიტი (კრიოლიტის ბუნებრივი მარაგი ბევრი არ არის, შესაბამისად, იგი ჩვეულებრივ მიიღება ფტორიტისგან მისი სინთეზის შედეგად (CaF₂), ბუნებაში ყველაზე უხვი მინერალი);
• 0,6 ტონა ნახშირი ელექტროდებისათვის.

ყოველწლიურად ალუმინის წარმოება აღემატება 27,4 მილიონი ტონა.

მთავარ მეტალის ალუმინის შენადნობებს შორის გვაქვს შემდეგი:

ჯენიფერ ფოგაჩას მიერ
დაამთავრა ქიმია

წყარო: ბრაზილიის სკოლა - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/obtencao-aluminio-por-meio-eletrolise.htm