Aliuminio gavimas elektrolizės būdu. Aliuminio gavimas

Aliuminis gaunamas metalurgijos procesais. Metalurgija yra sritis, tirianti rūdų virsmą metalais ar metalų lydiniais. Šiuo metodu gaunami keli metalai, tokie kaip varis, titanas, geležis ir manganas.

Aliuminio atveju pagrindinė naudojama rūdos yra boksitas (pav.), kuriame yra hidratuoto aliuminio oksido (Aℓ₂O₃. x H₂O) ir įvairių priemaišų.

Aliuminio metalurgijoje atliekami šie keturi žingsniai:

Kai aliuminio oksidas (Aℓ₂O_{3 (s)}) yra atskirta nuo boksito, jo pavadinimas tampa aliuminio oksidas.

Anksčiau buvo daroma taip: aliuminio oksidas buvo apdorotas druskos rūgštimi, kad gautų aliuminio chloridą; kuris buvo reaguotas su metaliniu kaliu arba natriu, sukeldamas junginio redukciją ir sukeldamas metalinį aliuminį:

Aℓ₂O_{3 (s)} + 6 HCℓ_(čia)→ 4 AℓCℓ_{3 (aq)} + 3 H₂O_(ℓ)
ACℓ_{3 (aq)} + 3K_s→ 3 KCℓ_s + Aℓ_s

Tačiau šis metodas buvo labai brangus ir neefektyvus, todėl aliuminis buvo laikomas retu metalu.

Tačiau 1886 m. Du mokslininkai atskirai sukūrė pirmiau minėtą metodą, kuriame buvo naudojama magminė elektrolizė. Šie mokslininkai buvo amerikietis Charlesas M. Hallas ir prancūzas Paulas Héroultas, todėl šis metodas buvo pradėtas vadinti

Hall-Héroult procesas arba paprasčiausiai,Salės procesas, tuo tarpu Charlesas M. Hallas ją užpatentavo.

 Pagrindinis dalykas, kurį jie atrado, buvo tai, kaip padaryti aliuminio oksidą skystą. sugebėti atlikti magminę elektrolizę, nes problema buvo ta, kad jo lydymosi temperatūra buvo aukščiau 2000 ° C. Jie naudojo srautą, kriolito rūdą (Na₃AℓF₆), kuris sugebėjo sumažinti aliuminio oksido lydymosi temperatūrą iki maždaug 1000 ° C.

Taigi, kaip parodyta toliau pateiktoje diagramoje, šis aliuminio oksido ir kriolito mišinys buvo įdėtas į anglimi padengtą plieninį elektrolitinį indą. Per šį išlydytą mišinį praeina elektros srovė. Talpyklos sienos, kurios liečiasi su mišiniu, veikia kaip neigiamas elektrolizės polius (katodas), kur vyksta aliuminio katijonų redukcija. Anodas (teigiamas polius) yra cilindrai, pagaminti iš grafito arba anglies, tai yra, abu pagaminti iš anglies, kur vyksta deguonies anijonų oksidacija:

Katodo pusinė reakcija: 4 Aℓ³⁺_(ℓ) + 12 ir^- → 4 Aℓ_(ℓ)
Anodo pusinė reakcija: 6 O^2-_(ℓ) → 12 ir^- + 3 O_{2 g)}

Susidaręs deguonis reaguoja su anode esančia anglimi ir taip pat sukuria anglies dioksidą:

3 O_{2 g)} + 3 C_s → 3 CO_{2 g)}

Taigi šios magminės elektrolizės, kuri sukelia aliuminį, bendrą reakciją ir schemą pateikia:

Gautas aliuminis yra skystas, nes jo lydymosi temperatūra yra 660,37 ° C, tai yra žemesnė nei aliuminio oksido ir kriolito mišinio. Aliuminis taip pat yra tankesnis už mišinį, todėl jis nusėda indo dugne, kur yra surenkamas.

Gaminant 1 toną aliuminio, jis naudojamas:

• 4–5 tonos boksito, iš kur apie 2 tonos aliuminio oksido;
• 50 kilogramų kriolito (Natūralių kriolito atsargų nėra daug, todėl jis paprastai gaunamas sintezuojant iš fluorito (CaF₂), mineralas, gausiausias gamtoje);
• 0,6 tonos anglies elektrodams.

Kasmet aliuminio gamyba viršija 27,4 mln. Tonų.

Tarp pagrindinių aliuminio lydinių turime:

Jennifer Fogaça
Baigė chemiją

Šaltinis: Brazilijos mokykla - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/obtencao-aluminio-por-meio-eletrolise.htm