Å skaffe aluminium gjennom elektrolyse. Å skaffe aluminium

Aluminium oppnås gjennom metallurgiske prosesser. Metallurgi er et område som studerer transformasjon av malm til metaller eller metalllegeringer. Flere metaller oppnås ved denne metoden, som kobber, titan, jern og mangan.

For aluminium er den viktigste malmen som brukes bauxitt (figur), som inneholder hydratisert aluminiumoksid (Aℓ₂O₃. x H₂O) og forskjellige urenheter.

I aluminiummetallurgi skjer følgende fire trinn:

Når aluminiumoksid (Aℓ₂O_{3 (r)}) er skilt fra bauxitt, blir navnet alumina.

Tidligere ble følgende gjort: aluminiumoksyd ble behandlet med saltsyre for å generere aluminiumklorid; som ble plassert for å reagere med metallisk kalium eller natrium, forårsaket reduksjon av forbindelsen og ga 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 metoden var imidlertid veldig kostbar og ineffektiv, så aluminium ble ansett som et sjeldent metall.

Men i 1886 utviklet to forskere separat metoden som er nevnt ovenfor, hvor magmatisk elektrolyse ble brukt. Disse forskerne var amerikaneren Charles M. Hall og franskmannen Paul Héroult, derfor ble denne metoden kalt

Hall-Héroult-prosess eller ganske enkelt,Hall-prosess, mens Charles M. Hall patenterte det.

 Nøkkelpunktet de oppdaget var hvordan man lager aluminiumoksid flytende for å gjøre det. være i stand til å utføre sin magmatiske elektrolyse, ettersom problemet var at smeltepunktet var over 2000 ° C. De brukte en fluks, kryolitmalm (Na₃AℓF₆), som var i stand til å senke smeltetemperaturen til aluminiumoksyd til ca. 1000 ° C.

Således, som vist i diagrammet nedenfor, ble denne blandingen av aluminiumoksid og kryolitt plassert i en karbonforet stålelektrolytisk beholder. En elektrisk strøm passerer gjennom denne smeltede blandingen. Veggene i beholderen som er i kontakt med blandingen fungerer som en negativ pol av elektrolyse (katode), hvor reduksjon av aluminiumskationer forekommer. Anoden (positiv pol) er sylindere laget av grafitt eller karbon, det vil si begge laget av karbon, der oksidasjon av oksygenanioner oppstår:

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

Oksygenet som dannes reagerer med karbon i anoden og genererer også karbondioksid:

3 O_{2 (g)} + 3 C_(s) → 3 CO_{2 (g)}

Så den generelle reaksjonen og skjemaet for denne magmatiske elektrolysen som gir aluminium, er gitt av:

Det oppnådde aluminiumet er i flytende form fordi smeltepunktet er 660,37 ° C, det vil si lavere enn for en blanding av aluminiumoksyd og kryolit. Aluminium er også tettere enn blandingen, og derfor avsettes den i bunnen av beholderen, der den samles opp.

Ved produksjon av 1 tonn aluminium brukes det:

• 4 til 5 tonn bauxitt, hvorfra omtrent 2 tonn alumina;
• 50 kilo kryolitt (det er ikke mange naturlige reserver av kryolit, derfor oppnås det vanligvis gjennom syntese fra fluoritt (CaF₂), et mest rikelig mineral i naturen);
• 0,6 tonn kull for elektrodene.

Årlig overstiger aluminiumsproduksjonen 27,4 millioner tonn.

Blant de viktigste aluminiumlegeringene har vi følgende:

Av Jennifer Fogaça
Uteksamen i kjemi

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