Aluminium pozyskiwane jest w procesach metalurgicznych. Metalurgia to dziedzina zajmująca się badaniem przemian rud w metale lub stopy metali. Metodą tą otrzymuje się kilka metali, takich jak miedź, tytan, żelazo i mangan.
W przypadku aluminium główną rudą stosowaną jest boksyt (rysunek), który zawiera uwodniony tlenek glinu (Aℓ2O3. x H2O) i różne zanieczyszczenia.
W metalurgii aluminium występują następujące cztery etapy:
Gdy tlenek glinu (Aℓ2O3(s)) jest oddzielony od boksytu, jego nazwa staje się glinka.
Wcześniej wykonano następujące czynności: tlenek glinu potraktowano kwasem chlorowodorowym w celu wytworzenia chlorku glinu; który został umieszczony w reakcji z metalicznym potasem lub sodem, powodując redukcję związku i dając metaliczny glin:
A2O3(s) + 6 HCℓ(tutaj)→ 4 AℓCℓ3(aq) + 3 godz2O(ℓ)
ACℓ3(aq) + 3K(y)→ 3 KCℓ(y) + A(y)
Jednak ta metoda była bardzo kosztowna i nieefektywna, dlatego aluminium uznano za metal rzadki.
Ale w 1886 roku dwóch naukowców oddzielnie opracowało wspomnianą powyżej metodę, w której zastosowano elektrolizę magmową. Tymi naukowcami byli Amerykanin Charles M. Hall i Francuz Paul Héroult, dlatego nazwano tę metodę
Proces Halla-Heroulta lub po prostu,Proces Hall, natomiast Karol M. Hall go opatentował.Kluczową kwestią, którą odkryli, było to, jak zrobić płynny tlenek glinu. być w stanie przeprowadzić elektrolizę zapłonową, ponieważ problem polegał na tym, że jego temperatura topnienia była wyższa 2000°C. Użyli topnika, rudy kriolitu (Na3AℓF6), który był w stanie obniżyć temperaturę topnienia tlenku glinu do około 1000°C.
Tak więc, jak pokazano na poniższym schemacie, ta mieszanina tlenku glinu i kriolitu została umieszczona w naczyniu elektrolitycznym ze stali pokrytej węglem. Przez tę stopioną mieszaninę przepływa prąd elektryczny. Ścianki pojemnika stykające się z mieszaniną pełnią rolę ujemnego bieguna elektrolizy (katody), gdzie następuje redukcja kationów glinu. Anoda (biegun dodatni) to cylindry wykonane z grafitu lub węgla, czyli obydwa wykonane z węgla, gdzie następuje utlenianie anionów tlenu:
Teraz nie przestawaj... Po reklamie jest więcej ;)
Połowiczna reakcja katody: 4 Aℓ3+(ℓ) + 12 i- → 4 Aℓ(ℓ)
Połowa reakcji anody: 6 O2-(ℓ) → 12 i- + 3 O2(g)
Powstający tlen reaguje z węglem w anodzie, a także generuje dwutlenek węgla:
3 O2(g) + 3 stopni Celsjusza(y) → 3 CO2(g)
Tak więc ogólna reakcja i schemat tej elektrolizy magmowej, która powoduje powstanie glinu, jest określony wzorem:
Otrzymane aluminium jest w postaci płynnej, ponieważ jego temperatura topnienia wynosi 660,37 ºC, czyli jest niższa niż mieszanina tlenku glinu i kriolitu. Aluminium jest również gęstsze niż mieszanka i dlatego osadza się na dnie pojemnika, gdzie jest gromadzone.
Do produkcji 1 tony aluminium wykorzystuje się:
- 4 do 5 ton boksytu, skąd około 2 tony tlenku glinu;
- 50 kilogramów kriolitu (nie ma wielu naturalnych rezerw kriolitu, dlatego zwykle pozyskiwany jest poprzez jego syntezę z fluorytu (CaF2), najobficiej występujący minerał w przyrodzie);
- 0,6 tony węgla dla elektrod.
Roczna produkcja aluminium przekracza 27,4 mln ton.
Wśród głównych metalicznych stopów aluminium wyróżniamy:
Jennifer Fogaça
Absolwent chemii
Czy chciałbyś odnieść się do tego tekstu w pracy szkolnej lub naukowej? Popatrz:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. „Uzyskiwanie aluminium przez elektrolizę”; Brazylia Szkoła. Dostępne w: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/obtencao-aluminio-por-meio-eletrolise.htm. Dostęp 28 czerwca 2021 r.
Chemia
Zastosowania elektrolizy, galwanizacji, niklowania, chromowania, niklu, chromu, katody, sodu, aluminium, chloru, soda kaustyczna, wodór gazowy, elektroliza magmowa, elektroliza wodna, metale alkaliczne, ziemia alkaliczna, gaz chlor.
