Получение алюминия электролизом. Получение алюминия

Алюминий получают в металлургических процессах. Металлургия - это область, изучающая превращение руд в металлы или металлические сплавы. Этим методом получают несколько металлов, таких как медь, титан, железо и марганец.

В случае алюминия основной используемой рудой является боксит (рисунок), который содержит гидратированный оксид алюминия (Aℓ₂О₃. x H₂O) и различных примесей.

В металлургии алюминия выполняются следующие четыре этапа:

Когда оксид алюминия (Aℓ₂О_{3 (с)}) отделяется от боксита, его название становится глинозем.

Ранее было выполнено следующее: оксид алюминия обрабатывали соляной кислотой для получения хлорида алюминия; который был помещен для реакции с металлическим калием или натрием, вызывая восстановление соединения и приводя к металлическому алюминию:

Aℓ₂О_{3 (с)} + 6 HCℓ_(здесь)→ 4 AℓCℓ_{3 (водн.)} + 3 часа₂О_(ℓ)
ACℓ_{3 (водн.)} + 3К_(s)→ 3 KCℓ_(s) + Aℓ_(s)

Однако этот метод был очень дорогим и неэффективным, поэтому алюминий считался редким металлом.

Но в 1886 году двое ученых по отдельности разработали упомянутый выше метод, в котором использовался электролиз из вулканических пород. Этими учеными был американец Чарльз М. Холл и француз Поль Эру, поэтому этот метод получил название

Процесс Холла-Эру или просто,Зал процесс, тогда как Чарльз М. Холл запатентовал это.

 Ключевой момент, который они обнаружили, заключался в том, как сделать это жидким оксидом алюминия. иметь возможность проводить его электролиз из пламени, так как проблема заключалась в том, что его температура плавления была выше 2000 ° С. Они использовали флюс, криолит руду (Na₃AℓF₆), что позволило снизить температуру плавления оксида алюминия примерно до 1000 ° C.

Таким образом, как показано на диаграмме ниже, эту смесь оксида алюминия и криолита поместили в стальной электролитический сосуд с углеродистой футеровкой. Через эту расплавленную смесь проходит электрический ток. Стенки емкости, контактирующие со смесью, действуют как отрицательный полюс электролиза (катод), где происходит восстановление катионов алюминия. Анод (положительный полюс) - это цилиндры из графита или углерода, то есть оба из углерода, где происходит окисление анионов кислорода:

Не останавливайся сейчас... После рекламы есть еще кое-что;)

Катодная полуреакция: 4 A³⁺_(ℓ) + 12 и^- → 4 А_(ℓ)
Полуреакция анода: 6 O^2-_(ℓ) → 12 и^- + 3 O_{2 (г)}

Образующийся кислород вступает в реакцию с углеродом на аноде, а также выделяет углекислый газ:

3 O_{2 (г)} + 3 С_(s) → 3 СО_{2 (г)}

Итак, общая реакция и схема этого огненного электролиза, в результате которого образуется алюминий, представлены следующим образом:

Полученный алюминий находится в жидкой форме, поскольку его температура плавления составляет 660,37 ºC, то есть ниже, чем у смеси оксида алюминия и криолита. Алюминий также более плотный, чем смесь, и поэтому он откладывается на дне емкости, где он собирается.

При производстве 1 тонны алюминия используется:

• От 4 до 5 тонн бокситаоткуда примерно 2 тонны глинозема;
• 50 килограммов криолита (природных запасов криолита немного, поэтому его обычно получают путем синтеза из флюорита (CaF₂), самый распространенный минерал в природе);
• 0,6 тонны угля для электродов.

Ежегодно производство алюминия превышает 27,4 млн тонн.

Среди основных алюминиевых сплавов мы выделяем следующие:

Дженнифер Фогача
Окончила химический факультет

Хотели бы вы использовать этот текст в учебе или учебе? Посмотрите:

FOGAÇA, Дженнифер Роча Варгас. «Получение алюминия электролизом»; Бразильская школа. Доступно в: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/obtencao-aluminio-por-meio-eletrolise.htm. Доступ 28 июня 2021 г.