Pridobivanje aluminija z elektrolizo. Pridobivanje aluminija

Aluminij dobimo z metalurškimi procesi. Metalurgija je področje, ki preučuje preoblikovanje rud v kovine ali kovinske zlitine. S to metodo dobimo več kovin, kot so baker, titan, železo in mangan.

V primeru aluminija je glavna uporabljena ruda boksit (slika), ki vsebuje hidratiran aluminijev oksid (Aℓ₂O₃. x H₂O) in različne nečistoče.

V metalurgiji aluminija potekajo naslednji štirje koraki:

Ko aluminijev oksid (Aℓ₂O_{3 (s)}) je ločeno od boksita, njegovo ime postane aluminijev oksid.

Pred tem so naredili naslednje: aluminijev oksid smo obdelali s klorovodikovo kislino, da smo dobili aluminijev klorid; ki je bil reagiran s kovinskim kalijem ali natrijem, kar je povzročilo redukcijo spojine in povzročilo kovinski aluminij:

Aℓ₂O_{3 (s)} + 6 HCℓ_(tukaj)→ 4 AℓCℓ_{3 (aq)} + 3 H₂O_(ℓ)
ACℓ_{3 (aq)} + 3K_(s)→ 3 KCℓ_(s) + Aℓ_(s)

Vendar je bila ta metoda zelo draga in neučinkovita, zato je aluminij veljal za redko kovino.

Toda leta 1886 sta dva znanstvenika ločeno razvila zgoraj omenjeno metodo, pri kateri je bila uporabljena magmatska elektroliza. Ti znanstveniki so bili Američan Charles M. Hall in Francoz Paul Héroult, zato se je ta metoda tudi začela imenovati

Hall-Héroultov postopek ali preprosto,Postopek v dvorani, ker Charles M. Hall ga je patentiral.

 Ključna točka, ki so jo odkrili, je bila, kako narediti tekočino iz aluminijevega oksida. lahko izvede svojo magmatsko elektrolizo, saj je bila težava v tem, da je bilo njegovo tališče zgoraj 2000 ° C. Uporabili so tok, kriolitno rudo (Na₃AℓF₆), ki je lahko znižal temperaturo taljenja aluminijevega oksida na približno 1000 ° C.

Kot je prikazano na spodnjem diagramu, smo to zmes aluminijevega oksida in kriolita postavili v jekleno elektrolitsko posodo, prevlečeno z ogljikom. Skozi to staljeno mešanico prehaja električni tok. Stene posode, ki so v stiku z zmesjo, delujejo kot negativni pol elektrolize (katoda), kjer pride do redukcije kationov aluminija. Anoda (pozitivni pol) sta jeklenki iz grafita ali ogljika, torej oba iz ogljika, kjer pride do oksidacije kisikovih anionov:

Ne ustavi se zdaj... Po oglaševanju je še več;)

Polreakcija katode: 4 Aℓ³⁺_(ℓ) + 12 in^- → 4 Aℓ_(ℓ)
Anodna polovična reakcija: 6 O.^2-_(ℓ) → 12 in^- + 3 O_{2 (g)}

Nastali kisik reagira z ogljikom v anodi in tvori tudi ogljikov dioksid:

3 O._{2 (g)} + 3 ° C_(s) → 3 CO_{2 (g)}

Torej celotna reakcija in shema te magmatske elektrolize, ki povzroči nastanek aluminija, je podana z:

Dobljeni aluminij je v tekoči obliki, ker je njegovo tališče 660,37 ºC, torej nižje od mešanice aluminijevega oksida in kriolita. Aluminij je tudi gostejši od zmesi in se zato odloži na dnu posode, kjer se zbira.

Pri proizvodnji 1 tone aluminija se uporablja:

• 4 do 5 ton boksita, od kod približno 2 toni glinice;
• 50 kilogramov kriolita (Naravnih zalog kriolita ni veliko, zato ga običajno dobimo s sintezo iz fluorita (CaF₂), minerala, ki je v naravi najbolj razširjen);
• 0,6 tone premoga za elektrode.

Letno proizvodnja aluminija presega 27,4 milijona ton.

Med glavnimi aluminijevimi zlitinami imamo naslednje:

Avtorica Jennifer Fogaça
Diplomiral iz kemije

Bi se radi sklicevali na to besedilo v šolskem ali akademskem delu? Poglej:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Pridobivanje aluminija z elektrolizo"; Brazilska šola. Na voljo v: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/obtencao-aluminio-por-meio-eletrolise.htm. Dostopno 28. junija 2021.