Добијање алуминијума електролизом. Добијање алуминијума

Алуминијум се добија металуршким процесима. Металургија је подручје које проучава трансформацију руда у метале или металне легуре. Овом методом добија се неколико метала, попут бакра, титана, гвожђа и мангана.

У случају алуминијума, главна руда која се користи је боксит (слика), који садржи хидратисани алуминијум-оксид (Аℓ₂О.₃. к Х₂О) и разне нечистоће.

У металургији алуминијума одвијају се следећа четири корака:

Када оксид алуминијума (Аℓ₂О._{3 (с)}) одваја се од боксита, његово име постаје глинице.

Претходно је урађено следеће: глиница је обрађена хлороводоничном киселином да би се добио алуминијум хлорид; који је постављен да реагује са металним калијумом или натријумом, узрокујући редукцију једињења и дајући метални алуминијум:

Аℓ₂О._{3 (с)} + 6 ХЦℓ_(овде)→ 4 АℓЦℓ_{3 (ак)} + 3 Х.₂О._(ℓ)
АЦℓ_{3 (ак)} + 3К_(с)→ 3 КЦℓ_(с) + Аℓ_(с)

Међутим, овај метод је био врло скуп и неефикасан, па се алуминијум сматрао ретким металом.

Али 1886. године два научника су одвојено развила горе поменуту методу, у којој је коришћена магматска електролиза. Ти научници су били Американац Чарлс М. Халл и Француз Паул Хероулт, па је овај метод почео да се назива

Халл-Ероултов процес или једноставно,Процес Халл, док је Цхарлес М. Халл га је патентирао.

 Кључна ствар коју су открили било је како направити течност од алуминијумског оксида. бити у стању да изврши своју магматску електролизу, јер је проблем био што је тачка топљења била изнад 2000 ° Ц. Користили су флукс, криолитну руду (На₃АℓФ₆), који је успео да спусти температуру топљења алуминијумског оксида на око 1000 ° Ц.

Тако је, као што је приказано на доњем дијаграму, ова смеша алуминијум-оксида и криолита смештена у челичну електролитску посуду обложену угљеником. Кроз ову растопљену смешу пролази електрична струја. Зидови контејнера који су у контакту са смешом делују као негативни пол електролизе (катода), где долази до смањења катјона алуминијума. Анода (позитивни пол) су цилиндри направљени од графита или угљеника, односно оба од угљеника, где долази до оксидације ањона кисеоника:

Не заустављај се сада... После оглашавања има још;)

Полуреакција катоде: 4 Аℓ³⁺_(ℓ) + 12 и^- → 4 Аℓ_(ℓ)
Полуреакција аноде: 60 О.^2-_(ℓ) → 12 и^- + 3 О._{2 (г)}

Настали кисеоник реагује са угљеником у аноди и такође ствара угљен-диоксид:

3 О._{2 (г)} + 3 Ц._(с) → 3 ЦО_{2 (г)}

Дакле, укупна реакција и шема ове магматске електролизе која доводи до настанка алуминијума дају се:

Добијени алуминијум је у течном облику, јер је његова тачка топљења 660,37 ºЦ, односно нижа од температуре мешавине глинице и криолита. Алуминијум је такође густији од смеше и зато се одлаже на дно посуде, где се сакупља.

У производњи 1 тоне алуминијума користи се:

• 4 до 5 тона боксита, одакле о 2 тоне глинице;
• 50 килограма криолита (нема много природних резерви криолита, стога се обично добија његовом синтезом из флуорита (ЦаФ₂), најзаступљенији минерал у природи);
• 0,6 тона угља за електроде.

Годишње производња алуминијума премашује 27,4 милиона тона.

Међу главним металним легурама алуминијума имамо следеће:

Јеннифер Фогаца
Дипломирао хемију

Да ли бисте желели да се на овај текст упутите у школи или у академском раду? Погледајте:

ФОГАЊА, Јеннифер Роцха Варгас. „Добијање алуминијума електролизом“; Бразил Сцхоол. Може се наћи у: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/obtencao-aluminio-por-meio-eletrolise.htm. Приступљено 28. јуна 2021.