Skaffa aluminium genom elektrolys. Erhåller aluminium

Aluminium erhålls genom metallurgiska processer. Metallurgi är ett område som studerar omvandlingen av malm till metaller eller metalllegeringar. Flera metaller erhålls med denna metod, såsom koppar, titan, järn och mangan.

När det gäller aluminium är den huvudsakliga malmen som används bauxit (figur), som innehåller hydratiserad aluminiumoxid (A2₂O₃. x H₂O) och olika föroreningar.

I aluminiummetallurgi inträffar följande fyra steg:

När aluminiumoxid (Aℓ₂O_{3 (s)}) skiljs från bauxit blir dess namn aluminiumoxid.

Tidigare gjordes följande: aluminiumoxid behandlades med saltsyra för att alstra aluminiumklorid; som placerades för att reagera med metalliskt kalium eller natrium, vilket orsakade reduktionen av föreningen och gav upphov till metalliskt aluminium:

Aℓ₂O_{3 (s)} + 6 HC2_(här)→ 4 AℓCℓ_{3 (aq)} + 3 H₂O_(ℓ)
ACℓ_{3 (aq)} + 3K_(s)→ 3 KCℓ_(s) + Aℓ_(s)

Denna metod var dock mycket dyr och ineffektiv, så aluminium ansågs vara en sällsynt metall.

Men 1886 utvecklade två forskare separat den metod som nämnts ovan, där magmatad elektrolys användes. Dessa forskare var amerikanen Charles M. Hall och fransmannen Paul Héroult, det är därför den här metoden kom att kallas

Hall-Héroult-processen eller bara,Hallprocessmedan Charles M. Hall patenterade det.

 Den viktigaste punkten de upptäckte var hur man gör aluminiumoxid flytande för att göra det. kunna utföra sin magmatiska elektrolys, eftersom problemet var att dess smältpunkt var över 2000 ° C. De använde ett flöde, kryolitmalm (Na₃AℓF₆som kunde sänka smälttemperaturen för aluminiumoxid till cirka 1000 ° C.

Således, såsom visas i diagrammet nedan, placerades denna blandning av aluminiumoxid och kryolit i ett kolfodrat stålelektrolytkärl. En elektrisk ström passerar genom denna smälta blandning. Behållarens väggar som är i kontakt med blandningen fungerar som en negativ elektrolyspol (katod) där minskningen av aluminiumkatjoner sker. Anoden (positiv pol) är cylindrar gjorda av grafit eller kol, det vill säga båda är gjorda av kol, där oxidationen av syreanjoner sker:

Sluta inte nu... Det finns mer efter reklam;)

Katod halvreaktion: 4 Aℓ³⁺_(ℓ) + 12 och^- → 4 Aℓ_(ℓ)
Halva reaktion i anod: 6 O^2-_(ℓ) → 12 och^- + 3 O_{2 (g)}

Det bildade syret reagerar med kol i anoden och genererar också koldioxid:

3 O_{2 (g)} + 3 ° C_(s) → 3 CO_{2 (g)}

Så den övergripande reaktionen och schemat för denna magmatiska elektrolys som ger upphov till aluminium ges av:

Det erhållna aluminiumet är i flytande form, eftersom dess smältpunkt är 660,37 ºC, det vill säga lägre än för en blandning av aluminiumoxid och kryolit. Aluminium är också tätare än blandningen och deponeras därför i botten av behållaren, där den samlas.

Vid tillverkning av 1 ton aluminium används det:

• 4 till 5 ton bauxit, varifrån omkring 2 ton aluminiumoxid;
• 50 kg kryolit (det finns inte många naturliga reserver av kryolit, därför erhålls det vanligtvis genom dess syntes från fluorit (CaF₂), ett vanligaste mineral i naturen);
• 0,6 ton kol för elektroderna.

Årligen överstiger aluminiumproduktionen 27,4 miljoner ton.

Bland de viktigaste aluminiumlegeringarna har vi följande:

Av Jennifer Fogaça
Examen i kemi

Vill du hänvisa till texten i en skola eller ett akademiskt arbete? Se:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Erhålla aluminium genom elektrolys"; Brasilien skola. Tillgänglig i: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/obtencao-aluminio-por-meio-eletrolise.htm. Åtkomst den 28 juni 2021.