fizica

4
Obținerea metalelor si nemetalelor Metalele din grupele I, a II-a şi a III-a principală se obţin industrial prin electroliza topiturilor. Beriliul metalic se obţine prin electroliza unui amestec topit de BeF2 şi o fluorură alcalină iar stronţiul, un alt metal al grupei a II-a se obţine similar cu calciul. Cu toate că prin aceste procese electrochimice se consumă mari cantităţi de energie electrică, ele sunt utilizate pe scară largă întrucât permit obţinerea metalelor pure necesare în tehnică. Procedeele electrochimice sunt singurele care fac posibilă obţinerea metalelor cu potenţial de oxidare mare. Obţinerea aluminiului este un proces tehnologic complex care cuprinde două etape distincte: obţinerea aluminei din bauxită şi electroliza oxidului de aluminiu. Nemetalul care se obţine pe calea electrolizei este fluorul. Pentru electroliză se utilizează un amestec de fluorură de potasiu şi acid fluorhidric. Temperatura la care se efectuează electroliza se stabileşte în funcţie de compoziţia electrolitului. Obţinerea aluminiului a fost un dar binevenit. Până către sfârşitul secolului al XIX-lea, aluminiul a fost un metal mai rar. Doar cei foarte bogaţi îşi permiteau să deţină obiecte din aluminiu. Charles M. Hall, în vârstă de 21 de ani, student la Oberlin, a încercat să descopere metode ieftine de obţinere ale acestui metal. Greutăţile pe care le-a înfruntat au fost legate de faptul că aluminiul este foarte reactiv şi era greu să-

description

Cateva aplicatii ale electrolizei

Transcript of fizica

Obinerea metalelor si nemetalelorMetalele din grupele I, a II-a i a III-a principal se obin industrial prin electroliza topiturilor. Beriliul metalic se obine prin electroliza unui amestec topit de BeF2 i o fluorur alcalin iar stroniul, un alt metal al grupei a II-a se obine similar cu calciul.Cu toate c prin aceste procese electrochimice se consum mari cantiti de energie electric, ele sunt utilizate pe scar larg ntruct permit obinerea metalelor pure necesare n tehnic. Procedeele electrochimice sunt singurele care fac posibil obinerea metalelor cu potenial de oxidare mare.Obinerea aluminiului este un proces tehnologic complex care cuprinde dou etape distincte: obinerea aluminei din bauxit i electroliza oxidului de aluminiu.Nemetalul care se obine pe calea electrolizei este fluorul. Pentru electroliz se utilizeaz un amestec de fluorur de potasiu i acid fluorhidric. Temperatura la care se efectueaz electroliza se stabilete n funcie de compoziia electrolitului.Obinerea aluminiului a fost un dar binevenit. Pn ctre sfritul secolului al XIX-lea, aluminiul a fost un metal mai rar. Doar cei foarte bogai i permiteau s dein obiecte din aluminiu. Charles M. Hall, n vrst de 21 de ani, student la Oberlin, a ncercat s descopere metode ieftine de obinere ale acestui metal. Greutile pe care le-a nfruntat au fost legate de faptul c aluminiul este foarte reactiv i era greu s-l obin prin reacii chimice obinuite. Eforturile de a produce aluminiu prin electroliz au fost neroditoare, deoarece srurile sale anhidre erau greu de preparat, iar oxidul Al2O3, avea un puncte de topire > 2000 , astfel nct, nu exist nici o metod practic de al topi. n 1886 Hall a descoperit c Al2O3 dizolv un mineral numit criolit, Na3AlF6, rezultnd un amestec, cu un punct de topire relativ mic, din care aluminiul putea fi obinut prin electroliz. Diagram de funcionare a acestui proces este redat mai jos. Bauxit conine Al2O3. Bauxit este purificat, iar Al2O3 este apoi adugat electrolitului de topitur de criolit, n care se dizolv i apoi se disociaz. La catod, ionii de aluminiu se reduc i se obine metalul care formeaz un strat sub electrolitul mai puin dens. La anodul de carbon, ionul oxid este oxidat rezultnd O2Al3+ + 3e- ---> Al(l) (catod) 2 O2- ---> O2(g) + 4e- (anod) 4 Al3+ + 6 O2- ---> 4 Al(l) + 3 O2(g) Oxigenul produs la anod atac electrodul de carbon, producnd CO2, astfel electrodul trebuind schimbat frecvent. Diagram de funcionareMetode de purificare a metalelorUna din aplicaiile electrolizei cu anozi activi (care se consum n decursul electrolizei) este electrorafinarea. Aceast metod este utilizat n procesul de obinere a cuprului de mare puritate i pentru recuperarea metalelor preioase. De fapt, rafinarea electrolitic reprezint ultima etap n metalurgia cuprului. Electroliza cuprului are loc astfel: n baia de electroliz ce conine ca electrolit o soluie acidulat de CuSO4 se introduc o serie de plci groase de cupru impur i se leag de anodul sursei de curent. ntre plcile anodice se intercaleaz plci subiri de cupru pur, legate la polul negativ al sursei de curent. n aceste condiii trec n soluie din plcile anodice numai ionii de cupru i ionii impuritilor metalice, care se gsesc n seria tensiunilor electrochimice naintea cuprului. La catod se descarc numai ionii de cupru, potenialul de descrcare al celorlali fiind mai ridicat, acetia rmn n soluie. Celelalte impuriti cu potenialul mai electropozitiv, aflate n plcile anodice de cupru se acumuleaz prin depunere pe fundul bii de electroliz, formnd aa-numitul nmol anodic care constituie la rndul su o surs pentru obinerea acestor elemente.La anod : Cu Cu2++ 2e-La catod: Cu2++ 2e- Cu Reacia total: Cu2++ Cu Cu Cu2+

Metod de obinere