Download - fizica

Transcript

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