アルミナ（Al2O3）をその融点まで加熱すると、純粋なAlが生成されますか？

あなたはホールエルー法の半分を理解しました。アルミナを溶かすだけです。それ自体は酸素を解放しません。その理由は、化学的熱力学に触れずに説明するのは困難です。これを考える1つの方法は、最低エネルギー状態は、酸素がアルミナに結合している状態であり、アルミナからの電子が酸素によって「取り込まれた」状態です。二原子酸素では、電子は「共有」（結合は共有結合）であるため、総エネルギーは高くなります。これは非常に簡潔で詳細な説明ではありませんが、最終的な結果として、機会が与えられた場合、酸素とアルミニウムは結合を形成するのではなく、結合を形成することになります。

熱エネルギーを追加する場合は、それはそのバランスを変えます（少なくとも融点を超えるまでは変わりません）、あなたがしているのは反応が起こることをもっと可能にすることだけです。最終的には、アルミナを完全に解離するのに十分な熱エネルギーを追加できます。その時点で（どのように行ったかによって異なります）、酸素を除去してアルミニウムを回収できる可能性があります。

ただし-エネルギー量それを行うには非常に大きな時間がかかります。代わりに、電位を使用して酸素を強制的にアルミニウムに電子を戻す方がはるかに簡単であることがわかります。そうすると、化合物を電気分解し、アノードで二原子酸素を生成し、カソードでアルミニウムを生成します。

Hall-Heroultプロセスはこれを採用しますアルミナを溶融した氷晶石に溶解することにより、これをさらに低い温度（1000 C）で機能させる別のステップ。その結果、それはアルミニウムを生産するための最も（おそらく最も）効率的な工業プロセスの1つであり、現代におけるアルミニウムの広範な入手可能性と低コスト（およびその存在）に責任があります。 Alcoa の）。

太陽エネルギーの使用についてのあなたの考えは悪くありません-アルミニウムを作るのに必要なエネルギーの量に驚かれるかもしれませんが-それを溶かすためにも電気分解するためにも。あなたが調べるかもしれない一つのことは、太陽熱加熱（コレクターなど）を使用してアルミナ/クライオライト混合物を溶かし、電気分解ステップのためだけに太陽光発電を使用しています。これは、太陽光発電を単独で使用して電気ヒーターを稼働させるよりもかなり安価です。

産業的に、クライオライト混合物は、大電流を流すことによって溶融状態に保たれます。電気は通常、発電所によって生成されます。必要な量は非常に多いです（Alcoaによると15 kWh / kg、それは電気分解ステップのためだけです！）。石炭とガスの電力は再生可能ではありませんが、その利点は、電力の単位あたりのコストが比較的低いこと（今後数十年は当てはまらない可能性があります）とオンデマンド発電（太陽光よりも常に大きな利点になる可能性が高い）です。 。

原子力、水力、地熱もあります。これらはすべて、プラントが建設されると、非常に安価に大量のオンデマンド電力を提供します。

コメント

• アルミニウムは3番目に豊富な要素ですが、Hall–H éのルールプロセスの前に抽出および精製することは困難でした。 1880年頃'。その自然の豊富さにもかかわらず、アルミニウムは1880 '以前は貴金属と見なされていました。ナポレオン'最も重要なゲストにはアルミニウム製のカトラリーが与えられ、より一般的なゲストには銀で食事をしました。
• @ ron-もう1つの興味深い事実：ワシントンの記念碑はもともとキャップでしたそれはとても貴重だったので、アルミニウムでd。ローマ皇帝ティベリウスが、アルミニウム（またはアルミニウムと思われるもの）を精製する方法を発見したと主張する男を処刑したという伝説もあります。彼は、それが彼の備蓄の価値を低下させるのではないかと恐れていたからです。
• 今、私は頭の中で見逃していたことを理解したので、プロセスは非常に高価ですが、私の意見では、氷晶石（AlF3,3NaF）のような化学薬品を使用するとはるかに高価であり、氷晶石は約600〜700米ドルです。トンFOB。約7002トンのアルミナ〜= 1400米ドル、強力な電力排出（消費可能な炭素アノード）水である電気分解なし、環境税などはどうですか… LMEアルミニウムのスポット価格は1936米ドルで、今では2番目の質問、そこの利益は本当に何ですか？製油所は100米ドル/トンのような利益で機能するということですか？
• '利益率がわからないのですが、薄いと思いますそれは非常にエネルギー集約的なプロセスであり、コアテクノロジーは特許保護の対象外であるためです。また、商品価格や世界的な需要にも大きく依存しますが、一般的には、価格変動を吸収する能力を備えた大規模で効率的な運用が必要だと思います。そのため、アルコアは競合他社を買収して生き残ったのでしょう。ただし、クライオライトについては、ほとんどがリサイクル可能であることを忘れないでください。
• アルミニウムは金属の反応性系列に位置するため、反応性系列の炭素より上にあるため（炭素よりも反応性が高い）、炭素を使用してアルミニウムを抽出することはできません。シリーズの）炭素は、酸化アルミニウムなどの化合物からアルミニウムを置き換えるのに十分な反応性がありません。しかし、カルシウム金属を使用するのはどうですか？アルミニウムよりも反応性が高いです。 [編集：アルミニウムよりも低い融点ですが、一部の酸に溶解した酸化アルミニウムとその後の反応性シリーズはどうですか？]

酸化アルミニウムを十分に熱い炎に通すと、「ベルヌーイ法」としても知られるサファイア、ルビー、コランダム（とりわけ）タイプの宝石石が形成されます。
多くの人工石同様の方法で作られています。これを説明するビデオを次に示します。

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