Chimia mea anorganică este la un nivel de bază, așa că întrebarea mea este, dacă încălzesc alumina ($ \ ce {Al2O3} $), până la punctul său de topire pe la 2000 C, voi ajunge cu Al pur? Cred că oxigenul se va elibera din $ \ ce {Al2O3} $ când temperatura se apropie de 2000 C.
Am cumpărat 5 kilograme de la un prieten care lucrează la o rafinărie din apropierea orașului meu (el lucrează în logistică și nu are un fond chimic) cu 1,75 $ de alumină aproape pură ~ 99,95% și vreau să știu dacă topesc acea pulbere albă voi obține 2,5 kg de aluminiu 99,95%?
Răspunde
Ai „dat seama de o jumătate din procesul Hall-Heroult . Doar topirea aluminei pe propria sa nu va elibera oxigenul. Motivul este dificil de explicat fără a intra în termodinamica chimică – o modalitate de a ne gândi la aceasta este că cea mai scăzută stare energetică este aceea în care oxigenul este legat de alumină – unde electronii din alumină au fost „luați” de oxigen. În oxigenul diatomic, electronii sunt „împărțiți” (legăturile sunt covalente) și astfel energia totală este mai mare. Aceasta este o explicație foarte scurtă și nu foarte detaliată, dar rezultatul final este că oxigenul și aluminiul, dacă ar avea ocazia, ar prefera să formeze o legătură decât nu.
Când adăugați energie termică, cu excepția cazului în care schimbă acel echilibru (nu este, cel puțin nu până când depășești punctul de topire), tot ce faci este să faci mai posibil ca reacția să se întâmple. Dacă ai continuat, ați putea adăuga în cele din urmă suficientă energie termică pentru a disocia complet alumina, moment în care (în funcție de modul în care ați făcut-o) ați putea fi capabil să îndepărtați oxigenul și să recuperați aluminiu.
Cu toate acestea – cantitatea de energie ar fi nevoie ca acest lucru să fie extrem de mare. În schimb, se dovedește a fi mult mai ușor să forțezi pur și simplu oxigenul să-i dea electronii înapoi din aluminiu folosind un potențial electric. Când faci asta, electrolizează compusul și creează oxigen diatomic la anod și aluminiu la catod.
Procesul Hall-Heroult ia acest lucru un alt pas pentru a face acest lucru să funcționeze la o temperatură și mai scăzută (1000 C) prin dizolvarea aluminei în topit criolit . Ca rezultat, este unul dintre cele mai eficiente (poate cele) procese industriale mai eficiente pentru producerea aluminiului și este responsabil pentru disponibilitatea pe scară largă și costul redus al aluminiului în epoca modernă (și, de asemenea, pentru existența din Alcoa ).
Ideea ta despre utilizarea energiei solare nu este rea – deși s-ar putea să fii surprins de cantitatea de energie de care ai nevoie pentru a produce aluminiu – atât pentru a-l topi, cât și pentru a-l electroliza. Un lucru ar putea fi analizat folosește încălzire solară termică (cu un colector, de exemplu) pentru a topi amestecul de alumină / criolit și apoi folosește fotovoltaica doar pentru etapa de electroliză. Ar fi ceva mai ieftin decât utilizarea electricității fotovoltaice singure pentru a rula un încălzitor electric.
Industrial , amestecul de criolit este menținut topit prin trecerea unui curent electric mare prin el. Electricitatea este de obicei produsă de centralele electrice, deoarece cantitatea necesară este atât de mare (15 kWh / kg în conformitate cu Alcoa și asta este doar pentru etapa de electroliză!). Deși energia cărbunelui și gazului nu este regenerabilă, avantajele sunt un cost relativ scăzut pe unitate de energie (care s-ar putea să nu rămână adevărat în următoarele câteva decenii) și generarea de energie la cerere (probabil să fie întotdeauna un mare avantaj față de energia solară) .
Există, de asemenea, energie nucleară, hidroelectrică și geotermală – toate acestea furnizând cantități mari de energie la cerere foarte ieftin, odată ce centralele sunt construite.
Comentarii
- Aluminiul este al treilea element din abundență, totuși a fost dificil de extras și purificat înainte de procesul Hall-H é care a venit aproximativ în 1880 ' s. În ciuda abundenței sale naturale, aluminiul era considerat un metal prețios înainte de 1880 ' s. Napoleon ' celor mai importanți oaspeți li s-au oferit tacâmuri din aluminiu, în timp ce mai mulți invitați obișnuiți au luat masa cu argint.
- @ron – un alt fapt interesant: monumentul Washington a fost inițial cappe d cu aluminiu, pentru că era atât de valoros. Există, de asemenea, o legendă conform căreia împăratul roman Tiberiu a executat un bărbat care pretindea că a descoperit o modalitate de rafinare a aluminiului (sau ceea ce se presupune că este aluminiu), pentru că se temea că va face stocul său mai puțin valoros.
- Acum înțeleg ce mi-a scăpat în minte, așa că procesul este foarte scump, dar doar în opinia mea este mult mai scump folosind agenți chimici precum criolitul (AlF3,3NaF), criolitul se ridică la aproximativ 600-700 USD a ton FOB.aproximativ 700 două tone de alumină ~ = 1400 USD fără electrolizii, care este o scurgere intensă a energiei (anodi de carbon consumabili) apă, ce zici de Impozitarea Mediului și așa mai departe … La prețul spot al aluminiului LME este 1936 USD o tonă, iar acum vin cu a doua întrebare, care este cu adevărat profitul acolo? Adică o rafinărie va funcționa cu profituri de 100 USD / tonă?
- Nu ' nu știu care sunt marjele de profit, dar mi-aș imagina că sunt subțiri întrucât este un proces foarte consumator de energie și întrucât tehnologiile de bază sunt în afara protecției brevetului. De asemenea, va depinde puternic de prețurile mărfurilor și de cererea mondială – dar, în general, aș presupune că aveți nevoie de o operațiune mare, eficientă, cu multă capacitate de a absorbi fluctuațiile prețurilor – de aceea probabil Alcoa a supraviețuit cumpărând concurenți. Totuși, despre criolit – amintiți-vă că cea mai mare parte a acestuia poate fi reciclată.
- Deoarece poziția sa în seria de reactivitate a metalelor, aluminiul nu poate fi extras folosind carbon deoarece este peste carbon în seria de reactivitate (mai reactiv decât carbonul în serie) carbonul nu este suficient de reactiv pentru a înlătura aluminiul din compușii săi, cum ar fi oxidul de aluminiu. Dar ce zici de utilizarea calciului metalic? Este mai reactiv decât aluminiul. [EDIT: Cel mai mic punct de topire decât aluminiul, dar ce zici de oxidul de aluminiu dizolvat din unii acizi și apoi din seria reactivă?]
Răspuns
Trecerea oxidului de aluminiu printr-o flacără suficient de fierbinte va duce la formarea de pietre prețioase de tip safir, rubin și corindon (printre altele) cunoscut și sub denumirea de„ procesul Verneuil ”.
O mulțime de pietre create de om sunt realizate în mod similar. Iată un videoclip pentru a explica acest lucru.
Comentarii
- Bine ați venit la chimie .se! Dacă aveți întrebări despre cum să vă înfrumusețați postările, aruncați o privire la centrul de ajutor . Doriți să aflați mai multe despre acest site, vă rugăm să faceți turul .