融解塩電解(溶融塩電解)(ナトリウムNa、アルミニウムAlの精錬)

fused-salt-electrolysis
イオン化傾向の大きさが{Al}以上の金属の単体は水溶液を電解分解しても得られない.  金属よりも先に水溶液中の水が還元されてしまうからである.  そこで,\ 結晶そのものを直接加熱融解した水がない状態で電気分解することになる.  ナトリウムの精錬}(塩化ナトリウム}の融解塩電解)}  陽極}(炭素電極) {2Cl- Cl₂ ^ + 2e-} 陰極}(鉄電極)  {Na+ + e- Na} {Na}の単体が析出}) アルミニウムの精錬}({Al2O3}(アルミナ)}の融解塩電解)} 陽極}(炭素電極)  {C + 2O²- CO₂ + 4e-} {C + O²- CO + 2e-}炭素電極が消費される}) ₀ 陰極}(炭素電極)  {Al³+ + 3e- Al} ({Al}の単体が析出})    {Al2O3}(アルミナ)の融点を下げるため,\ 氷晶石({Na3AlF6})を加える必要がある. {Al}単体は原料のボーキサイトから複数の手順を踏んで製造されるが,\ 詳細は無機化学で学習する. ここではその最終過程である融解塩電解(ホール・エルー法)のみ確認する. アルミナは融点が非常に高い(2054℃)ので,\ 融点降下剤を加えて950℃で融解塩電解する. また,\ {陽極では電極の炭素が酸化されてCO₂や{CO}が生成する.} つまり,\ {陽極の炭素は消費されていくため,\ 絶えず補給する必要がある.} {Al}の製造には莫大な電気エネルギーを要するため,\ 電気代が高い日本ではほとんど製造されない. 一方で軽金属である{Al}は,\ {Fe}等の重金属に比べて融点が低く加工しやすい. それゆえ融解塩電解のわずか数\%のエネルギーでリサイクルできる利点がある.
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