Γιατί η αλουμίνα είναι ηλεκτρολυμένη σε λιωμένη κατάσταση;
* χαμηλή αγωγιμότητα σε στερεά κατάσταση: Η αλουμίνα είναι μια ιοντική ένωση, που σημαίνει ότι συγκρατείται από ισχυρές ηλεκτροστατικές δυνάμεις μεταξύ θετικά φορτισμένων ιόντων αλουμινίου (al³⁺) και αρνητικά φορτισμένων ιόντων οξειδίου (O2⁻). Στην στερεά του κατάσταση, αυτά τα ιόντα είναι κλειδωμένα σε μια άκαμπτη δομή πλέγματος, εμποδίζοντας τους να κινούνται ελεύθερα και να μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα.
* Υψηλό σημείο τήξης: Η αλουμίνα έχει πολύ υψηλό σημείο τήξης περίπου 2040 ° C. Σε αυτή τη θερμοκρασία, οι ιοντικοί δεσμοί καταρρέουν, επιτρέποντας στα ιόντα να κινούνται ελεύθερα και να διεξάγουν ηλεκτρική ενέργεια.
* ηλεκτρόλυση: Η διαδικασία της ηλεκτρόλυσης περιλαμβάνει τη χρήση ενός ηλεκτρικού ρεύματος για την οδήγηση μιας μη σημερινής χημικής αντίδρασης. Στην περίπτωση της αλουμίνας, η τετηγμένη κατάσταση επιτρέπει την εμφάνιση των ακόλουθων αντιδράσεων στα ηλεκτρόδια:
* Στην κάθοδο (αρνητικό ηλεκτρόδιο): Τα ιόντα αλουμινίου (al³⁺) κερδίζουν ηλεκτρόνια και μειώνονται σε υγρό μεταλλικό αλουμίνιο:al³⁺ + 3e⁻ → al (l)
* Στην άνοδο (θετικό ηλεκτρόδιο): Τα ιόντα οξειδίου (o²) χάνουν ηλεκτρόνια και οξειδώνονται σε αέριο οξυγόνου:2o2⁻ → O₂ (g) + 4e⁻
Γιατί να μην διαλύσετε αλουμίνα σε διαλύτη;
Ενώ είναι δυνατόν να διαλυθεί η αλουμίνα σε ορισμένους διαλύτες, αυτή η προσέγγιση δεν είναι πρακτική για την ηλεκτρόλυση. Εδώ είναι γιατί:
* Αντιδραστικότητα διαλύτη: Οι περισσότεροι διαλύτες που θα μπορούσαν να διαλύουν την αλουμίνα θα αντιδρούσαν με τα ιόντα αλουμινίου ή το οξυγόνο που παράγεται κατά την ηλεκτρόλυση, περιπλέκοντας τη διαδικασία και παράγοντας ανεπιθύμητα υποπροϊόντα.
* Ηλεκτροχημική παρεμβολή: Οι διαλύτες μπορούν επίσης να επηρεάσουν τη διαδικασία ηλεκτρόλυσης με τη διεξαγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ή συμμετέχοντας σε ανεπιθύμητες πλευρικές αντιδράσεις.
Συνοπτικά, η ηλεκτρολυτική αλουμίνα στην τετηγμένη του κατάσταση είναι ο πιο αποτελεσματικός και πρακτικός τρόπος για την εξαγωγή μετάλλου αλουμινίου, επειδή επιτρέπει την απαραίτητη ιοντική αγωγιμότητα χωρίς να εισάγουν επιπλοκές από διαλύτες.
