Πώς εξάγετε μέταλλο από το οξείδιο του;
Μέθοδοι για εξαγωγή μετάλλων:
* ηλεκτρόλυση: Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται για εξαιρετικά αντιδραστικά μέταλλα όπως νάτριο, κάλιο, αλουμίνιο και μαγνήσιο. Δείτε πώς λειτουργεί:
* Το οξείδιο του μετάλλου διαλύεται σε λιωμένο άλας, δημιουργώντας έναν αγώγιμο ηλεκτρολύτη.
* Ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από τον ηλεκτρολύτη, προκαλώντας τη μεταναστευτική μεταναστεύση των μεταλλικών ιόντων στην κάθοδο (αρνητικό ηλεκτρόδιο) και κερδίζουν τα ηλεκτρόνια, μειώνοντάς τα στη μεταλλική μορφή.
* Τα ιόντα οξυγόνου μεταναστεύουν στην άνοδο (θετικό ηλεκτρόδιο) και οξειδώνονται, σχηματίζοντας αέριο οξυγόνου.
* Μείωση άνθρακα: Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται για μέτρια αντιδραστικά μέταλλα όπως ο σίδηρος, ο ψευδάργυρος και ο χαλκός.
* Το οξείδιο του μετάλλου θερμαίνεται με αναγωγικό παράγοντα, τυπικά άνθρακα (οπτάνθρακα) ή μονοξείδιο του άνθρακα.
* Ο άνθρακας αντιδρά με το οξυγόνο στο οξείδιο, σχηματίζοντας διοξείδιο του άνθρακα (CO2) ή μονοξείδιο του άνθρακα (CO), αφήνοντας πίσω του το καθαρό μέταλλο.
Παράδειγμα:Fe2O3 (οξείδιο του σιδήρου) + 3CO (μονοξείδιο του άνθρακα) → 2fe (σίδηρος) + 3CO2 (διοξείδιο του άνθρακα)
* Μείωση υδρογόνου: Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται για λιγότερα αντιδραστικά μέταλλα όπως το βολφράμιο και το μολυβδαίνιο.
* Το οξείδιο του μετάλλου θερμαίνεται με αέριο υδρογόνου.
* Το υδρογόνο αντιδρά με το οξυγόνο στο οξείδιο, σχηματίζοντας νερό, αφήνοντας πίσω του το καθαρό μέταλλο.
Παράδειγμα:WO3 (οξείδιο βολφραμίου) + 3Η2 (υδρογόνο) → W (βολφραμίου) + 3H2O (νερό)
* Χημική μείωση: Ορισμένα μέταλλα, όπως το τιτάνιο, μπορούν να εξαχθούν χρησιμοποιώντας έναν χημικό παράγοντα αναγωγής όπως το μαγνήσιο.
* Το οξείδιο του μετάλλου θερμαίνεται με τον αναγωγικό παράγοντα και συμβαίνει μια αντίδραση που έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση του οξειδίου του μετάλλου στο μέταλλο.
Παράδειγμα:TiO2 (οξείδιο του τιτανίου) + 2 mg (μαγνήσιο) → Ti (τιτάνιο) + 2MGO (οξείδιο μαγνησίου)
Σημαντικές εκτιμήσεις:
* Μεταλλική αντιδραστικότητα: Η αντιδραστικότητα του μετάλλου παίζει σημαντικό ρόλο στον προσδιορισμό της μεθόδου εξαγωγής. Περισσότερα αντιδραστικά μέταλλα απαιτούν ισχυρότερες μεθόδους μείωσης όπως η ηλεκτρόλυση.
* Οικονομική βιωσιμότητα: Το κόστος της διαδικασίας είναι επίσης ένας κρίσιμος παράγοντας. Η μείωση του άνθρακα είναι γενικά φθηνότερη από την ηλεκτρόλυση, αλλά μπορεί να μην είναι κατάλληλη για όλα τα μέταλλα.
* Περιβαλλοντικές επιπτώσεις: Πρέπει επίσης να λαμβάνεται υπόψη οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις της διαδικασίας εξαγωγής. Ορισμένες μέθοδοι, όπως η ηλεκτρόλυση, μπορούν να είναι πιο φιλικές προς το περιβάλλον από άλλες.
Εκτός από τα παραπάνω, χρησιμοποιούνται επίσης συγκεκριμένες τεχνικές ανάλογα με το μέταλλο και το μεταλλεύμα του:
* Smelting: Πρόκειται για μια διαδικασία υψηλής θερμοκρασίας που χρησιμοποιείται για την εξαγωγή μετάλλων από τα μεταλλεύματα τους. Συχνά περιλαμβάνει την τήξη του μεταλλεύματος με ροές (χημικές ουσίες που βοηθούν στην απομάκρυνση των ακαθαρσιών) και μειώνοντας τους παράγοντες.
* Απόδειξη: Αυτό συνεπάγεται τη διάλυση του μετάλλου από το μετάλλευμα χρησιμοποιώντας χημικό διαλύτη.
* Υδρομεταλλαγή: Αυτό περιλαμβάνει διάφορες τεχνικές που περιλαμβάνουν υδατικές λύσεις για την εξαγωγή, τον καθαρισμό και την ανάκτηση μετάλλων.
Θυμηθείτε ότι η εξαγωγή μετάλλου από το οξείδιο του είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που συνεπάγεται προσεκτική εξέταση του συγκεκριμένου μετάλλου, της αντιδραστικότητάς του και των οικονομικών και περιβαλλοντικών επιπτώσεων.
