Πώς χρησιμοποιούνται οι οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις για την απόκτηση καθαρών μετάλλων;

Οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής είναι ζωτικής σημασίας για την απόκτηση καθαρών μετάλλων από τα μεταλλεύματα τους, τα οποία είναι φυσικά απαντώμενες ενώσεις που περιέχουν μέταλλα. Η διαδικασία περιλαμβάνει δύο βασικά βήματα:

1. Μείωση:

* Τα ορυκτά είναι συνήθως οξείδια: Τα περισσότερα μεταλλικά μεταλλεύματα βρίσκονται ως οξείδια, πράγμα που σημαίνει ότι περιέχουν μεταλλικό κατιόν που συνδέονται με ανιόντα οξυγόνου.

* Η μείωση του παράγοντα αφαιρεί το οξυγόνο: Ένας αναγωγικός παράγοντας χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση του οξυγόνου από το οξείδιο του μετάλλου. Οι συνήθεις παράγοντες αναγωγής περιλαμβάνουν άνθρακα (με τη μορφή οπτάνθρακα) και υδρογόνου.

* Το μέταλλο σχηματίζεται: Το οξυγόνο συνδυάζεται με τον αναγωγικό παράγοντα, αφήνοντας πίσω του το καθαρό μέταλλο.

Παράδειγμα:

* Μείωση σιδηρομεταλλεύματος (Fe₂o₃): Το σιδηρομετάλλευμα (αιματίτης) μειώνεται χρησιμοποιώντας άνθρακα σε υψικαμίνου.

* αντίδραση: Fe₂o₃ + 3c → 2fe + 3co

2. Διύζιση:

* Οι ακαθαρσίες παραμένουν: Ακόμη και μετά τη μείωση, το μέταλλο μπορεί να περιέχει ακαθαρσίες.

* ηλεκτρόλυση ή άλλες τεχνικές: Η διύλιση περιλαμβάνει περαιτέρω καθαρισμό χρησιμοποιώντας μεθόδους όπως η ηλεκτρόλυση, η οποία χρησιμοποιεί ένα ηλεκτρικό ρεύμα για να διαχωρίσει το μέταλλο από τις ακαθαρσίες.

Παράδειγμα:

* Ηλεκτρολυτική διύλιση του χαλκού: Ο ακατέργαστος χαλκός διαλύεται σε ένα όξινο διάλυμα και στη συνέχεια ηλεκτρολυμένη, με αποτέλεσμα τον καθαρό χαλκό στην κάθοδο.

Ακολουθεί μια κατανομή του τρόπου με τον οποίο εμπλέκονται οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής σε κάθε βήμα:

μείωση:

* Οξείδιο του μετάλλου μειώνεται: Το μέταλλο στο μετάλλευμα βρίσκεται σε υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης (θετική φόρτιση). Ο αναγωγικός παράγοντας δωρίζει ηλεκτρόνια, μειώνοντας την κατάσταση οξείδωσης του μετάλλου και σχηματίζοντας το καθαρό μέταλλο.

* Ο παράγοντας μείωσης είναι οξειδωμένη: Ο αναγωγικός παράγοντας χάνει ηλεκτρόνια και οξειδώνεται.

ραφιναρίσματος:

* ηλεκτρόλυση: Η ηλεκτρόλυση συχνά περιλαμβάνει οξείδωση της μεταλλικής ανόδου (ακάθαρτο μέταλλο) και μείωση του μεταλλικού κατιόντος στην κάθοδο, με αποτέλεσμα την εναπόθεση καθαρού μετάλλου.

Συνοπτικά, οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής είναι απαραίτητες για την εξαγωγή και τον καθαρισμό των μετάλλων. Παρέχουν τα μέσα για την απομάκρυνση του οξυγόνου από τα μεταλλικά οξείδια και την περαιτέρω βελτίωση του μετάλλου για να επιτύχουν υψηλή καθαρότητα.