فيديو السؤال: تفسير السبب وراء الحاجة إلى استبدال المصعد في عملية هال-هيرولت الكيمياء

لماذا يجب استبدال الأقطاب الموجبة عادة في عملية هال-هيرولت المستخدمة في استخلاص الألومنيوم؟

٠٣:٤٧

‏نسخة الفيديو النصية

لماذا يجب استبدال الأقطاب الموجبة عادة في عملية هال-هيرولت المستخدمة في استخلاص الألومنيوم؟

الألومنيوم فلز نشط للغاية. ولهذا السبب، لا يمكن استخلاص الألومنيوم من خام الفلز عن طريق الاختزال باستخدام الكربون. إحدى الطرق الشائعة لاستخراج الفلزات الأقل نشاطًا هي تسخين خامات الفلزات مع الكربون. يختزل خام الفلز عادة ليكون فلزًّا منصهرًا، ويتأكسد الكربون مكونًا غاز ثاني أكسيد الكربون. لكن هذه العملية لن تنجح إذا كان خام الفلز المعني هو خام الألومنيوم. في هذه الحالة، لن يحدث أي تفاعل على الإطلاق. لذا، بدلًا من ذلك، يستخرج الألومنيوم من الألومينا باستخدام عملية تسمى التحليل الكهربي. التحليل الكهربي عملية كيميائية تمرر فيها الكهرباء عبر إلكتروليت، وهو ما يجعله يتفكك إلى العناصر المكونة له.

في عملية هال-هيرولت المستخدمة المستخدمة في استخلاص الألومنيوم، يحدث التحليل الكهربي في خلية إلكتروليتية. تتكون الخلية الإلكتروليتية من مهبط من الكربون، وهو القطب السالب في خلية التحليل الكهربي هذه، ويوجد أيضًا مصعد من الكربون. هذا المصعد هو القطب الموجب في الخلية. عندما تعمل الخلية، فإنها تكون مملوءة بإلكتروليت منصهر. يتكون الإلكتروليت المنصهر من الألومينا الذائبة في الكريوليت. والألومينا هو أكسيد الألومنيوم المنقى من خام الألومنيوم. وبما أن درجة انصهار الألومينا عالية جدًّا، يستخدم الكريوليت لخفض درجة الانصهار وتوفير الطاقة. ونتيجة لتفكك الألومينا، يتكون الألومنيوم المنصهر عند مهبط الكربون.

تتحرك أيونات الألومنيوم الموجبة الشحنة الموجودة في الإلكتروليت المنصهر باتجاه مهبط الكربون حيث تكتسب إلكترونات. يكتسب كل أيون ألومنيوم ثلاثة إلكترونات من المهبط ويتحول إلى ذرة ألومنيوم في عملية اختزال. وبما أن الخلية تعمل في درجات حرارة عالية جدًّا، يكون فلز الألومنيوم في حالة سائلة. يحتوي الإلكتروليت المنصهر أيضًا على أيونات أكسيد سالبة الشحنة. تتحرك أيونات الأكسيد هذه باتجاه مصعد الكربون وتفقد إلكترونات في تفاعل أكسدة. ومن ثم، ينتج غاز الأكسجين هنا. هذا يعني أنه ظاهريًّا، تكون نواتج هذه الخلية الإلكتروليتية هي الألومنيوم المنصهر عند المهبط، وغاز الأكسجين عند المصعد.

لكن هذه ليست الحقيقة الكاملة. بما أن مصعد الكربون يوجد في درجة حرارة عالية جدًّا، ونتيجة لتكون غاز الأكسجين هنا، يمكن أن يتحد العنصران لإنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون. يحترق مصعد الكربون فعليًّا في غاز الأكسجين الناتج هنا. وبما أن ثاني أكسيد الكربون ناتج غازي، فإنه يتطاير ببساطة من الخلية. ومع الوقت، يصبح مصعد الكربون أصغر فأصغر. هذا يعني أنه يلزم استبدال الأقطاب الموجبة أو المصاعد بصفة منتظمة.

إذن، إجابة السؤال «لماذا يجب استبدال الأقطاب الموجبة عادة في عملية هال-هيرولت المستخدمة في استخلاص الألومنيوم؟» هي بسبب استهلاك الأقطاب عند تفاعلها مع غازات المصعد الساخنة. إذن، العبارة «تستهلك الأقطاب متفاعلة مع غازات المصعد الساخنة»، هي الإجابة الصحيحة.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.