Электролиз расплавленных солей

Металлы, для восстановления окислов которых углеродом требуются слишком высокие температуры, а также металлы, образующие летучие соединения и карбиды, получают электролизом расплавленных солей преимущественно из галогенидов.

Примером тому щелочные и щелочноземельные металлы, магний и алюминий: все они обладают большим сродством к кислороду, а при высоких температурах интенсивно испаряются в виде элементов или соединений, либо образуют карбиды. Наиболее удобны хлориды и фториды, которые сравнительно дешевы и дают легкоплавкие смеси с температурами плавления ниже 1000° С.

Получение магния электролизом

Для электролиза используют природные хлориды либо окислы или карбонаты, которые предварительно переводят в хлориды действием хлора и углерода:

MgCО₃ + Сl₂ + С = MgCl₂ + СO₂ + СО.

Расплавленный хлористый магний при температуре около 700° С подвергают электролизу. В расплаве эта соль состоит из ионов Mg²⁺ и Сl^—. На катоде ионы магния приобретают два электрона и восстанавливаются до металла. Температура плавления магния 651° С, поэтому он получается в жидком состоянии и всплывает над менее плотным электролитом:

Mg²⁺ + 2е → Mg.

На другом электроде — аноде — окисляются ионы Сl^—, они отдают два электрона, превращаясь в молекулы газообразного хлора.

Получение алюминия электролизом

Алюминий получают электролизом окиси, растворенной в расплавленном криолите Na₃AlF₆. В этом расплаве Al₂O₃ при температуре около 1000° С диссоциирует, подобно соли, растворенной в воде:

Аl₂O₃ ⇄2 Аl₃+ + 3O^2-.

На катоде получают жидкий алюминий

4Аl³⁺ + 12е →2Аl,

а на аноде выделяется кислород

6O^2-₂— 12е →3O₂.

Суммарно

2Аl₂О₃ % 4Аl + 3О₂ + 2ΔZ⁰,

где ΔZ⁰— работа электрического тока, кВт•ч/моль.

Криолит служит только растворителем и при электролизе не расходуется.

Подобно магнию, из хлоридных и фторидных расплавов получают щелочные металлы и кальций, для восстановления последнего углеродом потребовалась бы температура выше 1800° С

Статья на тему Электролиз расплавленных солей