Основні електродні реакції

П. П. Федотов, що створив теорію електролізу, вважав, що первинним є розкладання глинозему, причому електродні реакції зводяться до наступного. На катоді: Аl3 ++ третій = Аl, на аноді: 2АlO33- – 6е = Аl2O3 + 1,5O2.

Вирізняється кисень взаємодіє з вуглецем анода, створюючи суміш СO2 і СО.

Ця точка зору Федотьева в основному приймається і в даний час, але з деякими корективами, витікаючими з сучасних уявлень про будову кріоліту-глиноземних розплавів.

Припустимо, що взаємодія глинозему з кріоліту призводить до утворення найпростішого типу ок-сіфторідних іонів – AlOF2- і може бути представлено реакцією

Na3AlF6 + Аl2O3 = 3NaAlOF2 = 3Na + + 3AlOF2-.

Як ми вже бачили, перенесення струму здійснюється майже повністю іонами Na +; розряду піддаються оксіфторідние комплексні іони.

Катодний процес можна представити реакцією 3AlOF2- + 6е = 2Аl + 6F- + АlO33-. (22)

Анодний процес: 3AlOF2- – 6е + 1,5с = 1,5СO2 + Аl3 + + 6F-. (23)

Розглянемо, які зміни відбудуться в аноліте і Католіт при проходженні 6 Фарадея електрики.

У Католіт в результаті перенесення струму накопичилося 6 іонів Na +, крім того від дисоціації 3NaAlOF2 залишилося 3 іона Na +. Зміна складу католіта зводиться до накопичення 6 молей фториду натрію і 1 благаючи алюмінату натрію: 9Na + + 6F- + AlO33- = 6NaF + Na3AlO3.

З аноліта в результаті перенесення пішло 6 іонів Na + і залишилося 6 іонів AlOF2-. Три з них розрядилися по реакції (23), три залишилися в аноліте. Разом з надлишковими іонами Аl3 + і F- виходять при розряді, ці оксіфторідние іони дають 4 благаючи фториду алюмінію і 1 моль глинозему: 3AlOF2- + 3Al3 + + 6F- = 4AlF3 + А12O3.

Таким чином, в результаті електролізу католіт стає більш «лужним», а анолит – більш «кислим». В умовах промислового електролізу відбувається енергійне перемішування католіта і аноліта, і склад електроліту майже вирівнюється:

6NaF + Na3AlO3 + 4AlF3 + Аl2O3 = 3Na3AlF6 + 2Al2O3. (24)

При пропущенні 6 Фарадея електрики в процесі було залучено 9 молей NaAlOF2 (3 на катоді і 6 на аноді). Для утворення такої кількості оксіфторідних комплексів знадобилося 3 благаючи глинозему. У результаті всіх процесів залишилося 2 благаючи глинозему, один розклався при електролізі.

Посилання на основну публікацію