Извлечение металлов

Извлечение металлов первой и второй групп периодической системы Д. И. Менделеева осуществляется с помощью электролиза из расплавленных галогенидов этих металлов. Например, натрий получают электролизом расплавленного хлорида натрия в электролизере Даунса, магний – электролизом хлорида магния, который в свою очередь получают из доломита и морской воды.

Таблица 1

Получение натрия

Получение натрия из хлорида натрия в промышленности осуществляется с помощью электролизера Даунса. Это цилиндрический стальной электролизер, в котором электролиз расплавленного хлорида натрия проводится между расположенным в центре графитовым анодом и круговым стальным катодом. Хлорид натрия плавится при 800^оС. При такой температуре стальной электролизер быстро коррозирует. Кроме того, часть натрия, образующегося при электролизе, растворяется в расплавленном электролите. Это превращает электролит в металлический проводник, в результате чего приостанавливается электролитическое разложение. Поскольку хлорид кальция снижает температуру плавления приблизительно до 600^оС, то для поведения электролиза используется электролит, который содержит 40 % хлорида натрия и 60 % хлорида кальция.

Электролизер Даунса работает в следующем режиме: сила тока − 30000 А; напряжение − 7 − 8 В. В нем осуществляются следующие электродные процессы:

К^- Na⁺ + ē = Na^o

А⁺ 2Cl^- _(ж) – 2e = Cl_{2 (г)}

Таким образом, уравнение электролиза расплава хлорида натрия можно представить следующим образом:

2Na⁺Cl^- = 2Na^o + Cl₂^о

Жидкий натрий и хлор поднимаются на поверхность электролита. Поскольку они реагируют между собой, то их разделяют специальной стальной сеткой.