Aluminio - Eletroquimica

INTRODUÇÃO

Para que se tenha o alumínio na forma em que conhecemos, o mesmo passa por diversos tipos de transformações químicas importantes, compreender essa importância quando ocorre a migração de elétrons em um processo de oxidação, reconhecer a necessidade dos potenciais de redução (oxidação) das substancias é essencial para esse conhecimento. O uso cada vez maior de produtos de alumínio prova de sua importância para a vida moderna está relacionado às suas propriedades naturais, como leveza, resistência à corrosão e alta condutividade térmica, que justificam a intensiva utilização do metal em embalagens, utensílios domésticos, construção civil, entre outros.

ELETROQUÍMICA

A eletroquímica estuda a transformação de energia química em energia elétrica e vice-versa. Essa transformação se dá através das reações químicas entre os elementos presentes na reação, onde um perde elétrons e o outro ganha. Todos os processos envolvem reações de oxirredução.

Reações de Oxirredução são aquelas que mudam o número de oxidações dos elementos da maneira em que vão ocorrendo. Também podemos dizer que a reação de oxirredução ocorre quando há transferências de elétrons.

Já sabemos que os metais não são encontrados puros na natureza, é necessário que sejam extraídos e depois purificados para que sua obtenção seja livre de impurezas.

O alumínio se obtém através de um processo com três etapas, tendo como base a bauxita: Mineração, Refinaria e Redução.

• Mineração: Ao retirar a bauxita que é extraída da natureza se obtém através dela a Alumina que possui fórmula Al2O3.

• Refinaria: A alumina precisa ser purificada, onde então ela é dissolvida em soda caustica e depois por uma filtração, onde o resultado é um pó branco que passa para próxima etapa.

• Redução: Nessa etapa que se permite adquirir o alumínio através de eletrólise.

O processo eletrólise é muito usado, em razão da economia e eficiência desse método. A eletrólise ocorre na presença de eletrodos, esses são denominados de cátodo e ânodo.

• Cátodo: É o eletrodo negativo que atrai cátions, e é nele que ocorre a redução do cátion.

• Ânodo: O eletrodo positivo que atrai ânions e, por isso, é aqui que se dá a oxidação do ânion.

Para promover a redução da alumina é necessário que a passagem de corrente elétrica na célula eletrolítica ocorra, decantando o alumínio metálico no fundo da célula e o oxigênio liberado reage com o ânodo de carbono, formando dióxido de carbono. O metal ainda não está puro, pois o mesmo deverá ser separado por eletrólise no estado fundido. Isso é capaz através do processo de Hall-Héroult que tem como seus patenteadores Charles Martin de Oberlin e Paul L. T. Héroult de França, onde a alumina (Al2O3) é colocada dentro da célula eletrolítica, e dissolvida em um eletrolítico fundido, a criólita (Na3AlF6) que reduz a temperatura de fusão da mistura da Al2O3 de 2000°C para 1000°C, o cadinho que é de ferro e revestido com carbono é quem armazena essa mistura e funciona como cátodo, ou eletrodo negativo. São suspensos sobre esse cadinho bastões de carbono que uma vez imersos na mistura atuam como ânodo, ou eletrodo positivo. Esse processo consiste na liberação de oxigênio na mistura o qual reage com ânodo de carbono para formar gás carbônico, enquanto isso o cátodo forma-se alumínio que precipita no fundo do cadinho.

Equações do processo:

Reação no Ânodo 3 O2- (l) → 3/2 O2 (g) + 6 é

Reação no cátodo 2 Al3+ (l) + 6 é → 2 Al (l)

Equação final 2 Al3+ (l) + 3 O2- (l) → 3/2 O2 (g) + 2 Al (l)

Atualmente há outras substâncias que facilitam a separação do alumínio, essas substâncias são substitutas da criólita que permitem temperaturas de operação menores, por serem menos densos se torna mais fácil esse processo de separação.

Entre o alumínio, a eletrólise e a engenharia