IL PRINCIPIO CHIMICO
Un principio chimico che può essere correlato allo strumento in esame è il processo di Hall-Héroult legato alla produzione dell’alluminio, uno dei principali materiali utilizzati per la costruzione del gravimetro. Si tratta dell’unico processo industriale utilizzato per la produzione dell’alluminio primario. Consiste nella dissoluzione di allumina in un bagno di criolite fusa, con la formazione di un sale fuso che viene sottoposto a elettrolisi per ottenere il materiale finale. Questo processo fu messo a punto in maniera indipendente e simultanea nel 1886 da due chimici, lo statunitense Charles Martin Hall e dal francese Paul Héroult. L’anno successivo venne aperto il primo impianto per la produzione su larga scala a Pittsburgh.
Il processo può essere analizzato più nel dettaglio. Si produce inizialmente criolite sintetica tramite la seguente reazione:
Al2O3 + 12HF + 6NaOH → 2Na3AlF6 + 9H2O
Successivamente si esegue la riduzione del metallo in una cella elettrolitica utilizzando come elettrolita una miscela di criolite 80% / allumina 10% più altri fondenti, necessari a causa dell’alto punto di fusione dell’allumina. Durante il processo l’alluminio metallico, fuso, viene spillato dal fondo della cella elettrolitica mentre dall’alto si introduce altra allumina da convertire.
Gli elettrodi usati nell’elettrolisi della bauxite sono entrambi di carbonio: la reazione del catodo è la seguente:
Al3+ + 3e− → Al
Gli ioni di alluminio vengono ridotti, l’alluminio metallico affonda nella miscela fusa e può essere separato. All’anodo si ha invece l’ossidazione dell’elettrodo di carbonio per formare anidride carbonica:
2O2− + C → CO2 + 4e−
All’anodo si ha quindi il consumo di carbone per elettrodo, che si trasforma in anidride carbonica. La reazione complessiva che ha luogo all’interno della cella elettrolitica è:
2Al2O3 + 3C → 4Al + 3CO2
A causa delle grandi quantità di energia necessaria per questo processo, le fabbriche di alluminio hanno una propria centrale elettrica nelle vicinanze.
Fonti: https://ilblogdellasci.wordpress.com/tag/hall-heroult/
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