Elektroliz Nedir? Alüminyum Elektrolizi

0

Elektroliz nedir, nasıl yapılır? Alüminyumun elektroliz yoluyla elde edilmesi, elektrolizi ile ilgili bilgi.

Advertisement

Elektroliz Nedir? Alüminyum Elektrolizi

Elektroliz, içinden elektrik akımı geçtiği zaman bir cismin kimyasal olarak ayrışmasıdır. Meselâ suyun içerisinden elektrik akımı geçirildiği zaman su, kendisini bileştiren iki elemana —hidrojen ve oksijene— ayrılır İçinden elektrik akımı geçirilen herhangi bir eriyiğin parçalanması olayı, bazı madenlerin cevherlerinden ayrılması işinde kullanılır. Meselâ bir alüminyum cevheri olan alüminyum oksidinden alüminyum madeni bu şekilde elde edilebilir. Alüminyum oksidi içerisinden bir elektrik akımı geçmesiyle, tıpkı suyun hidrojenle oksijene ayrılması gibi, alüminyum oksidi de alüminyumla oksijene ayrılır.

Eğer eriyiğin birbirinden ayrılan kısımları, meselâ şekerle tuz karışımında olduğu gibi, aynı yerde kalmış olsalardı elektroliz olayının hiç bir faydası olmazdı. Fakat böyle olmaz. Suyun içerisinden bir elektrik akımı geçtiği zaman hidrojen, eiektrik kaynağının negatif ucuna bağlı olan tele yahut elektroda (katoda), oksijen ise pozitif elektroda (anoda) doğru gider. Buna benzer şekilde alüminyum oksidi içerisinde elektroliz meydana geldiği zaman açığa çıkan alüminyum katoda, oksijen ise anoda doğru gider. Pratikte yapılan işler biraz daha karışık olmakla beraber, alüminyum gibi, başka bazı madenlerin de arıtılmasında faydalanılan basit teori bundan ibarettir.

Alüminyumun Elde Edilmesi Alüminyum dünyanın kabuğunun hemen hemen onda birini teşkil eden bol bulunur bir madendir. Alüminyum, alümin denilen oksit halinde birçok silikatlı kayaların ve killerin içerisinde vardır, fakat miktarı alüminyumun ekonomik olarak elde edilmesine yeterli değildir Bu madenin başlıca kaynağı içindeki alümin miktarı çok yüksek (meselâ % 60’tan fazla) olan boksit cevheridir. Boksitlerin bileşimi bulunduğu yere göre çok değişiktir, fakat başlıca katıklı alüminden, genellikle hidratlı (su ile birleşmiş) ve içinde katık olarak demir oksidi ve silis bulunan alüminden ibarettir. Alüminyumu çıkarmak için ilk adım saf alümin elde etmek üzere boksidin arıtılmasıdır; alüminyum madeni elektroliz vasıtasıyla oldukça saf bir şekilde doğrudan doğruya bu alüminden elde edilebilir. Önce öğütülen boksit cevheri (kil ve başka yabancı cisimlerden ayırmak için) yıkanır ve kurutulur, sonra üzerine buhar basıncı altında sıcak sodyum hidroksit püskürtülür. Bu işlem esnasında boksidin içerisindeki alüminyum oksit çözünür ve suda eriyebilen sodyum alüminat meydana gelir. Cevherdeki demir ve titanyum gibi başka katıklar çözülmez ve eriyik süzülerek ayrılabilir. Eriyikteki sodyum alüminat büyük «çökelti» depolarına pompalanır; burada sıcak sıvı yavaş yavaş soğur. Çökeltme erimiş katıların eriyikten ayrılması için kullanılan bir metottur. Sıcak sıvılar genellikle soğuk oldukları zamankinden daha çok miktarda cisim eritebilir. Sıcak eriyik doymuş ise (yani en çok eritebileceği kadar cismi eritmiş ise) ve soğutulursa içerisinde daha az miktarda cismi tutabilir. Erimiş halde daha fazla kalamayan cismin fazlası katı olarak çöker. Soğutma depolarında sodyum alüminat da bu şekilde çökertilir. Yalnız burada ufak bir fark vardır, depoya biraz alüminyum hidroksit konur ve bu şekilde çökelme hızlandırılır. Eriyikten meydana gelen katı kristalleri alüminyum hidroksitten ibarettir.

Alüminyum elde etmek için ikinci adım alümini (alüminyum oksidini) hidroksit haline getirmektir. Alüminyum hidroksit uzun, döner fıçılarda ısıtılır. Bundan maksat kristallerde kalan suyu çıkarmaktır, buna kireçsileme denir. Bu işlem sonunda elde edilen şey beyaz bir tozdan ibaret olan alümindir.

Advertisement

Alüminyumun elde edilmesinde son adım olan elektroliz yoluyla alüminyum oksidinden alüminyum çıkarılması işlemi en pahalı olan adımdır, çünkü çok fazla elektrik gücü isteyen elektriksel bir işlemdir. Onun için bu madeni arıtan fabrikalar genellikle elektriğin oldukça ucuza mal edildiği yerlerde kurulmuştur. Alümin, erimiş kriyolit ile birlikte küçük «fırın» lara yahut banyolara konur (bir fabrikada bunlardan 1500 tane kadar bulunabilir) Kriyolit, boksit kadar çok tanınmış olmayan başka bir alüminyum bileşimidir. Kriyolit ısınıp eridiği zaman, tıpkı tuzun suda eridiği gibi alümini eritir. Ergimiş kriyolit içindeki alümin eriyiği elektrik akımını geçirir. Aslında «fırın», katot (negatif levha) olarak çalışan karbonla sıvanmış, çelikten bir banyo ile anodu (pozitif bağlantıyı) teşkil etmek üzere banyodaki sıvı ile temasta bulunan karbon çubuklardan ibaret bir elektrik pili gibidir. Karşısından yaklaşık olarak 6 volt altında şiddetli bir akım geçirilir ve bu akım cisimleri parçalayarak elektroliz diye bilinen olayı meydana getirir. Karşısından akım geçmesi büyük bir ısı meydana getirerek sıcaklığı yaklaşık olarak 1000°Cde tutar. Ergimiş alüminyum fırının dibinde, katotta toplanır, zaman zaman dışarı alınır. Elektroliz esnasında açığa çıkan oksijen kızgın halde bulunan karbon anotlara gelerek karbon monoksit teşkil eder. Bu gaz sıvının yüzeyine çıkınca yanarak karbon dioksit haline gelir ve duman olarak çıkar. Teorik olarak bu işlem esnasında sadece alümin kullanılmış olması gerekirse de aslında biraz da kriyolit kaybolur ve yerine konması gerekir. Kullanılan elektrik miktarı çok fazladır. Alüminyum hafif, ve bilhassa başka madenlerle alaşım yapıldığı zaman oldukça sağlam bir madendir. Uçak parçaları, mutfak eşyası ve daha birçok taşıt ve makine parçaları yapımında kullanılır. Arı haldeyken alüminyum iyi bir elektrik iletkenidir ve bu sebeple çok defa elektrik nakil hatlarında (genellikle çelik bir göbeğin etrafında olmak üzere) kullanılmaktadır. Paslanmadığı için alüminyumun inşaatta, damlarda, pencere doğramalarında ve daha birçok yerlerde kullanılmaya elverişli olduğu anlaşılmıştır.


Leave A Reply