II. Существенную роль в промышленности играет также электросинтез

Назначение металлических покрытий металлами и сплавами

Лекция 12.

Производство алюминия

Современный способ получения алюминия, предложенный в 1887 г., одновременно во Франции (Эру) и США (Холл), основан на электролизе глинозема (Al ₂ O ₃), растворенного в криолите (Na ₃ AlF ₆), с использованием электродов из углеродистых материалов. При этом на катоде получают алюминий, а на аноде – кислород, который взаимодействует с углеродом анода, образуя смесь СО и СО ₂.

Электролиз чистого Al ₂ O ₃ оказался практически невозможным: чистый Al ₂ O ₃ неэлектропроводен и имеет температуру плавления 2050°С, тогда как алюминий кипит при 2500°С. В качестве электролита более приемлемым является расплавленный криолит (т.пл. 980°С). При растворении глинозема в криолите снижается температура расплава. Электролизом криолитглиноземного расплава (Na₃ AlF₆ + Al₂ O₃) получают алюминий-сырец, который затем очищают рафинированием. Для этого в качестве анода используют расплав алюминия, содержащий до 35% меди (для утяжеления расплава) и потому находящийся на дне электролизера. Производство Al – наиболее электроемкое электрохимическое производство.

8. Гальванотехника - нанесение покрытий в виде металлов и сплавов (гальваностегия) и изготовление металлических копий (гальванопластика). Эти процессы впервые осуществил российский ученый Якоби в 1836 г. В гальваностегии распространены электролитическое цинкование и кадмирование, лужение (покрытии оловом), свинцевание, меднение, хромирование, покрытие металлами группы железа и пр.

Электрохимические металлические покрытия широко используются с целью:

- получения на поверхности металла слоев, имеющих специальные функциональные свойства (например, повышение износостойкости для трущихся поверхностей);

- получение декоративных покрытий;

- в ремонтном производстве (восстановление деталей машин);

- защиты от коррозии;

- получения металлических порошков;

- применения в электронике и микроэлектронике (нанесения контактов, получения микроэлектронных схем и т.д.).

Оксидирование – процесс искусственного образования на поверхности металлов оксидов с целью защиты от коррозии, декоративной отделки, повышения сопротивления износу и др. Наибольшее распространение получило оксидирование алюминия и его сплавов, применяемых в качестве конструкционных материалов в самолетостроении, авиационном моторостроении и автомобилестроении, для изготовления различных изделий бытовой техники и др.

1. На катоде можно осуществлять восстановление двойных и тройных связей. При этом соединения с двойными связями способны вступать в реакции электрохимической димеризации.

2. Возможны реакции электрохимической гидроциклизации, катодного восстановления нитросоединений, нитрилов и др. веществ с различными функциональными группами.

3. Катодное отщепление галоидов от галоидорганических соединений.

На аноде:

1. Окисление органических веществ, реакции замещения или присоединения.

Например, фторирование:

2. Окисление карбоновых кислот, идущее с образованием свободных радикалов, которые после декабоксилирования димеризуются (синтез Кольбе).

Ограничением в использовании реакций электросинтеза органичесих соединений является недостаточная изученность механизма протекания реакций.

В промышленном масштабе реализовано получвение адиподинитрила из акрилонитрила (адиподинитрил является полупродуктом синтеза найлона и полиуретановых смол)

Дата добавления: 2014-01-06