Metallide saamine maagist

10. klass > Keemia > 2. Metallid

Metalle toodetakse redutseerides neid metalli maakidest. Metalli maagid on mineraalid (enamasti metallioksiidid või metallisoolad), millest toodetakse metalle. Metallide tootmisega tegelevat tööstusharu nimetatakse metallurgiaks.

Rauamaak

Rauamaak

Metallide redutseerimiseks maakidest kasutatakse redutseerijatena enamasti vesinikku, sütt, süsinikmonooksiidi või mõnd aktiivset metalli. Samuti on võimalik metalle toota elektrolüüsil – lagundades metalli maaki elektrivooluga. Metalli tootmise käigus maagis olevad metalli ioonid liidavad elektrone ning neist tekivad puhtad metallid

Mn+ + ne = M

Enne metalli maagi redutseerimist tuleb maagiga läbi viia veel mitmeid teisi protsesse. Kõigepealt on vaja maaki rikastada, mis tähendab seda, et maagist eraldatakse muud lisandid, et saada võimalikult puhas metalli maak. Kuna kõige kasulikum on toota metalle nende oksiididest, siis viiakse rikastatud maagiga läbi särdamine – metallimaagis sisalduvad soolad muudetakse oksiidiks (soolad reageerivad hapnikuga kõrgel temperatuuril). Alles seejärel viiakse läbi redutseerimine. Peale redutseerimist tuleb saadud metallid veel puhastada, ehk rafineerida. Üks peamisi redutseerijaid, mida metallide tootmisel kaustatakse on süsinik. Metallide tootmisel kasutatavat süsinikku nimetatakse koksiks. Protsessi käigus põleb süsinik algul süsinikdioksiidiks, kuid redutseerub söe toimel süsinikmonooksiidiks, mis metallimaagist metalli välja tõrjub.  Rauamaagi redutseerimisel koksiga toimub järgmine keemiline reaktsioon.

Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2

Raua tootmise skeem

Raua tootmise skeem

Paljusid keskmise aktiivsusega metalle (mangaan, kroom, tsink, jt) ei ole võimalik süsinikuga redutseerida, vaid nende metallide tootmiseks kasutatakse mõnda aktiivset metalli. Alumiinium on peamine aktiivne metall, mida metallide tootmisel kasutatakse. Seda protsessi, kus metalli redutseerimiseks kaustatakse alumiiniumit nimetatakse aluminotermiaks. Aluminotermiliselt toodetakse peamiselt vanaadiumi.

3V2O5 + 10Al → 5Al2O3 + 6V

Väga puhaste metallide tootmiseks kasutatakse redutseerijana vesinikku, kuna sellisel juhul ei jää redutseerijast metalli hulka mingit jääki – vesinik oksüdeerub veeks.

MnO2 + 2H2 = Mn + 2H2O

Väga aktiivseid metalle (leelismetallid ja leelismuldmetallid) toodetakse elektrolüüsil nende metallide sooladest. Elektrolüüs viiakse läbi sulas olekus oleva soolaga. Näiteks naatriumi toodetakse sula naatriumkloriidi elektrolüüsil.

9

Naatriumkloriidi elektrolüüsi skeem

Naatriumkloriidi elektrolüüsi skeem

 

Näita lisainfot
Peida lisainfo