Metode industriale de obținere a potasiului și sodiului

Sodiul (Na) și potasiul (K) nu pot fi găsite în stare liberă în natură. Aceste metale alcaline sunt similare în ceea ce privește proprietățile fizice și sunt constituenți ai diferiților compuși, de exemplu, clorura de sodiu, care formează depozite de săruri de rocă în Donbass, Solikamsk, Sol-Iletsk și alte locuri, precum și conținute în apa de mare. Să analizăm modul în care sodiul și potasiul sunt obținute în industrie.

Prin ce metodă sunt obținute potasiul și sodiul?

Na și potasiul sunt obținute prin două metode:

1. Reducerea din oxizi a acestor metale alcaline.
2. Electroliza hidroxizilor topiți.

La scară industrială, cea de-a doua metodă este predominant utilizată pentru obținerea Na și a potasiului.

Obținerea potasiului și a sodiului în industrie: caracteristicile procedeelor

Așadar, cum se obține potasiul în industrie? Prima metodă constă în reducerea acestui metal alcalin din hidroxid topit K sau clorură de potasiu Na, conform acestei formule:

Rezultatul este un aliaj Na — K, pentru separarea căruia se utilizează distilarea.

Potasiul se obține, de asemenea, prin metoda de topire electrolitică a clorurii K — carbonatului K. Procedeul presupune, în etapa finală, distilarea potasiului din aliajul de plumb.

A treia metodă este reducerea NaCl prin încălzire în vid într-un cuptor cu siliciu, aluminiu și carbură de calciu:

Acesta este modul în care are loc producția de potasiu în industrie. Metalul alcalin rezultat este extras din zona de reacție sub formă de vapori, ceea ce determină o deplasare spre dreapta a echilibrului chimic. K rezultat este depozitat într-un vas închis sau într-un recipient metalic închis ermetic sub parafină pentru a-și păstra proprietățile chimice și fizice.

Acum știți cum se obține potasiul și rămâne să analizăm metodele de obținere a Na:

1. Electroliza topiturilor care conțin clorură de sodiu — în acest proces Na este eliberat la catod (fier) și Cl la anod (grafit). Designul electrolizorului (diafragma care separă spațiul catodic de cel anodic) exclude interacțiunea dintre clorul și Na format în timpul electrolizei. În mod interesant, nu este posibilă utilizarea NaCl pur ca materie primă, deoarece diferența de temperatură de topire dintre clorul de sodiu (801) și Na (883) este minimă. În plus, presiunea vaporilor saturați de sodiu în timpul topirii NaCl este apropiată de presiunea atmosferică, ceea ce determină pierderi mari de sodiu prin evaporare. Folosind temperaturi ridicate, este imposibil să se obțină Na fără pierderi, din cauza dizolvării sale în NaCl. Prin urmare, la clorura de sodiu se adaugă sare pentru a scădea punctul de topire al încărcăturii sub 600 de grade Celsius. Se utilizează mai frecvent o topitură care conține 40 % NaCl și CaCl pentru a se topi la cinci sute optzeci de grade Celsius.
2. Electroliza topiturii de hidroxid de sodiu. Acest proces se desfășoară după cum urmează: la catod (fier) are loc o eliberare de sodiu metalic, iar la anod (nichel) — reacțiile corespunzătoare (anod: 4OH — — 4e — →O₂+2Н₂O; catod: Na + +le — →Na). Avantajul metodei este temperatura scăzută de producere a Na (350 grade Celsius) și posibilitatea de a obține acest metal alcalin cu o puritate ridicată. Dezavantajul metodei este reprezentat de materiile prime scumpe.

Na se depozitează în vase închise ermetic sau în recipiente metalice închise ermetic sub un strat de parafină.

Obținerea potasiului în industrie diferă de metodele utilizate pentru formarea sodiului din cauza reactivității ridicate a primului la temperaturi ridicate — există o oxidare puternică de către oxigen, care este dizolvat în topitură.