طرق استخلاص عناصر من القشرة الأرضية

أ.التحليل الكهربائي

تستخلص بعض العناصر من مركباتها عن طريق إمرار تيار كهربائي خلال محاليل أو مصاهير مركباتها .

مثال : يحضر الصوديوم والكلور بالتحليل الكهربائي لمصهور كلوريد الصوديوم.



يتجه أيون الصوديوم إلى المهبط ويحدث له اختزال بفعل الإلكترونات القادمة من البطارية .



نصف التفاعل / الاختزا
ل

يتجه أيون الكلوريد إلى المصعد ويحدث له تأكسد, وتتحد كل ذرتين منها لتكون جزيئاً من جزيئات الكلور


نصف التفاعل/ التأكسد



والإلكترونات الخارجة من المصعد تعود إلى البطارية مجدداً

يضرب نصف تفاعل الاختزال في (2) , ويجمع نصفي التفاعل :
استخلاص عناصر القشرة الأرضية 5.gif
يتم الحصول على العناصر بهذه الطريقة من مصاهير أو محاليل المركبات حتى تتحرك الأيونات نحو الأقطاب. من أهم المعوقات عند تحليل مصاهير المركبات ارتفاع درجات انصهار تلك المواد مما يزيد من كلفة تحضير العنصر ، وقد أمكن الحد من هذه المشكلة بإضافة مواد تؤدي إلى خفض درجات الانصهار. أمثلة: ـيضاف كلوريد الكالسيوم CaCl2 لخفض درجة انصهار كلوريد الصوديوم NaCl والمستخدم في تحضير الصوديوم. ـ يضاف الكريولايت Na3AlF6 وفلوريد الألومنيوم AlF3 لخفض درجة انصهار الألومينا Al2O3 والمستخدم في تحضير الألومنيوم.


الشكل التالي يمثل خلية داونز Downs Cell وهو الجهاز الذي يستخدم لتحضير الصوديوم في الصناعة من مصهور كلوريد الصوديوم المذاب في كلوريد الكالسيوم لخفض درجة الإنصهار.
ب.اختزال خامات العنصر بوساطة عناصر أخرى يمكن الحصول على عنصر قليل النشاط عن طريق اختزاله بعنصر آخر أقل نشاطاً . تذكر سلسلة النشاط من الصف التاسع:
استخلاص عناصر القشرة الأرضية 6.gif
مثال : يمكن الحصول على الرصاص من كبريتات الرصاص عن طريق اختزاله بفلز أكثر نشاطاً منه مثل الحديد أو الخارصين أو الألومنيوم وغيرها.
استخلاص عناصر القشرة الأرضية 7.gif
لاحظ من المعادلة السابقة أن الخارصين حل محل الرصاص ، لأن الخارصين أنشط من الرصاص ، وبذلك نقول أن الخارصين اختزل أيونات الرصاص . لماذا ? - اكتب معادلة تحضير الألومنيوم من خام الألومينا عن طريق اختزالة بالمغنيسيوم.
- اكتب معادلة تحضير القصدير من أكسيده Zn بوساطة الكربون.