Question

 'खालील परिच्छेदात दिलेली प्रक्रिया ओळखून ती दर्शविणारी नामनिर्देशित आकृती काढा : ॲल्युमिनाच्या वितळलेल्या मिश्रणाचे (द्रवणांक 2000°C) स्टीलच्या टाकीमध्ये विद्युत अपघटन केले जाते. या टाकीच्या आतील बाजूला ग्रॅफाईटचे अस्तर असते. हे अस्तर ऋणाग्राचे काम करते. वितळलेल्या अपघटंनी पदार्थात बुडविलेल्या कार्बन (ग्रॅफाईट) च्या कांड्यांचा संच धनाग्र म्हणून काम करतो. द्रवणांक 1000°C पर्यंत कमी करण्यासाठी मिश्रणामध्ये क्रायोलाईट (Na_3AlF_6) व फ्ल्युअरस्पार (CaF_2) मिसळले जाते.

Hint:

बॉक्साइट प्रक्रियेत क्रायोलाईट आणि फ्ल्युअरस्पारचा समावेश विद्युत अपघटनाच्या तापमानाचा कमी करण्यासाठी केला जातो, ज्यामुळे ऊर्जा खर्च कमी होतो.

Answer 1

आला! ही प्रक्रिया बॉक्साइट प्रक्रियेची (Hall-Héroult प्रक्रिया) एक आवृत्ती आहे. ह्या प्रक्रियेत मुख्यतः अल्युमिना (Al_2O_3) चे विद्युत अपघटन (electrolysis) केले जाते, जे मुख्यतः ॲल्युमिनियम धातू (Al) प्राप्त करण्यासाठी वापरले जाते. 1. विद्युत अपघटन: - ॲल्युमिनाचे वितळलेले मिश्रण (Al_2O+_3) 2000°C च्या उष्णतेवर स्टीलच्या टाकीमध्ये ठेवले जाते. - या टाकीच्या आतील बाजूला ग्रॅफाईटचे अस्तर असते, जे ऋणाग्र (cathode) म्हणून कार्य करते. - टाकीतील कार्बन (ग्रॅफाईट) कांड्यांचा संच धनाग्र (anode) म्हणून कार्य करतो.
2. द्रवणांक कमी करणे: - वितळलेल्या ॲल्युमिनाच्या द्रवणांक 2000°C च्या आसपास असतो, म्हणून ते अधिक कार्यक्षमतेने वितळवण्यासाठी मिश्रणामध्ये क्रायोलाईट (Na_3AlF_6) आणि फ्ल्युअरस्पार (CaF_2) मिसळले जाते. - हे पदार्थ द्रवणांक 1000°C पर्यंत कमी करण्यासाठी वापरले जातात, ज्यामुळे विद्युत अपघटनाची प्रक्रिया अधिक कार्यक्षम होईल आणि तापमान कमी ठेवता येईल.
3. विद्युत अपघटनाची प्रतिक्रिया: - ऋणाग्रावर (cathode), \text{Al}^{3+} आयन्स ग्रहण करून अल्युमिनियम धातू निर्माण होतो: \[ \text{Al}^{3+} + 3e^- \rightarrow \text{Al (liquid)} \] - धनाग्रावर (anode), ऑक्सिजन आयन्स वायू म्हणून निघतात: \[ 2\text{O}^{2-} \rightarrow \text{O}_2 (gas) + 4e^- \] - या प्रतिक्रियेमध्ये Al_2O_3 पासून अल्युमिनियम धातू प्राप्त होतो, आणि ऑक्सिजन गॅस वायू म्हणून बाहेर पडतो.
4. क्रायोलाईट आणि फ्ल्युअरस्पारचे महत्त्व: - क्रायोलाईट (Na_3AlF_6) आणि फ्ल्युअरस्पार (CaF_2) मिश्रणात मिसळले जातात कारण त्यांचा उद्देश द्रवणांक कमी करणे आणि विद्युत अपघटनाच्या कार्यक्षमतेत सुधारणा करणे आहे. यामुळे, कमी उष्णतेवर प्रक्रिया केली जाऊ शकते आणि ऊर्जा खर्च कमी होतो.
कृतीचा संक्षेप: 1. ॲल्युमिनाच्या वितळलेल्या मिश्रणाचे विद्युत अपघटन. 2. ग्रॅफाईट अस्तर - ऋणाग्र, कार्बन कांड्यांचा संच - धनाग्र. 3. क्रायोलाईट आणि फ्ल्युअरस्पारच्या मिश्रणाने द्रवणांक कमी करणे.