shimidoon.ir

استخراج شیمیایی عناصر

در تعریف اولیه “اصطلاح اکسایش” به واکنشی نسبت داده می‌شود که طی آن یک عنصر در اثر ترکیب با اکسیژن به یک اکسید تبدیل می گردید، و منظور از کاهش، فرایند عکس اکسایش بود که طی آن اکسید یک فلز به فلز تبدیل می‌شد در حال حاضر این دو اصطلاح عمومیت بیشتری پیدا کرده‌اند و بر اساس انتقال الکترون و تغییر در عدد اکسایش مطرح می‌شوند،هرچند که دو اصطلاح اولیه هنوز به عنوان اساس بخش عمده‌ای از واکنش های شیمیایی صنعتی و شیمی آزمایشگاهی مد نظر قرار دارند.

کاهش شیمیایی

از بیش از109 سال قبل که تولید اکسیژن از آب از راه فتوسنتز به صورت یک فرآیند غالب در آمد این عنصر در شمار اجزای جو قرار گرفت و بسیاری از عناصر ها در شکل اکسید ساده خود مانند Fe2O3 اکسیدهای سه فازی پیچیده تر مانند FeTIO3در طبیعت یافت می شوند. البته در رگه های معدنی مناطقی که ته نشست ها در شرایط بدون آب و کم اکسیژن شکل می گیرند فلز سولفید ها نیز تشکیل می شوند استخراج فلز مس از سنگ معدن آن در دمای قابل دسترس در کوره های ابتدایی در ۶۰۰۰ سال قبل عملی گردید و فرایند “گداخت” که طی آن سنگ معدن با یک کاهنده مانند کربن گداخته میشود، کشف شد. در حال حاضر نیز از فرایند گداخت استفاده می شود ولی چون بسیاری از سنگ معدن های مهم فلز هایی که زود کاهش می یابند به صورت سولفید هستند ابتدا بخشی از سولفید  را با برشته کردن در هوا به اکسید تبدیل می کنند:

و به دنبال آن با فرایند گداخت فلز را تهیه می نمایند:

تهیه فلز هایی مانند آهن که دیر کاهش می یابند تا حدود سه هزار سال پیش که انسان به ایجاد دما های بالا دست یافت یعنی عصرآهن امکان‌پذیر نبود تا پایان قرن نوزدهم کربن به عنوان ماده ی کاهنده عمده مصرف می‌شد تهیه فلز هایی که برای تولید شان به دماهای بالاتری نیاز داشتند عملی نگردید هر چند که سنگ معدن آنها فراوان بود.

در قرن نوزدهم دستاورد بزرگ فنی که آلومینیوم را از یک فلز کمیاب به یک فلز عمده مورد استفاده در کارهای ساختمانی تبدیل کرد فرایند الکترولیز بود که طی آن یک واکنش غیر خود به خودی که کاهش سنگ های معدنی را نیز در بر می گرفت با عبور جریان الکتریکی عملی می شود دسترسی به نیروی الکتریکی به این دلیل که کوره های الکتریکی می‌تواند به دماهای خیلی بالاتر از دمای کوره های زغال سوز مانند کوره ذوب آهن برسد میدان عمل کاهش توسط کربن را گسترش داد بنابراین هر چند که در فرایند پیدجیون برای کاهش الکتروترمال منیزیم اکسید از کربن به عنوان ماده کاهنده استفاده می شود ولی فلز منیزیم از جمله فلزهای قرن بیستم به شمار می آید.