Química Tito e Canto - Vol. 2 - 5ª Ed. 2009

Moderna plus
Parte II
Unidade E
Capítulo 17 Celas eletrolíticas
química
química na abordagem
do cotidiano
2
tito
canto
1
informe-se sobre a química
Processo de Héroult e Hall
Hall (1863-1914).
Héroult (1863-1914).
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O alumínio metálico é preparado eletrolitica mente pelo processo Hall.
No século XIX, Charles Martin Hall era estudante de graduação do Oberlin
College, quando um de seus professores de Química o incentivou a tentar
encontrar um método para a produção de alumínio que fosse prático em
escala industrial (na metade do século XIX, o alumínio era vendido por mais
de mil dólares o quilograma e era largamente usado como metal precioso
em joalheria etc.). Hall teve o pressentimento de que a eletrólise deveria
servir e, embora nada conhecesse sobre potenciais de redução ou mesmo
da existência de íons (ainda não se sabia da existência deles), ele conhecia
o trabalho de Faraday sobre a eletrólise. Porém, Hall logo descobriu que a
eletrólise de soluções aquosas de sais de alumínio produzia somente hidrogênio
no cátodo.
Uma segunda possibilidade, a eletrólise da alumina fundida, A, 2 O 3 , foi rejeitada
devido ao alto ponto de fusão desse composto (2.045 °C). Hall, então,
pensou num solvente não aquoso para o A, 2 O 3 e ocasionalmente acertou
ao escolher a criolita (do grego, “pedra congelada”), um mineral encontrado
na Groenlândia, que parece gelo (daí o seu nome), mas se funde a 950 °C.
Criolita é hexafluoroaluminato de sódio, Na 3 A,F 6 , e quando fundida dissolve
A, 2 O 3 . Hall montou uma espécie de laboratório num barracão de madeira
da família e, em 1886, menos de um ano depois de formado, ele conseguiu
eletrolisar uma solução de alumina em criolita fundida formando alguns
glóbulos brilhantes de alumínio.
Por coincidência, o mesmo processo foi descoberto uma semana depois
por Paul Héroult na França. Na Europa é usualmente conhecido como processo
Héroult. (Também por coincidência, ambos nasceram no mesmo ano,
1863, e morreram no mesmo ano, 1914.)
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fabio colombini
Alumínio líquido saindo do
compartimento onde foi produzido por
eletrólise ígnea.
Nos ânodos de grafite há formação de uma mistura de produtos in cluindo
O 2 e F 2 . Esses gases são muito reativos, especialmente a temperaturas elevadas,
e então os ânodos são gradualmente corroídos e devem ser substituídos periodicamente.
O alumínio fundido, formado no cátodo e retirado pelo fundo
da cela, é moldado em lingotes. Para se obter 1 t de alumínio necessita-se, em
média, de 2 t de alumina (a partir de 4 a 5 t de bauxita), 50 kg de criolita e 0,6 t
de carvão para os eletrodos.
A maior parte da criolita usada no processo Hall é produzida sinteticamente.
Na realidade, hoje em dia são usadas outras substâncias como
substitutos da criolita. Esses materiais permitem operações em temperaturas
ainda mais baixas e são menos densos que a criolita usada por Hall.
A densidade mais baixa da mistura eletrolítica permite uma operação mais
fácil do alumínio fundido.