抽出は、混合物から元素/化合物を分離するプロセスです。抽出の例としては、液液抽出、固相抽出などがあります。
リチウム (Li)、ナトリウム (Na)、カリウム (K)、ルビジウム (Rb)、セシウム (Cs)、フランシウム (Fr) はアルカリ金属です。これらの元素は、水素と共に、周期表の S ブロック にあるグループ 1 を形成します。アルカリ金属の抽出とは、鉱石からアルカリ金属を分離することを意味します。これは、通常の金属抽出方法では抽出できないため、複雑なプロセスです。
アルカリ金属の抽出が複雑なのはなぜですか?
アルカリ金属のいくつかの特性により、鉱石からの抽出が困難になります。
アルカリ金属は強力な還元剤であるため、塩化物や酸化物を還元して抽出することはできません。それらは本質的に非常に陽性であるため、それらの塩の水溶液から他の金属に置き換えることはできません。アルカリ金属の標準電極電位は水に比べてはるかに低く、陰極で水素を放出します。そのため、アルカリ金属も電気分解のプロセスでは抽出できません。陰極で水銀を使用する場合でも、陰極で堆積されるアルカリ法は水銀と結合してアマルガムを形成し、その抽出は再び複雑になります。
したがって、アルカリ金属のすべての元素は、別のプロセスを介して抽出されます。それを見てみましょう。
リチウム（Li）の抽出
リチウムは、十分な熱伝導率と電気伝導率を持つアルカリ金属です。したがって、リチウムは、ガラス、医薬品、電池、リチウム油、高温潤滑剤などの製造に使用されます。
反応性が高いため、純粋な元素リチウムは自然界には見られません。リチウムは、塩やその他の化合物の成分として常に存在します。リチウムは、乾燥塩化リチウムと塩化カリウムの電気分解のプロセスによって抽出されます。電極セルは、温度 723K、電流 8～9 V で動作します。
電気分解中に次の反応が起こります:
LiCl =Li+ + Cl-
陰極で:Li+ + e- —> Li
アノード:2Cl- – 2e- ——-> Cl2
このプロセスで得られたリチウムは純度 99% で、パラフィン ワックスに保管されます。
ナトリウム (Na) の抽出
ナトリウムは地殻で 6 番目に多い金属です。塩素を含むナトリウムは、私たちにとって非常に重要な化合物である塩化ナトリウム (NaCl) を形成します。金属の形で、ナトリウムはイースターや他の多くの有機化合物を作るために使用されます.また、ホウ素とシリコンの抽出のための還元剤としても使用されます。
ナトリウムの抽出は、溶融塩化ナトリウムの電解プロセスによってナトリウムが得られるダウン法によって行われます。このプロセスでは、塩化ナトリウムと塩化カルシウムの溶融混合物が、グラファイト アノードと鉄カソードを使用して、温度 873 K のダウンセルに保持されます。ナトリウムはカソードで放出され、Cl2 ガスはアノードで放出されます。
NaCl —-> Na+ + Cl –
カソード:Na+ + e– —-> Na
陽極時:Cl– ——–> Cl + e–
Cl + Cl ——-> Cl2
純ナトリウムはカソードで得られ、塩素ガスはアノードで放出されます。
カリウムの抽出
カリウムは軽くて白く、柔らかい金属です。特に水や空気との反応性が高い金属です。地球の地殻で7番目に豊富な金属です。ガラス、石鹸、ベーキング パウダー、日焼け止めクリームなどの製造に使用されます。
カリウムは塩化カリウムから得られます。それは、ナトリウムが還元剤として作用する熱化学技術のプロセスを通じてのみ得ることができます。このサイクルでは、溶融塩化カリウムは、再び加熱される充填された精製セグメントに一貫して処理されます。その後、液体塩化物は、ガス終端リボイラーによって供給されるセグメントを介して流れるナトリウム煙を受けます。この協力のその後の結果は、平衡状態にある塩化ナトリウムとカリウム金属です
Na + KCl =NaCl + K
ルビジウム (Rb) の抽出
ルビジウムは、融点が低く、柔らかく、延性があり、展性のある金属です。電気通信、生物医学、宇宙技術、光学、レーザー技術などで使用されます。ルビジウムは一般に、リチウムまたはセシウムが豊富な鉱物から少量生産されます。鉱山尾鉱からルビジウムを抽出することもできますが、ルビジウム金属の抽出には一連の物理的および化学的処理が必要なため、このプロセスは非常に困難で費用がかかります。
セシウム（Cs）の抽出
セシウムは、融点が 28.5 °C の最も反応性の高いアルカリ金属です。セシウムの物理的および化学的性質は、カリウムやルビジウムの性質と非常によく似ています。セシウムは非常に柔らかく、延性があり、淡い金属で、銀がかった黄金色をしています。セシウムには約30の同位体があります。その中で、133Cs は最も安定したものであり、134Cs と 137Cs は最も普通に注目されるウランの分裂結果です。
セシウムの抽出は、沈殿、溶媒抽出、吸着、膜分離などのいくつかのプロセスを通じて行うことができます。これらは、水溶液からセシウムを抽出するいくつかの方法です。
フランシウム (Fr) の抽出
フランシウムは、地球上で最も希少なアルカリ金属の 1 つです。フランシウムのほぼ20の同位体が発見されています。最も安定しているのはフランシウム-223です。同位体は、コンポーネントの少なくとも 2 つのタイプです。同位体は、質量数によって互いに異なります。質量数は、コンポーネントのイオタのコアにある中性子に加えて、陽子の量に対応します。陽子の量によって成分が決まりますが、どの成分でも分子内の中性子の量は変化する可能性があります。すべての品種は同位体です。
フランシウムは地殻から抽出されません。 IT はその希少性のためにほとんど役に立ちません。
結論
アルカリ金属の大部分は、電気分解のプロセスを通じて得ることができます。一部の金属は反応性が高いため、空気とさえ反応します。彼らの鉱石からアルカリ金属を抽出するのは難しいプロセスですが、どうにかして金属を抽出する方法を見つけることができましたが、まだ多くの複雑な問題があります。たとえば、フランシウムは地球上で最も希少な元素の 1 つであるため、抽出が非常に困難です。セシウムは通常、水溶液から抽出されますが、Na、Li、および K は、一部の化合物の電気分解によって抽出できます。
