Metallotermia: il processo di estrazione dei metalli
Le reazioni metallotermiche consentono di ottenere un metallo a partire dai suoi composti presenti in un minerale, tramite un processo metallurgico che impiega un altro metallo con elevata affinità chimica con l’ossigeno per ridurre l’ossido e ottenere il metallo puro.
Questa tecnica, conosciuta come metallotermia, è stata resa possibile grazie alla scoperta e all’isolamento dei metalli alcalini da parte di Sir Humphry Davy nel 1808, nonché allo sviluppo successivo derivato dalla scoperta e isolamento dell’alluminio da parte di Hans Christian Ørsted nel 1826.
La prima applicazione industriale delle reazioni metallotermiche risale al 1854, quando Henri Sainte-Claire Deville riuscì ad ottenere alluminio attraverso la riduzione di un sale costituito da cloruro di alluminio e cloruro di sodio. La reazione endotermica fu condotta in un forno a riverbero e portò alla produzione di alluminio.
Le reazioni metallotermiche possono essere espresse dall’equazione generale: MO2(s,l) + R(s,l) → M(s,l) + RO2(s), dove il metallo M può essere ottenuto riducendo l’ossido metallico MO2 con l’agente riducente R.
Affinché la reazione proceda verso destra, RO2 deve avere una stabilità maggiore rispetto a MO2, ovvero l’energia libera di formazione di RO2 deve essere più negativa rispetto a quella di MO2. La variazione di energia libera della reazione deve essere negativa affinché la costante di equilibrio K correlata a ΔG dall’espressione ΔG° = – RT ln K sia sufficientemente elevata.
Conoscendo le variazioni di energia libera correlate alle reazioni, è possibile calcolare la variazione di energia libera della reazione e prevedere la sua spontaneità e la dimensione di K. Ad esempio, trattando l’ossido di cromo (III) con alluminio, è possibile ottenere cromo a seguito di un trattamento ad alta temperatura.
In conclusione, le reazioni metallotermiche rappresentano un importante processo nella produzione di metalli a partire dai loro minerali, consentendo di ottenere metalli puri da composti presenti nelle rocce.