cloro y sosa
Páginas: 10 (2313 palabras)
Publicado: 26 de marzo de 2014
Cloro y Sosa
3. DESCOMPOSICIÓN ELECTROLÍTICA DEL NaCl
La electrólisis del NaCl en disolución acuosa en la actualidad constituye el método óptimo para la obtención del cloro; la sosa cáustica y el hidrógeno que se producen en el proceso son coproductos ciertamente valiosos. Dado que el procedimiento conduce a la obtención de cloro concentrado, sustituyó en sudía al método convencional de Deacon, consistente en la oxidación con aire del NaCl con SO4H2, ya que éste sólo permite la obtención de Cl2 diluido, difícil de tratar y, por tanto, de transportar.
Existen en la actualidad variantes para la electrólisis acuosa: con cátodo de Fe, ya en desuso, y con cátodo de Hg, en células de membrana o en células de diafragma.
El primero de ellos, ampliamenteya superado por la tecnología que utiliza cátodo de Hg, si bien requiere bajas tensiones debido a la pequeña sobretensión que el Fe presenta frente al H+, que es el catión que se descarga, da lugar a la aparición de un gran número de reacciones secundarias que consumen productos útil o corriente, bien impurificación la disolución de sosa o el gas cloro.
3.1. Tipos de celdas electrolíticas3.1.1. Electrólisis con cátodo de hierro
Por razones de sobretensión, resistencia química y precio, se venían utilizando cátodo de hierro y ánodos de grafito o magnesita aglomerada; y por razón de conductividad y para disminuir la solubilidad del Cl2 en el baño, disoluciones saturadas de ClNa.
En estas condiciones, la reacciones que tienen lugar son las siguientes:
En el cátado:2H2O+2e-→H2+2OH-
En el ánodo: 2Cl-→Cl2+2e-
3.1.2. Electrólisis con cátodo de mercurio
Se funda en que el hidrogeno tiene una sobretensión mayor frente al Hg que al Na.
Entonces, en la disolución acuosa de la salmuera ocurre:
Figura 3.1: Célula de cátodo de mercurio
Por el fondo de las cuba, circula una capa de mercurio conectada al polo negativo del generador. En la parte superior van losánodos de grafito. Entre los electrodos circula la salmuera. El sodio descargado se amalgama y sale de la cuba disuelto en la corriente de mercurio. El Cl2 escapa por la parte superior.
La amalgama (sólo lleva 0.2% de Na) se descompone aparte con H2O dando disolución de NaOH y regenerando el Hg, que vuelve a la cuba. La disolución de sosa (50-70%) se evapora hasta llegar al producto fundido.
Aldisolverse Na en Hg se rebaja la sobretensión del H+ y aumenta la del Na+, tanto más cuanto mayor concentración de Na tenga la amalgama.
Es fundamental, además, que el Hg circule bien y con buena agitación para que el Na+ descargado se difunda en seguida desde la superficie del metal al interior.
La salmuera no debe llevar Ca2+, ni Mg2+, ni Fe3+, porque estos iones dan amalgamas inestablesque se descomponen con el H2O dando hidróxidos que bloquean la superficie del mercurio y elevan la densidad de corriente con el peligro que se deposite H+
3.1.3. Electrólisis acuosa en células de diafragma
Las células de diafragma se basan en el principio representado a continuación:
Figura 3.2: Esquema de una célula electrolítica de diafragma
El sistema dispone de un lecho de amiantodepositado sobre lana de acero que actúa como cátodo. Como ánodo se utilizan láminas de titanio.
La utilización de este procedimiento está limitada debido a la poca concentración de la disolución de NaOH que se obtiene, que obliga a su posterior concentración, ya la impurificación que ésta sufre con el Cl2, difundido a través del amianto.
3.1.4. Electrólisis acuosa en células de membranaLas células diafragma se basan en el principio representado a continuación:
Figura 3.3: Esquema de una célula electrolítica de una membrana
La diferencia fundamental con éstas es que en las celdas de membrana el material que separa el ánodo del cátodo es una membrana de intercambio catiónico perfluorada, selectiva a los iones sodio. Por lo tanto, el cátodo no está...
Cloro y Sosa
3. DESCOMPOSICIÓN ELECTROLÍTICA DEL NaCl
La electrólisis del NaCl en disolución acuosa en la actualidad constituye el método óptimo para la obtención del cloro; la sosa cáustica y el hidrógeno que se producen en el proceso son coproductos ciertamente valiosos. Dado que el procedimiento conduce a la obtención de cloro concentrado, sustituyó en sudía al método convencional de Deacon, consistente en la oxidación con aire del NaCl con SO4H2, ya que éste sólo permite la obtención de Cl2 diluido, difícil de tratar y, por tanto, de transportar.
Existen en la actualidad variantes para la electrólisis acuosa: con cátodo de Fe, ya en desuso, y con cátodo de Hg, en células de membrana o en células de diafragma.
El primero de ellos, ampliamenteya superado por la tecnología que utiliza cátodo de Hg, si bien requiere bajas tensiones debido a la pequeña sobretensión que el Fe presenta frente al H+, que es el catión que se descarga, da lugar a la aparición de un gran número de reacciones secundarias que consumen productos útil o corriente, bien impurificación la disolución de sosa o el gas cloro.
3.1. Tipos de celdas electrolíticas3.1.1. Electrólisis con cátodo de hierro
Por razones de sobretensión, resistencia química y precio, se venían utilizando cátodo de hierro y ánodos de grafito o magnesita aglomerada; y por razón de conductividad y para disminuir la solubilidad del Cl2 en el baño, disoluciones saturadas de ClNa.
En estas condiciones, la reacciones que tienen lugar son las siguientes:
En el cátado:2H2O+2e-→H2+2OH-
En el ánodo: 2Cl-→Cl2+2e-
3.1.2. Electrólisis con cátodo de mercurio
Se funda en que el hidrogeno tiene una sobretensión mayor frente al Hg que al Na.
Entonces, en la disolución acuosa de la salmuera ocurre:
Figura 3.1: Célula de cátodo de mercurio
Por el fondo de las cuba, circula una capa de mercurio conectada al polo negativo del generador. En la parte superior van losánodos de grafito. Entre los electrodos circula la salmuera. El sodio descargado se amalgama y sale de la cuba disuelto en la corriente de mercurio. El Cl2 escapa por la parte superior.
La amalgama (sólo lleva 0.2% de Na) se descompone aparte con H2O dando disolución de NaOH y regenerando el Hg, que vuelve a la cuba. La disolución de sosa (50-70%) se evapora hasta llegar al producto fundido.
Aldisolverse Na en Hg se rebaja la sobretensión del H+ y aumenta la del Na+, tanto más cuanto mayor concentración de Na tenga la amalgama.
Es fundamental, además, que el Hg circule bien y con buena agitación para que el Na+ descargado se difunda en seguida desde la superficie del metal al interior.
La salmuera no debe llevar Ca2+, ni Mg2+, ni Fe3+, porque estos iones dan amalgamas inestablesque se descomponen con el H2O dando hidróxidos que bloquean la superficie del mercurio y elevan la densidad de corriente con el peligro que se deposite H+
3.1.3. Electrólisis acuosa en células de diafragma
Las células de diafragma se basan en el principio representado a continuación:
Figura 3.2: Esquema de una célula electrolítica de diafragma
El sistema dispone de un lecho de amiantodepositado sobre lana de acero que actúa como cátodo. Como ánodo se utilizan láminas de titanio.
La utilización de este procedimiento está limitada debido a la poca concentración de la disolución de NaOH que se obtiene, que obliga a su posterior concentración, ya la impurificación que ésta sufre con el Cl2, difundido a través del amianto.
3.1.4. Electrólisis acuosa en células de membranaLas células diafragma se basan en el principio representado a continuación:
Figura 3.3: Esquema de una célula electrolítica de una membrana
La diferencia fundamental con éstas es que en las celdas de membrana el material que separa el ánodo del cátodo es una membrana de intercambio catiónico perfluorada, selectiva a los iones sodio. Por lo tanto, el cátodo no está...
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