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ELECTROLISIS DE METALES


Contenido
Apunte de Electroquímica: Producción y Refinado de Metales. Soda Cáustica. Horno Eléctrico. Refinado Electrolítico. Tratamientos Anticorrosivos de Superficie. Galvanotecnia. Protección Catódica.
Aplicaciones industriales de la electrólisis
La descomposición electrolítica es la base de un gran número de procesos de extracción y fabricación muy importantesen la industria moderna.
Producción y Refinado de Metales
Soda Cáustica: La soda o sosa cáustica (un producto químico importante para la fabricación de papel, rayón y película fotográfica) se produce por la electrólisis de una disolución de sal común en agua. La reacción produce cloro y sodio. El sodio reacciona a su vez con el agua de la pila electrolítica produciendo sosa cáustica. El cloroobtenido se utiliza en la fabricación de pasta de madera y papel.
Horno Eléctrico: aplicación industrial importante de la electrólisis, que se utiliza para la producción de aluminio, magnesio y sodio. En este horno, se calienta una carga de sales metálicas hasta que se funde y se ioniza. A continuación, se deposita el metal electrolíticamente.
1. Aluminio: es el elemento metálico más abundante enla corteza terrestre. Es un metal poco electronegativo y extremamente reactivo. Se encuentra normalmente en forma de silicato de aluminio puro o mezclado con otros metales como sodio, potasio, hierro, calcio y magnesio, pero nunca como metal libre. La bauxita, un óxido de aluminio hidratado impuro, es la fuente comercial de aluminio y de sus compuestos.
Para la electrólisis del óxido de aluminiounido a la criolita (Na3Al F6) se emplean cubas de hierro recubiertas por carbón de retorta, que hace de cátodo y ánodos de grafito.
Primero se coloca en el interior de la cuba, criolita y se acercan los ánodos a las paredes de la cuba, de esta forma se genera un arco eléctrico (1000 C°) que funde la criolita. Se añade entonces el óxido de aluminio y comienza la electrólisis. El cátodo se vaconsumiendo durante el proceso y aluminio fundido se deposita en el fondo de la cuba donde se retira por un orificio lateral, ubicado en la parte inferior de la misma.
Anodo:
6O= + 3C  3CO2 + 12e-
Cátodo:
4Al+++ + 12e-  4Al°
Reacción global:
2AL2O3  4AL+++ + 6O=

Este proceso sigue siendo el método principal para la producción comercial de aluminio, aunque se están estudiando nuevosmétodos. La pureza del producto se ha incrementado hasta un 99,5% de aluminio puro en un lingote comercialmente puro; posteriormente puede ser refinado hasta un 99,99 por ciento.
La producción mundial de aluminio ha experimentado un rápido crecimiento, aunque se estabilizó a partir de 1980. En 1900 esta producción era de 7.300 toneladas, en 1938 de 598.000 toneladas y en 1993 la producción estimada dealuminio primario era de unos 19 millones de toneladas.
2. Manganeso: El manganeso puro se obtiene por la combustión del dióxido de manganeso (pirolusita) con polvo de aluminio y por la electrólisis del sulfato de manganeso. Este metal no se da en la naturaleza en estado puro, pero se encuentra ampliamente distribuido en todo el mundo en forma de menas. Ocupa el lugar 12 en abundancia entre loselementos de la corteza terrestre.
3. Sodio: Sólo se presenta en la naturaleza en estado combinado. Se encuentra en el mar y en los lagos salinos como cloruro de sodio, y con menor frecuencia como carbonato de sodio y sulfato de sodio. El sodio comercial se prepara descomponiendo electrolíticamente cloruro de sodio fundido. El sodio ocupa el séptimo lugar en abundancia entre los elementos de lacorteza terrestre.
El método Downs para el refinado del sodio consta de un aparato que esta constituido por una caldera de hierro A,por cuya parte inferior entra un ánodo de grafito B. El cátodo C entra en la masa fundida de NaCl. Al circular una corriente por el cloruro de sodio fundido, se producen las siguientes reacciones.
Anodo:
2Cl- - 2e-  Cl2°
Cátodo:
2Na+ + 2e-  2Na°
Reacción...