Cloro Y Alcalisis

El cloro y el hidróxido sódico se producen invariablemente juntos mediante la electrolisis de una salmuera en una cuba. Hace referencia a las dos sustancias químicas (cloro y un álcali) que se producen simultáneamente como resultado de la electrólisis del agua salada. Las sustancias químicas cloro alcalinas más comunes son los hidróxidos de cloro y de sodio (sosa cáustica), pero también el hidróxido de potasio y el ácido clorhídrico. Las plantas tradicionales de cloro-álcali emplean el proceso de celdas de mercurio donde los hidróxidos de cloro y sodio se producen simultáneamente mediante la electrólisis del agua salada (salmuera) en una celda de mercurio. Nótese que cuando se emplea una salmuera potásica, se produce hidróxido de potasio en vez del más común hidróxido de sodio.

Cloro y álcali

Produce: A partir de:

– Cloro gaseoso Cl2(g)

– Soda cáustica NaOH o potasa (KOH)

– Hidrógeno H2(g) – Solución saturada de cloruro de sodio (NaCl) o cloruro de potasio (KCl)

Proceso Redox electroquímico

Industrialmente los tres procesos más usados son:

 Celda de diafragma (Griesheim cell, 1885)

 Celda de mercurio (Castner–Kellner cell, 1892)

 Celda de membrana (1970)

REACCIONES

Disolución NaCl → Na + + Cl –

Oxidación (ánodo) 2 Cl -(aq) → Cl2(g) + 2 e –

Reducción (cátodo) 2 Na + (aq) +2 H 2O + 2e - → H2(g) + 2 Na + (aq) + 2 OH-(aq)

Reacción global 2 Na + (aq) + 2 Cl -(aq) + 2 H 2O → 2 Na + (aq) + 2 OH-(aq) + Cl2(g) + H2(g)

CELDA DE MERCURIO

La electrólisis con celdas de amalgama de mercurio fue el primer método empleado para producir cloro a escala industrial y es el que se utiliza actualmente en la planta de Martorell.

Se emplea un cátodo de mercurio y un ánodo de titanio recubierto de platino u óxido de platino. El cátodo está depositado en el fondo de la celda de electrólisis y el ánodo sobre éste, a poca distancia. La celda se alimenta con cloruro de sodio y, con la diferencia de potencial adecuada, se produce:

Ánodo: 2 Cl - ----> Cl2 + 2e -

Cátodo: Na + + 1 e - + Hg ----> Na (Hg)

A continuación se procede a la descomposición de la amalgama de sodio (0,5% en peso de sodio) formada para recuperar el mercurio.

La base sobre la que está la amalgama está ligeramente inclinada y de esta forma va saliendo de la celda de electrólisis y se pasa a un descomponedor relleno con grafito en donde se añade agua a contracorriente, produciéndose la reacción:

2 Na (Hg) + 2H2O ----> 2Hg + 2NaOH +H2

Al pasar por el descomponedor, se recupera el mercurio para su reutilización en el circuito. Las características generales del sistema electroquímico son:

 Celdas con el fondo de acero ligeramente inclinado para que el mercurio se desplace a lo largo de su longitud.

 DSAs (Ánodo Dimensionalmente Estable) expandidos depositados sobre titanio de 30 × 30 cm como ánodos. • Cada celda está dotada de 250 ánodos.

 Densidad de corriente entre 8.000 y 14.000 A • m-2.

 Voltaje de celda 4,4 voltios

Celdas de diafragma

Este método se emplea principalmente en Canadá y Estados Unidos. Se alimenta el sistema continuamente con salmuera que circula desde el ánodo hasta el cátodo. Las reacciones que se producen son:

Ánodo: 2 Cl - Cl2 + 2 e

Cátodo: 2H2O + 2 e - H2 + 2OH

En la Figura se esquematiza una celda de diafragma. Los compartimentos anódico y catódico se encuentren separados por un diafragma basado en amianto mezclado con diversos polímeros

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