Elaboración del cloro por electrólisis

Preparatoria Rubén Licona Ruiz

Química Inorgánica

Elaboración del cloro por electrólisis

Equipo:

Edlyn Arteaga

Gilberto Gutiérrez

Profesora: Q.A. Carolina Guerrero

Objetivo

Conocer el proceso que involucra la producción del cloro por electrólisis, y para una mejor comprensión, analizaremos ¿qué es el cloro? Así como sus antecedentes como la persona quien descubrió este halógeno, aprenderemos cúales son sus características, asi como sus usos en la vida de antes y en la vida cotidiana, de esta manera, también analizaremos el concepto de “salmuera” ya que mediante este término, está involucrado cun la materia prima.

De igual forma, se especificara  ¿Qué es el proceso de cloro por electrólisis? Ampliando el concepto del proceso con la máquina que se emplea para su desempeño, explicando la función que realizan sus partes (ánodos y catodos)

Se explicara los tres tipos de procesos que existen en la industria para la producción de cloro por electrólisis

Repasando la materia prima hasta la obtención del producto final.

Decidimos de igual manera incluir otros procesos para la obtención de cloro , de esta manera contrastaremos que la obtención de cloro por electrólisis es mas situable y redituable en la industria, resaltando la reducción de substancias químicas para realizar oxidación de las sales de cloro, de igual manera reduciendo la contaminación y desperdicio de tiempo y dinero.

Justificación

Se decidió hablar sobre este proceso, ya que no es tan conocido y no hay mucha información útil del tema, pensando en la ampliación de conocimientos sobre este proceso, y nos resulto extraño la carencia de información específica de un proceso tan simple que en este caso es la electrólisis.

De igual manera escogimos este proceso ya que no es un proceso fácil, y mucho menos común, quisimos realizar la investigación sobre algo diferente

Antecedentes Históricos

El cloro (del griego χλωρος, que significa "verde pálido") fue descubierto en su forma diatómica en 1774 por el sueco Carl Wilhelm Scheele, aunque creía que se trataba de un compuesto que contenía oxígeno. Lo obtuvo a partir de la siguiente reacción:

2 NaCl + 2H2SO4 + MnO2 → Na2SO4 + MnSO4 + 2 H2O + Cl2

En 1810 el químico inglés Humphry Davy demuestra que se trata de un elemento físico y le da el nombre de cloro debido a su color. El gas cloro se empleó en la Primera Guerra Mundial, siendo el primer caso de uso de armas químicas como el fosgeno y el gas mostaza.

Producción de cloro por electrólisis

El cloro es un elemento químico de número atómico 17, es un gas del grupo de los halógenos, con un olor fuerte he irritante, peligroso en altas concentraciones, que no se halla en estado libre en la naturaleza, este elemento es uno de los desinfectantes más utilizados para la desinfección del agua destruyendo rápidamente las bacterias y otros microorganismos que pueda contener garantizando así su potabilidad.

La electrólisis es un proceso químico por medio del cual una sustancia o un cuerpo inmerso en una disolución se descompone por la acción de una corriente eléctrica continua.

La electrólisis de hidróxido de sodio y potasio llevadas a cabo por primera vez en 1808  por Sir Humphrey Davey, llevaron al descubrimiento de estos dos elementos metálicos.

La electrólisis de salmuera es una tecnología para producir sosa cáustica y cloro a partir de la sal, la sosa cáustica y el cloro son productos básicos e indispensables utilizados en la industria para la producción de plástico, textil, aluminio, acero y el refinamiento de petróleo, por lo que la electrólisis de salmuera es un proceso básico para todos los campos técnicos.

La salmuera es una solución de cloruro de sodio (NaCl) y agua (H2O) y durante el proceso de la electrólisis se obtiene el hidróxido de sodio.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

La electrólisis de soluciones de cloruro de sodio concentrado, produce gas cloro, gas hidrógeno e hidróxido de sodio acuoso

Materia prima: solución de cloruro de sodio concentrado.

La máquina , requerida para realizar este proceso  es una membrana catiódica, utilizadas en la industria para obtener además del cloro otros tipos de productos, en esta membrana es vertida la materia prima(solucion de cloriuro de sodio )esta membrana se caracteriza porque no deja pasar el agua, pero permite el paso de cationes, como el sodio  Con esta membrana será posible separar los productos que se forman en los electrodos y recuperarlos en forma individual , La parte de la célula donde se halla el ánodo y en la cual se genera el cloro (Cl2) se alimenta con la disolución de salmuera. La parte de la célula donde se halla el cátodo, en la cual se forma el hidrógeno (H2) y el agua se concentra en iones hidroxilo (OH- ), se alimenta con agua descalcificada Utilizando una membrana  se obtienen dos soluciones diferentes: - Una, en la parte del ánodo, que contiene cloro y salmuera residual no utilizada en el proceso de electrólisis. Como no existe hidróxido sódico que reaccione con el cloro, de esta solución, por vacío, se puede separar el cloro puro y la salmuera puede recuperarse para su reutilización posterior. - Otra en la parte del cátodo, que será una solución de hidróxido sódico concentrado .[pic 1]

Por lo general si se desea obtener cloro de elevada pureza, con un elevado rendimiento y sin la presencia de salmuera residual, en la célula de electrólisis es imprescindible separar los procesos de cada electrodo mediante una membrana catiónica. Esta membrana no deja pasar el agua pero permite el paso de cationes, como el sodio, necesario para conseguir el equilibrio iónico del agua. Con esta membrana será posible separar los productos que se forman en los electrodos y recuperarlos en forma individual. La parte de la célula donde se halla el ánodo y en la cual se genera el cloro (Cl2) se alimenta con la disolución de salmuera.

2NaCl (aq)+ 2H(g) 2 O(i)--→ H2(g)+Cl2(g)+2NaOH(aq)

Es importante que el cloro y el hidróxido de sodio producios en el proceso  se separen ya que reaccionan cuando entran en contacto entre sí.  El Cl2(g) se produce en el anodo y el  H2(g) y NaOH(aq) se produce en el cátodo.

Para realizar este proceso, existen tres tipos de celdas electrolíticas

• Celda Castner-Kellner
• Celda de diafragma de Nelson
• Membrana celular

1) Instalaciones con células de mercurio

Estas células se fundamentan en la propiedad del sodio de formar con el mercurio (cátodo) una amalgama líquida, que se descompone con el agua en NaOH (disolución al 50%), H2 y Hg. El cloro se desprende en el ánodo.

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