Hispanopedia WikiEl proceso Castner-Kellner es un método de electrólisis en una solución acuosa de cloruro alcalino (generalmente solución de cloruro de sodio ) para producir el hidróxido alcalino correspondiente , [ 1 ] inventado por el estadounidense Hamilton Castner y el austriaco Carl Kellner en la década de 1890. [ 2 ] [ 3 ] Es un tipo de proceso cloroalcalino , pero en este papel está siendo reemplazado gradualmente por la electrólisis de membrana , que tiene un menor costo energético y menos problemas ambientales. [ 4 ]
Historia
La primera patente para la electrólisis de salmuera se concedió en Inglaterra en 1851 a Charles Watt . Sin embargo, su proceso no era un método económicamente viable para producir hidróxido de sodio, ya que no podía evitar que el cloro formado en la solución de salmuera reaccionara con sus otros componentes. El químico e ingeniero estadounidense Hamilton Castner resolvió el problema de la mezcla con la invención de la celda de mercurio y obtuvo una patente estadounidense en 1894. [ 5 ] El químico austriaco Carl Kellner llegó a una solución similar casi al mismo tiempo. Para evitar una batalla legal, se asociaron en 1895 y fundaron la Castner-Kellner Alkali Company, que construyó plantas que empleaban el proceso en toda Europa. El proceso de la celda de mercurio continúa utilizándose hasta el día de hoy. [ 6 ] Las operaciones actuales de las plantas de celdas de mercurio son criticadas por la liberación de mercurio al medio ambiente [ 7 ] lo que en algunos casos provoca intoxicación grave por mercurio ( como ocurrió en Japón ). Debido a estas preocupaciones, las plantas de celdas de mercurio se están eliminando gradualmente y se está realizando un esfuerzo sostenido para reducir las emisiones de mercurio de las plantas existentes. [ 8 ]
Detalles del proceso
El aparato mostrado está dividido en dos tipos de celdas separadas por paredes de pizarra . El primer tipo, mostrado a la derecha e izquierda del diagrama, utiliza un electrolito de solución de cloruro de sodio, un ánodo de grafito (A) y un cátodo de mercurio (M). El otro tipo de celda, mostrado en el centro del diagrama, utiliza un electrolito de solución de hidróxido de sodio , un ánodo de mercurio (M) y un cátodo de hierro (D). El electrodo de mercurio es común a ambas celdas. Esto se logra haciendo que las paredes que separan las celdas se hundan por debajo del nivel de los electrolitos, pero permitiendo que el mercurio fluya por debajo de ellas. [ 9 ]
La reacción en el ánodo (A) es:
- 2 Cl − → Cl 2 + 2 e −
El gas cloro resultante se ventila en la parte superior de las celdas exteriores, donde se recoge como subproducto del proceso. La reacción en el cátodo de mercurio en las celdas exteriores es
- Na + + e − → Na (amalgama)
El sodio metálico formado por esta reacción se disuelve en el mercurio para formar una amalgama . El mercurio conduce la corriente desde las celdas exteriores a la celda central. Además, un mecanismo oscilante (B, representado por el punto de apoyo a la izquierda y la excéntrica giratoria a la derecha) agita el mercurio para transportar el sodio metálico disuelto desde las celdas exteriores a la celda central.
La reacción anódica en la celda central tiene lugar en la interfaz entre el mercurio y la solución de hidróxido de sodio.
- 2Na (amalgama) → 2Na + + 2e −
Finalmente, en el cátodo de hierro (D) de la celda central, la reacción es
- 2H 2 O + 2e − → 2OH − + H 2
El efecto neto es que la concentración de cloruro de sodio en las celdas externas disminuye y la concentración de hidróxido de sodio en la celda central aumenta. A medida que el proceso continúa, parte de la solución de hidróxido de sodio se extrae de la celda central como producto de salida y se reemplaza con agua. Se añade cloruro de sodio a las celdas externas para reponer lo que se ha electrolizado.
Véase también
Referencias
- ↑ Pauling, Linus; Química general , edición de 1970, págs. 539-541, editorial Dover.
- ↑ Trinder, Barrie Stuart; Stratton, Michael (2000). Arqueología industrial del siglo XX . Londres: E&FN Spon. págs. 80–81 . ISBN 978-0-419-24680-0.
- ↑ "La electrólisis de la salmuera" . La sal y la revolución química. Asociación de Fabricantes de Sal. Archivado del original el 14 de mayo de 2007.
- ↑ "Mercurio" .
- ↑ US 528322 , Castner, HY, "Proceso y aparato para la descomposición electrolítica de sales alcalinas", publicado el 30 de octubre de 1984
- ↑ Kiefer, David M. (abril de 2002). "Cuando la industria avanzó a toda velocidad" . El químico de hoy en el trabajo . Crónicas de la química. 11 (3). Sociedad Química Estadounidense: 9.
- ↑ "Plantas cloradas: una fuente importante y a menudo ignorada de contaminación por mercurio" . Oceana. Archivado del original el 20 de julio de 2011.
- ↑ "Presentación del Consejo Mundial del Cloro sobre la Alianza Mundial para la Reducción del Mercurio en el Sector Cloro-Alcalino" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 25 de mayo de 2011.
- ↑ Newell, Lyman C.; Química descriptiva , pág. 291; DC Heath and Company, 1903
Enlaces externos
- Animación que muestra el proceso de la celda de mercurio.
- Producción de cloro en la industria cloroalcalina - IUPAC
- ahora es un problema de salud
- procesos químicos
- procesos industriales
- Electrólisis