Proceso de fundición

El proceso Castner es un método para fabricar sodio metálico mediante la electrólisis de hidróxido de sodio fundido a aproximadamente 330 °C. Por debajo de esa temperatura, el metal fundido se solidificaría; por encima de ella, el sodio fundido comenzaría a disolverse en el metal fundido.

El proceso Castner para la producción de sodio metálico fue introducido en 1888 por Hamilton Castner . En aquel entonces (antes de la introducción, ese mismo año, del proceso Hall-Héroult ), el uso principal del sodio metálico era como agente reductor para producir aluminio a partir de sus minerales purificados. El proceso Castner redujo el costo de producción de sodio en comparación con el antiguo método de reducción de carbonato de sodio a alta temperatura utilizando carbono . ^{[ 1 ]} Esto, a su vez, redujo el costo de producción de aluminio, aunque el método de reducción con sodio aún no podía competir con el Hall-Héroult. El proceso Castner continuó, no obstante, debido a que Castner encontró nuevos mercados para el sodio. En 1926, la celda Downs reemplazó al proceso Castner. ^{[ 2 ]}

El diagrama muestra un crisol de cerámica con un cilindro de acero suspendido en su interior. Tanto el cátodo (C) como el ánodo (A) están hechos de hierro o níquel. La temperatura es más fría en la parte inferior y más caliente en la superior, de modo que el hidróxido de sodio se encuentra sólido en el cuello (B) y líquido en el cuerpo del recipiente. El sodio metálico se forma en el cátodo, pero es menos denso que el electrolito de hidróxido de sodio fundido. Una malla metálica (G) confina el sodio metálico, acumulándose en la parte superior del dispositivo de recolección (P). ^{[ 3 ]} La reacción del cátodo es

2 Na ⁺ + 2 e ⁻ → 2Na

La reacción del ánodo es

4 OH ⁻ → O ₂ + 2 H ₂ O + 4 e ⁻

A pesar de la elevada temperatura, parte del agua producida permanece disuelta en el electrolito. ^{[ 4 ]} Esta agua se difunde por todo el electrolito y da como resultado la reacción inversa que tiene lugar en el sodio metálico electrolizado:

2 Na + 2 H ₂ O → H ₂ + 2 Na ⁺ + 2 OH ⁻

con el gas hidrógeno acumulándose también en (P). Esto, por supuesto, reduce la eficiencia del proceso.

• célula de Downs