Obtencion de Hidroxido de Sodio Pila de Diafragma

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ELECTRO - OBTENCION DE HIDROXIDO DE SODIO

PILA DE DIAFRAGMA

1. OBJETIVO:

 Obtener mediante electrólisis en celdas de diafragma, el Hidróxido de Sodio, y el Cloro a partir de una solución de cloruro de sodio.

2. FUNDAMENTO TEORICO:

Es bien conocido que, a efecto del voltaje aplicado a la celda los cationes se dirigen hacia el cátodo y los aniones se dirigen hacia el ánodo. Entre los cationes se reducirá en el cátodo el que tiene el potencial de electrones (EMe) más positivo.

En la celda de diafragma se utiliza cátodo de Fe y ánodo de grafito. Además se utiliza como diafragma un cilindro de arcilla sin barnizar, el cual separa el compartimiento catódico del anódico, para impedir que se dé una reacción secundaria entre los productos de la electrólisis.

La reacción catódica es:

2 H+ + 2e- → H2

En el compartimiento catódico se quedan los iones Na+ que reaccionan con los oxidrilos OH¯ formando el NaOH, que puede ser identificado con el indicador de fenoftaleína. La reacción anódica es:

2Cl¯ → Cl2 + 2e-

El cloro obtenido se puede identificar con una solución almidonada de KI

Cl2 + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2

IDENTIFICACIÓN DEL HIDRÓXIDO DE SODIO

• Su fórmula es: NaOH

• Sinónimos: Soda cáustica, lejía de sosa, lejía. • Aspecto y olor: sólido blanco e incoloro

• No. Identificación ONU:

o Sólido, granulado, seco o escamas: 1823 o En solución: 1824

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2 • Medios de Identificación: CAS 1310-73-2

• Rotulación requerida: Sustancia corrosivas • Clase: 8

Las principales aplicaciones del hidróxido de sodio NaOH (soda cáustica) son:

La industria del papel La industria textil

La fabricación de jabón:

Jabón = grasa + soda cáustica (saponificación).

INFORMACIÓN SOBRE PELIGROS PARA LA SALUD DEL HIDRÓXIDO DE SODIO

• Vía de exposición: El hidróxido de sodio puede afectar al organismo si es inhalado o se pone en contacto con la piel o los ojos. También puede afectar al organismo si se le ingiere.

• Efectos de una sobreexposición: El hidróxido de sodio es un álcali fuerte y es corrosivo si se le pone en contacto con cualquier tejido.

SISTEMAS DE CONTROL PARA ALGUNAS OPERACIONES COMUNES DONDE SE USA HIDRÓXIDO DE SODIO

A temperatura ambiente, el hidróxido de sodio es un sólido blanco cristalino sin olor que absorbe humedad del aire. Cuando se disuelve en agua o se neutraliza con un ácido libera una gran cantidad de calor que puede ser suficiente como para encender materiales combustibles.

El hidróxido de sodio se usa para fabricar jabones, rayón, papel, explosivos, tinturas y productos de petróleo. También se usa en el procesamiento de textiles de algodón, lavandería y blanqueado, revestimiento de óxidos, galvanoplastia y extracción electrolítica. Se encuentra comúnmente en limpiadores de desagües y hornos.

EL HIDRÓXIDO DE SODIO ES MUY CORROSIVO, ES POR ESO QUE SU MANEJO TIENDE A SER DELICADO, POR LO QUE EN ALGUNAS DE LAS OPERACIONES COMUNES DONDE ES USADO, SE DEBEN TENER EN CUENTA ALGUNAS CONSIDERACIONES.

OPERACIONES COMUNES

1. Uso en la fabricación de productos químicos, en la fabricación de explosivos y en el

tratamiento de aguas para calderas y como reactivos para laboratorio. Uso en el control de pH para la fabricación de textiles, papel y productos químicos.

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3. Uso en la fabricación de pulpa y papel; en la fabricación de pulpa para papel Kraft y

en la fabricación de planchas aislantes.

4. Uso en el proceso y refinación de metales; 5. uso en la refinación del petróleo para la

extracción de compuestos sulfurosos; como un reactivo para flotación; como un modificador y precipitador de cal; en el control de pH.

6. Uso en la fabricación de jabones y detergentes; como agente saponificador; en la

limpieza de metales; en lavanderías, como blanqueador y para el lavado de vajillas; uso como limpiadores de desagües y de hornos.

7. Uso en la industria alimenticia para pelar frutas y vegetales; para el tratamiento de

aceitunas y la refinación de aceites vegetales

8. Uso en la fabricación de vidrio como fuente de óxido de sodio.

USOS, GENERACION Y CONTROL DE EMISIONES DEL HIDROXIDO DE SODIO:

Debido a sus distintas aplicaciones que puede tener el Hidróxido de Sodio es muy útil experimentar su obtención en el laboratorio de Especialidad de la carrera de Ingeniería Química de la Universidad Mayor de San Andrés.

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3. PARTE EXPERIMENTAL 3.1.1. Materiales

- Tubo de arcilla sin barnizar - Alambre de Fe.

- Tapón de goma con dos orificios. - Electrodo de grafito

- Tubo de vidrio en “U”

- 2 vasos de precipitación 1000 ml. - Crisol de porcelana

- Fuente de corriente continua - Cables

3.1.2. Reactivos

- Solución saturada de NaCl - Solución O, 1N NI

- Solución almidonada al 1% en peso - Solución diluída de H2SO4

- Fenoftaleína - Plastil

3.2. Procedimiento

 Se introduce el cilindro de arcilla en el vaso de precipitación  Verter la solución de NaCl al cilindro

 Se coloca el tapón que contiene al grafito y al tubo en U (Ni el tubo, ni tapón deben sumergirse en la solución)

 Verter la solución de NaCl al vaso de precipitación hasta ¾ partes.  Armar el circuito de la Fig. 4.1

 Conectar la fuente de corriente continua.

 En el alambre de Fe se desarrollara inmediatamente gas, después también se desarrollará gas en el tubo en “U” (El tapón debe cerrar herméticamente el cilindro, si es necesario se rodea con plastilina).

 La electrólisis se realiza durante 15 – 20 minutos

 Al terminar la electrólisis se saca el cilindro, Lugo vertemos unas gotas de fenoftaleína.

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5 Figura 4.1

4. RESULTADOS Y CONCLUSIONES 4.1. Desarrollar una descripción de la práctica

Con los materiales necesarios se armo el sistema de la figura 4.1, para proceder a la obtención de Hidróxido de Sodio.

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6 Seguidamente se procedió a hacer circular corriente eléctrica por el sistema instalado para la cumplir el objetivo:

En este paso se observo las siguientes medidas:

La reacción se dio enseguida, a diferencia del primer grupo nuestro sistema reacciono más rápidamente con la formación de Hidróxido de Sodio con más velocidad.

Voltaje: 7,6 V.

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7 Observando muy detenidamente la experimentación nos dimos cuenta que la realización del

experimento no es muy complicada.

Después de unos minutos de llevarse a cabo las reacciones en el sistema la solución almidonada con KI y acido sulfúrico torno un color azul claro, indicando esto el desprendimiento de Cloro desde la solución dentro del diafragma:

La solución se torna de un color azul claro

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4.2. Determinar posibles causas de errores y sugerir recomendaciones

 Las posibles fallas que se pueden presentar en esta práctica tanto a nivel laboratorio y a nivel industrial son malas conexiones eléctricas, la elección de malos conductores de energía eléctrica, el mal aislado del diafragma causando un escape del cloro hacia el medio ambiente causando así una pérdida económica para la empresa debido a que la aplicación a nivel industrial todo debe ser aprovechado, la mala suministración de energía eléctrica como bajos voltajes o viceversa.

 Tomar en cuenta los posibles errores a cometer y prevenirlos

 Realizar balances de masa y materia para así optimizar el rendimiento.

4.3. Conclusiones:

 La obtención de Hidroxido de Sodio fue un éxito ya que se evidencio en la practica como se realizaba las reacciones con los diferentes indicadores, con la fenoftaleina y el agua

almidonada.

5. CUESTIONARO

5.1 Explicar y fundamentar porque no se reduce el sodio en el cátodo

R.- Debido a que la conexión de la energía eléctrica hace que el flujo de los electrones vaya del

polo positivo (ánodo), hacia el polo negativo (caroto), la solución de Cloruro de Sodio se nutre de electrones y ocurre una ionización del agua, similar a lo ocurrido en la electrolisis del agua, de esta forma se producen iones Hidroxilo y así se forma el Hidróxido de Sodio.

5.2 Explicar porque no debe estar barnizado el cilindro

R.- El transporte de corriente entre los dos espacios tiene lugar por debajo de la campana donde las dos soluciones, anódicas y catódicas están en contacto directamente. Se produce una capa límite estacionaria de modo que quede compensando el transporte de los iones oxidrilos

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9 hacia el ánodo con la entrada de la solución de NaCl y la salida de solución de soda cáustica en el compartimiento catódico (el NaCl entra en el compartimiento anódico).

5.3 Indicar las ventajas y/o desventajas de este método.

R.- La ventaja de este método es que se puede obtener también aparte de Hidroxido de Sodio el

Cloro gaseoso para poder utilizarlo en otra aplicación, a nivel industrial se aprovecha todo para poder obtener ganancias económicas.

6. BIBLIOGRAFIA

 Altalános kémica II Sipos Laszlo

 Tecnología Química II Mujlionov – Averbuj – Amelin  Ingeniería Electroquímica Mantell C.L.

 Fizikai – Kémica Horváth Aurel

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