Quimica conclusao

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ELETRÓLISE DE SALMOURA

1 - INTRODUÇÃO Por definição, eletrólise é o ramo da eletroquímica que caracteriza um processo não-espontâneo de descarga de íons, baseado na conversão de energia elétrica em energia química. O termo se origina dos radicais eletro (eletricidade) e lisis (decomposição), ou seja, decomposição por eletricidade O processo da eletrólise é uma reação de oxirredução, opostaàquela que ocorre numa célula galvânica, sendo portanto, um fenômeno físico-químico não espontâneo. Como sabemos a água pura não é condutora de eletricidade, sendo portanto necessário a adição de alguma substância (neste caso o cloreto de sódio), de modo a obtermos uma solução condutora (eletrolítica), e então apta a sofrer eletrólise. A esta uma solução aquosa saturada de NaCl (sal) dá-se o nome deSalmoura.

2- FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Na eletrólise, primeiramente ocorre a liberação dos íons na solução, através da ionização ou dissociação de uma espécie química. Os íons que podem sofrer a eletrólise podem se originar tanto da espécie química dissolvida (NaCl) como da própria água (auto-ionização). Apenas uma espécie de íon positivo ou negativo descarrega por vez, e essa prioridade édefinida através de um potencial, que todo íon possui. Quanto maior o potencial maior será a preferência deste íon em descarregar. A auto-ionização da água fornece os íons H+ (H3O+) e OH-. 2 H2O => H2O + H+ + OH- => H3O+ + OHE a dissociação do NaCl fornece os íons Na+ e Cl-. NaCl(aq) => Na+ (aq) + Cl- (aq) No caso dos cátions a ordem de prioridade de descarga é a seguinte: aumenta dificuldade dedescarga ===> Au3+/Pt2+/Hg2+/Ag+/Cu2+/Ni2+/Cd2+/Pb2+/Fe2+/Zn2+/Mn2+/H3O+/Al3+ Mg2+/Na+/Ca2+/Ba2+/K+/Li+ /Cs+

E os ânions a prioridade é: aumenta dificuldade de descarga ===> ânions não oxigenados(Cl-) e HSO4- / OH- / ânions oxigenados e FPara a eletrólise da salmoura verifica-se que o H+ tem maior facilidade de descarga que o Na+ , que ocorre no CÁTODO. 2 H+ + 2 e- => H2 E o Cl1- descarrega no ÂNODOmais facilmente que o OH1- . 2 Cl- => Cl2 + 2 eSegue abaixo todas as reações que ocorrem na eletrólise da salmoura - NaCl(aq).

* Nota-se pela reação global que a eletrólise do NaCl é método de obtenção de H2, Cl2 e de soda cáustica (NaOH).

3- PROCESSO INDUSTRIAL

Na eletrólise das salmouras, o cloro é produzido no ânodo e o hidrogênio, juntamente com o hidróxido de sódio, no cátodo.Inventaram-se industrialmente muitos modelos engenhosos de cuba eletrolítica em virtude de ser necessário manter separados os produtos do ânodo e do cátodo. Todos os modelos, entretanto, são variedades do tipo a diafragma ou do tipo com eletrodo intermediário de mercúrio.

3.1- Processo em célula de diafragma Purificação da salmoura • A salmoura após um aquecimento prévio, é adicionada a ela,íons OH- e CO32-, a quente, eliminando assim o cálcio, o ferro e o magnésio, através das seguintes reações de precipitação: Ca2+ + CO32CaCO3(s) Mg2+ + CO32MgCO3(s) Fe3+ + CO32Fe2(CO3)2(s) Fe3+ + OHFe(OH)3(s) Mg2+ + OHMg(OH)2(s) Neutralização da salmoura • Após a etapa anterior, a solução de salmoura apresenta-se muito básica, tornando-se necessário neutralizá-la para a realização da eletrólise. NaOH +HCl Aquecimento da salmoura • A solução é aquecida a 65°C para iniciar a eletrólise. NaCl + H2O

Eletrólise da salmoura na célula de diafragma • Usa-se um cátodo de aço (carbono), e um diafragma poroso, frequentemente feito de fibras de asbestos (amianto), que separa a área do ânodo com a do cátodo, para que a reação do NaOH com o Cl2 seja prevenida, evitando–se a formação do hipoclorito desódio. • A salmoura então é introduzida no compartimento do ânodo e flui através do diafragma para o compartimento do cátodo. • Uma soda cáustica diluída deixa a célula.

Evaporação e filtração do sal • Em virtude da eficiência das células eletrolíticas (50%), metade do NaCl está na solução diluída de soda cáustica, sendo necessário concentrar a solução de NaOH que está a 10-12% a 50%, para...
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