Educação Universal

Produção industrial de NaOH

Hidróxido de sódio (NaOH), ou soda cáustica, é um sólido branco, muito higroscópico, inorgânico, comercializado na forma escamas, pó, lentilhas, pérolas e micropérolas.

O NaOH é uma típica base de Arrhenius, pois quando dissociado em água, libera íons hidroxila (OH-). A soda cáustica, é uma base forte com alto poder corrosivo, podendo causar graves queimaduras em contato com a pele. NaOH(aq) → Na+(aq) + OH-(aq) A fabricação do hidróxido de sódio é de extrema importância para diversos segmentos industriais. Esta base é considerada como uma das mais importantes, pois além de ser usada para a produção de tecidos e papel, participa como insumo na fabricação de diversos produtos. A soda cáustica é fabricada atualmente, através de dois processos, o Processo de Solvay, e o Processo Eletrolítico. Reação Total: 2NaCl + CaCO3 → Na2CO3 + CaCl2

O processo é muito mais complicado do que o sugerido pela reação total, e para complicar ainda mais a situação a reação é reversível e apenas 75% do NaCl é convertido em produto. O primeiro estágio do processo é a purificação da salmoura saturada, que então reage com a amônia gasosa. A salmoura amoniacal é carbonatada em seguida com CO2, formando NaHCO3. Este é insolúvel na salmoura por causa do efeito do íon comum, podendo ser separado por filtração. Por aquecimento à 150ºC, o bicarbonato NaHCO3 se decompõe em carbonato anidro Na2CO3 (chamado na indústria de “soda leve”, por que é um sólido com baixa densidade, 0,5g/cm³). A seguir o CO2 é removido por aquecimento da solução, sendo o gás reciclado para o processo anterior, a amônia NH3, é removida por adição de álcali (solução de cal em água), sendo reaproveitada também. A cal (CaO) é obtida por aquecimento de calcário (CaCO3), que também fornece o CO2 necessário. Quando a cal (CaO) é misturada com a água forma-se Ca(OH)2. NH3+ H2O + CO2 → NH4.HCO3 NaCl + NH4.HCO3 → NaHCO3 + NH4Cl 2NaHCO3 → (150ºC) Na2CO3 + CO2 H2O CaCO3 → (1100ºC em forno de cal) CaO + CO2 CaO + H2O → Ca(OH) 2 2 NH4 + Ca(OH)2 → 2 NH3 + CaCl2 + 2H2O

Desse modo os materiais consumidos são NaCl e CaCO3, havendo além do produto 

desejado, Na2CO3, a formação do subproduto CaCl2.

O processo eletrolítico, a eletrolise da salmoura foi descrita pela primeira vez por Cruickshank, mas só em 1834 Faraday desenvolveu as leis da eletrólise. Naquele tempo era muito restrito o uso da eletrólise, porque as únicas fontes de energia elétrica para realizá-las eram as baterias primárias. Essa situação mudou em 1872, quando Gramme inventou o dínamo. A primeira aparelhagem industrial a base de eletrólise foi instalada em 1891 na cidade de Frankfurt (Alemanha), na qual uma célula eletrolítica era preenchida, eletrolizada, esvaziada, a seguir novamente enchida... e assim por diante. Tratava-se portanto, de um processo descontinuo. Obviamente, uma célula que poderia trabalhar continuamente, sem a necessidade de ser esvaziada, produziria mais a menos custos. Nos anos seguintes surgiram muitas patentes e desenvolvimentos, visando à exploração das possibilidades industriais da eletrólise. A primeira instalação industrial na empregar uma célula contínua de diafragma foi provavelmente aquela idealizada por Le Seur em Romford, em 1893; surgiram as células de Castner em 1896. Em todas essas células (e também em muitas células modernas) empregava-se amianto como um diafragma para separar os compartimentos do ânodo e do cátodo. Com a adição constante de salmoura, havia uma produção contínua de NaOH e Cl2.

Na mesma época, Castner e Kellner (um americano que trabalhava na Inglaterra e um austríaco que trabalhava em Viena, sucessivamente) desenvolveram e patentearam versões semelhantes da célula de cátodo de mercúrio, em 1897. Os dois tipos de células, o de diafragma e o cátodo de mercúrio, permanecem uso. Os primeiros equipamentos de eletrólise produziam cerca de 2 toneladas de cloro por dia; as instalações modernas produzem 1000 toneladas por dia.

Na Eletrólise se da salmoura, ocorrem reações tanto no ânodo como no cátodo. Ânodo: 2Cl- → Cl2 + 2e Cátodo: Na + e → Na 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 Se os produtos se misturarem, ocorrem reações secundárias: 2NaOH + Cl2 → NaOCl + H2 ou 2OH + Cl2 →2OCl + H2 e no ânodo pode ocorrer, até certo ponto, outra reação: 4OH →2H2O + 4e

PRODUÇÃO DE NaOH

O NaOH, mais conhecido como soda cáustica, é uma substância produzida em massa pelas fábrica, por ser uma base de Arrhenius, sendo assim algo muito útil para neutralizar ácidos fortes. Esta também é utilizada para dissolver gorduras, por ser corrosiva. 
Um dos exemplos de utilização da soda cáustica é a formação do produto chamado “cloro”, usado para limpar o chão. Além também da formação de sabão em pó, detergentes etc. Estas substâncias estão nas vizinhanças do ácido sulfúrico e da amônia quanto ao montante do valor do respectivo consumo. Entretanto, há uma curiosidade na utilização do NaOH, pois ele também é necessário para a produção de tecidos de algodão, fortalecendo as fibras, fazendo com que estas absorvam melhor o tingimento que irão receber. 

Ao final do século XIX, graças aos avanços tecnológicos, tornou-se viável explorar em escala industrial o processo de produção de soda cáustica: a eletrólise de uma solução de cloreto de sódio (uma salmora, água e sal). Sob o efeito de uma corrente elétrica que passe entre dois eletrodos (o ânodo e o cátodo), ocorre a dissociação das moléculas do cloreto de sódio e da água, o que resulta em cloro de um lado (sobre o ânodo) e hidrogênio e soda cáustica líquida do outro lado (sobre o cátodo).
Ele é largamente aplicado na indústria, na purificação de derivados de petróleo e de óleos vegetais, na fabricação de produtos de uso doméstico (como desentupidores de pias e ralos e na remoção de sujeiras pesadas) e na preparação de produtos orgânicos (como papel, celofane, seda artificial, celulose, corantes e, principalmente, sabão).
Desde a Antiguidade o homem realiza a reação química para a produção de sabão a partir do uso da soda cáustica, pois ela reage com óleos e gorduras, convertendo-os em substâncias solúveis e fluídas, que são removidas pela lavagem.

Fórmula: NaOH
Massa molar: 39,997 g/mol
Densidade: 2,13 g/cm³
Ponto de fusão: 318 °C
IUPAC: Sodium hydroxide

CURIOSIDADES:

Ingestão:

Pode causar danos graves e permanentes ao sistema gastrointestinal.

Inalação:

Irritação com pequenas exposições, danoso ou mortal em altas doses.

Pele:

Perigoso. Os sintomas vão desde irritações leves até úlceras graves.

Olhos:

Perigoso. Pode causar queimaduras, danos na córnea ou conjuntiva.

Polêmica da empresa Ades:  http://g1.globo.com/bemestar/noticia/2013/03/soda-caustica-diluida-so-provoca-queimadura-superficial-diz-medico.html 

http://www.mundoeducacao.com/quimica/hidroxido-sodio.htm

Pierluigi Piazzi

O prof. PIER (como é chamado por seus alunos e ex-alunos) nasceu na Itália em 1943, bem no meio da 2ª Guerra Mundial e chegou ao Brasil em 1954, trazido por uma família entusiasmada pela notícia de que esse seria o país do futuro.

Está aguardando até hoje!

Sempre foi professor, até quando criança no primário, ajudando seus colegas de classe a desvendar os mistérios da Matemática.

Trabalhou como professor, garçom, confeiteiro, motorista de caminhão, topógrafo, tratorista, químico… até que descobriu que poderia sobreviver apenas como professor (coisa quase impossível no Brasil), se lecionasse numa estranhíssima instituição de ensino denominada “Curso Pré-Vestibular” ou, mais corriqueiramente, “Cursinho”.

No cursinho o prof. Pier preparou uns 100 mil alunos para o exame vestibular sentindo-se como se fosse o médico de uma U.T.I. especializada em atender vítimas de erros médicos.

Aliando sua experiência como professor e os conhecimentos adquiridos ao lecionar Inteligência Artificial e Configuração de Redes Neurais num curso de Engenharia da Computação, conseguiu identificar os equívocos que tornam o Sistema Educacional Brasileiro um dos piores do mundo.

Por mais de 10 anos tem viajado pelo Brasil visitando centenas de escolas fazendo palestras para alunos, pais, professores e coordenadores, mostrando como evitar esses erros.

Finalmente resolveu escrever três livros (um para alunos, um para pais e um para professores) explicando como é simples mudar essa nossa cultura tão equivocada transformando, assim, nosso Sistema Educacional em um dos melhores do mundo.

Para que, talvez, o tão esperado futuro finalmente chegue! 

                                                   Assista uma de suas palestras

Produção Industrial do Alumínio

O alumínio possui características bem especificas, tais como: maleável, leve (densidade abaixo de 5g/cm³), muito resistente á corrosão. A partir desse metal surgem panelas, papel de alumínio, placas coletoras de energia solar e entre outros, por isso é considerado versátil e é obtido a partir da bauxita.

Processo Bayer

Esse processo exige a participação de energia elétrica, por isso a produção fica mais dificultosa. A bauxita deve sofrer purificação para obter alumina(Al2O3) de outras substâncias.

No estágio inicial conhecido como digestão, a bauxita é moída e depois digerida misturada com uma solução cáustica de hidróxido de sódio (NaOH), sob temperatura e pressão controladas:

Na clarificação é separado a fase sólida (resíduo insolúvel) da liquida(licor), sendo considera como uma das mais importante etapas. Em seguida ocorre a precipitação, ou seja, o esfriamento do licor.

 A calcinação é a parte final, na qual a alumina é levada para remover qualquer resíduo do licor, e depois é realizada a secagem. Em seguida a alumina é calcinada, para desidratar os cristais e formar cristais de alumina puros.

O óxido de ferro lll não sofre nenhuma reação, podendo ser separado.

Após a obtenção da alumina, esta é transformada em alumínio metálico. Nesse processo a dissolução da alumina em uma solução de criolita fundida(Na3AlF6) ou em fluoreto de alumínio em baixa tensão. Em seguida essa mistura é coloca em uma cuba eletrolítica sofrendo uma reação de eletrólise, e a partir disso o óxido de alumínio se transforma em alumínio.

Eletrólise do alumínio

Bibliografia

http://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/aluminio-ocorrencia-obtencao-industrial-propriedades-e-utilizacao.htm

Saiba Mais Sobre A Produção De Soda Cáustica...

 

                     O hidróxido de sódio, ou melhor conhecido como 'soda cáustica' é um elemento químico básico utilizado cotidianamente para desobstruir encanamentos e sumidouros pias principalmente e tem demais funções - inclusive é uma das matérias-primas na produção de sabão caseiro! Por ser solúvel em água o NaOH é uma dissolução que libera grande quantidade de calor, sendo um processo exotérmico; é corrosivo e altamente tóxico. É usado no ramo industrial na fabricação de tecidos, papel, alimentos, biodisel e detergentes. É gerado através de uma eletrólise de uma solução aquosa de cloreto de sódio - mais conhecido como salmoura.

 

                            Atualmente a soda cáustica vem sendo fabricada e gerada por meio de dois processos químicos: Processo Eletrolítico - como já citado e também pelo Processo de Solvay. O Processo de Solvay (ou  processo da amônia-soda), foi uma das tentativas de baratear a produção de Na2CO3 produzida pelo Processo de Leblanc (processo ultrapassado), através do uso da reação total:

            2NaCl + CaCO₃ → Na₂CO₃ + CaCl₂

 

                               Logo, tal processo se torna muito mais complicado do que o sugerido pela reação total, o que dificulta pois a reação é reversível e apenas 75% do NaCl é convertido em produto. Um dos primeiros estágios do processo se dá pela purificação da salmoura saturada, que então reage com a amônia gasosa. A salmoura amoniacal é carbonatada em seguida com CO2, formando NaHCO3. Este é insolúvel na salmoura por causa do efeito do íon comum, podendo ser separado por filtração. Por aquecimento à 150ºC, o bicarbonato NaHCO3 se decompõe em carbonato anidro Na2CO3 (chamado na indústria de “soda leve”, por que é um sólido com baixa densidade, 0,5g/cm³). A seguir o CO2 é removido por aquecimento da solução, sendo o gás reciclado para o processo anterior, a amônia NH3, é removida por adição de álcali (solução de cal em água), sendo reaproveitada também. A cal (CaO) é obtida por aquecimento de calcário (CaCO3), que também fornece o  CO2 necessário. Quando a cal (CaO) é misturada com a água forma-se Ca(OH)2.

            NH₃+ H₂O + CO₂  → NH4.HCO₃

            NaCl + NH4.HCO₃ → NaHCO₃ + NH4Cl

            2NaHCO₃  → (150ºC) Na₂CO₃ + CO₂  H₂O

            CaCO₃ →   (1100ºC em forno de cal) CaO + CO₂

            CaO + H₂O → Ca(OH) 2 

            2 NH4 +   Ca(OH)₂ →  2 NH₃ + CaCl₂  + 2H₂O

          

                                Desse modo os materiais consumidos são NaCl e CaCO₃, havendo além do produto desejado,  Na₂CO₃,  a formação do subproduto CaCl₂. Há poucos usos para o CaCl₂, e só uma parte é recuperada da solução, sendo o restante desprezado. O principal uso do  Na₂CO₃  é a indústria de vidro, o que requer a “soda pesada” Na₂CO₃. H₂O. Para a sua obtenção a “soda leve”, obtida pelo processo de Solvay, é recristalizada com água quente.

                        O processo eletrolítico, a eletrolise da salmoura foi descrita pela primeira vez por Cruickshank, mas só em 1834  Faraday desenvolveu as leis da eletrólise. Naquele tempo era muito restrito o uso da eletrólise, porque as únicas fontes de energia elétrica para realizá-las eram as baterias primárias. Essa situação mudou em 1872, quando Gramme inventou o dínamo. A primeira aparelhagem industrial a base de eletrólise  foi  instalada em 1891 na cidade de Frankfurt (Alemanha),  na qual uma célula eletrolítica era preenchida, eletrolizada, esvaziada, a seguir novamente enchida... e assim por diante. Tratava-se portanto, de um processo descontinuo. Obviamente, uma célula que poderia trabalhar continuamente, sem a necessidade de ser esvaziada, produziria mais a menos custos.  Nos anos seguintes surgiram muitas patentes e desenvolvimentos, visando à exploração das possibilidades industriais da eletrólise.  A primeira instalação industrial na empregar uma célula contínua de diafragma foi provavelmente aquela idealizada por Le Seur em Romford, em 1893; surgiram as células de Castner em 1896.  Em todas essas células (e também em muitas células modernas) empregava-se amianto como um diafragma para separar os compartimentos do ânodo  e do cátodo. Com a adição constante de salmoura, havia uma produção contínua de NaOH e Cl₂.

                                  Na mesma época, Castner e Kellner (um americano que trabalhava na Inglaterra e um austríaco que trabalhava em Viena, sucessivamente) desenvolveram e patentearam versões semelhantes da célula de cátodo de mercúrio, em 1897.

                                Os dois tipos de células, o de diafragma e o cátodo de mercúrio, permanecem uso. Os primeiros equipamentos de eletrólise produziam cerca de 2 toneladas de cloro por dia; as instalações modernas produzem 1000 toneladas por dia.

                                 Na Eletrólise se da salmoura, ocorrem reações tanto no ânodo  como no cátodo.

Ânodo: 2Cl- → Cl₂ + 2e

Cátodo: Na + e → Na

              2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

             Se os produtos se misturarem, ocorrem reações secundárias:

2NaOH + Cl₂ → NaOCl + H₂

                        ou

2OH + Cl₂  →2OCl + H₂

             e no ânodo pode ocorrer, até certo ponto, outra reação:

4OH →2H₂O + 4e

          

                                    Agora veremos como são as células de diafragma e a célula de cátodo de mercúrio.

      

                           Para manter separados os gases  H₂  e Cl₂ (produzidos nos eletrodos), usa-se um diafragma poroso de amianto. Se os gases  H₂  e Cl₂ misturarem-se, reagirão e a reação será explosiva. Na luz do dia (e ainda mais com a exposição direta à luz solar) ocorre uma reação fotolítica, que produz átomos de cloro. Estes provocam uma explosiva reação em cadeia.

                                 O diafragma também separa os compartimentos do ânodo  e do cátodo.  Isso diminui a possibilidade de reação entre o NaOH, produzido no compartimento do cátodo, com o  Cl₂, produzido no compartimento do ânodo.  Diminuí assim a possibilidade de ocorrer uma reação secundária que leva a formação de hipoclorito de sódio NaOCl.  Contudo, alguma quantidade de hidróxido de sódio ou de OH pode difundir para o outro compartimento, e isso inibido mantendo-se o nível do eletrólito mais alto no compartimento do ânodo que no compartimento do cátodo, com o que passa a haver um pequeno fluxo positivo do compartimento do ânodo ao do cátodo.  Traços de oxigênio são formados em outra reação secundária. O oxigênio reage com os eletrodos do carbono, destruindo-os  gradualmente, com a formação de CO₂. 

                             Há um interesse crescente em substituir o amianto do diafragma por finas membranas sintéticas de plástico. Essas membranas são feitas de um polímero  chamado nafion, montado em um suporte de teflon. Membranas plásticas possuem  uma resistência menor que o amianto.

     Menos que a metade do NaCl é convertido em NaOH, obtendo-se usualmente uma mistura de  11% de NaOH e 16% NaCl.  Essa solução é concentrada num evaporador quando cristaliza uma considerável quantidade de NaOH, levando a solução final contendo 50% de NaOH e 1% de NaCl.  Isso pode ou não ser importante, dependendo do uso a que  se destina o NaOH.  Para a maioria das aplicações industriais, o produto é vendido como solução, pois os custos da evaporação de todo o líquido com a obtenção do sódio excedem os custos adicionais de transporte da solução.

Fonte/Bibliografia:

http://www.mundoeducacao.com/quimica/hidroxido-sodio.htm
http://www.quimicavolatil.com.br/2010/08/soda-caustica-hidroxido-de-sodio.html
http://www.deboni.he.com.br/tq/sal/fabrisoda.htm





Assovio À Jato,

Bruno Nunes. N°. 02
Daniel Silva. N°. 04
Lucas Carreira. N°. 16
Victória Fukuda. N°. 28

                  

Produção industrial do aluminio

         A produção de alumínio é um processo que exige tempo e consome bastante energia. No entanto, uma vez produzido, o alumínio pode ser reciclado infinitamente, sem perder suas excelentes propriedades.

O processo de produção do alumínio consiste de muitas fases. Nesta página, você terá uma visão geral dos vários passos de produção, desde a mina até a reciclagem.

A obtenção do alumínio é feita a partir do mineral bauxita, o processo se dá em três etapas: Mineração, Refinaria e Redução. 

Mineração: A bauxita contém de 35% a 55% de óxido de alumínio, este mineral é extraído da natureza e através dele se obtém a Alumina (produto intermediário que leva à produção de Alumínio). A Alumina possui fórmula Al₂O₃. 
O Brasil é muito rico em Bauxita, possui a terceira maior reserva no mundo.
 
Refinaria: 
Nesta etapa, a alumina precisa passar por uma purificação, é então dissolvida em soda cáustica e logo após passa por uma filtração. Um pó branco de alumina pura é obtido e enviado à Redução. 

Redução: 
Esta última etapa permite a obtenção de alumínio através de eletrólise. A passagem de corrente elétrica na célula eletrolítica promove a redução da alumina, decantando o alumínio metálico no fundo da célula e o oxigênio liberado reage com o ânodo de carbono, formando dióxido de carbono. Vejamos como ocorre a reação de oxirredução: 
1. A Alumina é colocada no estado fundido em um tanque de ferro revestido com carbono, esse tanque funciona como cátodo; 
2. Os ânodos são constituídos de bastões de carbono mergulhados na Alumina fundida; 
3. As reações de oxirredução promovidas por esse processo originam Alumínio puro no cátodo. Este, posteriormente, vai para o fundo da célula eletrolítica.