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





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