طرق إنتاج الصودا الكاوية والصوديوم هيبوكلوريت وحامض HCl و كلورات الصوديوم

طرق إنتاج الصودا الكاوية والصوديوم هيبوكلوريت وحامض HCl و كلورات الصوديوم

_كل الكيماويات السابقة تنتج من التحلل الكهربى لمحلول كلوريد الصوديوم ولكن باختلاف طريق التحليل ومكونات خلية التحليل تختلف النواتج.

1-إنتاج الصودا الكاوية والصوديوم وحامض HCl:-

يتم إنتاج هاتين المادتين بإستخدام خلية تحليل كهربى مفصولة الأقطاب عن طريق أغشية شبه منفذه حتى لا يتفاعل الهيدروكسيد مع غاز الكلور .

ولابد أن تكون درجة حرارة الخلية =95 درجة مئوية

أما عن إنتاج HCl فيتم إمرار غاز الكلور +بخار ماء عند 550 درجة مئوية وفى وجود عامل حفاز مثل الكربون النشط ثم إستقباله فى ماء مثلج

ملحوظة:-
الكاثود فى هذه الخلية من النيكل والأنود من التيتانيوم.

2-الصوديوم هيبو كلوريت:_

يتم إنتاج الصوديوم هيبوكلوريت بطريقتين أساسيتين :

أ- بإمرار غاز الكلورين على محلول هيدروكسيد الصوديوم البارد (20 درجة على الأكثر )

ب- بالتحليل الكهربى المباشر مث الخلية السابقة ولكن بدون أغشية وفى درجة حرارة أقل من 20 درجة..ولابد أن أن تكون الأقطاب قريبة من بعضهابمسافة لاتزيد عن 1سم حتى يتم الخلط بين الهيدروكسيد وغاز الكلور.

3- كلورات الصوديوم:-

يتم إنتاجها بنفس طريقة الهيبو كلورايت ولكن عند درجة حرارة أعلى من 40 درجة مئوية .

[img]

طرق إنتاج الصودا الكاوية والصوديوم هيبوكلوريت وحامض HCl و كلورات الصوديوم Membra10

[/img]

الصودا الكاویة (ھدركسید الصودیوم) من ملح الطعام.

تكون على شكل أملاح
أو NaOH أولا:

ھي ھیدروكسید الصودیوم ورمزھا الكیمائي
وھي مادة قاعدیة .

(Na+;OH-) محلول

المواد المطلوبة

ملح الطعام

وعاء من الفخار (العادي والغیر مصبوغ).

وآخر من البلاستیك.

مولد تیار كھربائي مستمر (مثال: شاحن الجوال - بطاریة سیارة).

1,5 الأسطوانیة وھي V 4) قضیبین من الغرافیت :

(نحصل علیھما بفتح بطاریات من نوع موجودة في كل مكان حیث نجد بداخلھا مادة سوداء تحیط بأسطوانة صلبة سوداء فھذه
الأسطوانة ھي قضیب الغرافیت)

-كما یمكننا إستعمال قلم الرصاص لأنھ مصنوع من الغرافیت.

الطریقة
-
نقوم بملأ جزء من الإناء البلاستیكي بالماء المالح

-
نقوم بملأ الإناء الفخاري بالماء العادي. ولكن من الأفضل الماء المقطر تجده یستعمل لبطاریات
السیارات لیس الأسید إنما ھو ماء خالص.

-
نضع الإناء الفخاري داخل الإناء البلاستیكي مع مراعاة أن لا ینقلب داخلھ أو یسیل الماء المالح داخلھا.

-
نربط قضیبا الغرافیت بمولد التیار بسلكین كھربائیین. أحدھما بالطرف الموجب والآخر بالسالب.

-
نضع الغرافیت الموجب + في الماء المالح . ونضع السالب - في الماء العادي.

-
نشغل التیار ویجب أن نلاحظ وبعد فترة من الوقت تصاعد الفقاعات وخصوصا من السالب.

-
ندع التفاعل لیومین أو أكثر حسب شدة التفاعل. وفي النھایة سنحصل على الصودا في الوعاء المربوط
بالسالب(الإناء الفخاري) وبتركیز جید وذالك حسب مدة التفاعل وقوة المولد.

-
یمكن رفع التركیز بتبخیر المحلول بالتسخین.

ملاحظة :
-
الصودا غیر سامة ویمكن لمسھا بالید. لكن الغاز الذي سیتصاعد من الموجب ھو الكلور لذا یجب أن
یكون التفاعل خارج البیت قلیلا –في السطح مثلا- سوف تمیز رائحتھ الشبیھة بماء جافیل المنظف
المطھر.

-
إحذر أن تقلب الأقطاب الموجب والسالب فحینھا لن تحصل على شيء.

-
لا تترك السلك المربوط بالقضیب یلامس الماء لأنھ سوف یتآكل.ومن الأفضل تغلیفھ بلاصق أو مادة
بلاستیكیة

[img]

طرق إنتاج الصودا الكاوية والصوديوم هيبوكلوريت وحامض HCl و كلورات الصوديوم Images21

[/img]

تحضر الصودا الكاوية بالتحليل الكهربي لمحلول مشبع ؛ من كلوريد الصوديوم (NaCl)ملح الطعام باستخدام قطبين من الكربون في هذه الخلية

ملاحظة (يجب ان تكون الاقطاب من الكربون حتى لا تتاكل )

1- عند ذوبان كلوريد الصوديوم في الماء

من المعروف ان كلوريد الصوديوم الكتروليت قوي عند ذوبانه في الماء يتاين تأين تام الى ايونات صوديوم + ايونات كلور (Cl)طبقا لمعادة التاين

2-عند مرور التيار الكهربي:-

تتجه الايونات نحو الاقطاب المخالفة لها في الشحنة بالاضافة الى وجود الماء اصلا حول الاقطاب ........ ويحدث الاتي عند الاقطاب
(أ) عند الكاثود(المهبط)

توجد ايونات الصوديوم الموجبة وجزيئات الماء وهناك تفاعلان محتملان هما :-

1- اختزال لايون الصوديوم

2- اختزال الماء

ولان اختزال الماء اسهل من اختزال فلز الصوديوم فيكون الاحتمال الثاني هو الاكثر حدوثا اي انه يتصاعد الهيدروجين عند الكاثود القطب السالب

(ب) عند الانود القطب الوجب

توجد ايونات الكلوريد وجزيئلت الماء ويوجد تفاعلان محتملان ايضا هما:-

(1)اكسدة لايون الكلوريد

(2)اكسدة للماء

ومع ان عملية اكسدة الماء الى هيدروجين هي الاسهل الا انها تتوقف فور تكون كمية من الاكسجين ويعزى ذلك الى ان الاكسجين المتكون يستقطب على القطب ويؤدي الى صعوبة تاكسد الماء كما ان اكسدة الماء تحتاج الى فرق جهد عالي لا يتوفر في هذه الحالة

لذا تفضل المعادلة الثانية وهي اكسة ايونات الكلوريد الي ذرات كلور اي يتصاعد الكلور عند الانود

النتيجة النهائية لامرار تيار كهربي في محلول من كلوريد الصوديوم هي:-

(1) تصاعد غاز الهيدروجين عند الكاثود

(2) تصاعد غاز الكلور عند الانود

(3) تكوين هيدوركسيد صوديوم في المحلول الذي يمكن الحصول عليه من تبخير المحلول وتركيزه

Electrolysis of Molten Salts-Stoichiometry of Elecrolysis

Electrolysis: the process of producing a chemical change in an electrolytic cell, which is an electrochemical cell in which an electric current drives an otherwise non-spontaneous reaction.

Downs Cell[size=13]: a commercial electrochemical cell used to obtain sodium metal by the electrolysis of molten sodium chloride.[/size]

طرق إنتاج الصودا الكاوية والصوديوم هيبوكلوريت وحامض HCl و كلورات الصوديوم Downs%2Bcell

[url][/url]

The half-reactions are:

Na⁺ (l) + e^– → Na (l)

Cl^– (l) → (½)Cl₂ (g) + e^–

Where the reduction of Na⁺ to Na occurs at the cathode and the oxidation of Cl^– to Cl₂ occurs at the anode. No water is used.

CaCl₂ is added to reduce the melting point of NaCl from 801^oC to 580^oC. And the electrodes do not need to be separated because the non-spontaneous reaction does not want to proceed anyway. This is the only way to commercially produce Na(s).

The cell reaction is:

Na⁺ (l) + Cl^– (l) → Na (l) + (½)Cl₂ (g)

Overvoltage[size=13]:[/size]

“The presence of water in a solution of sodium chloride must be examined in respect to its reduction and oxidation in both electrodes. Usually, water is electrolysed as mentioned in electrolysis of water yielding gaseous oxygen in the anode and gaseous hydrogen in the cathode. On the other hand, sodium chloride in water dissociates in Na+ and Cl– ions, cation, which is the positive ion, will be attracted to the cathode (+), thus reducing the sodium ion. The anion will then be attracted to the anode (–) oxidizing chloride ion.

The following half reactions describes the process mentioned:

1. Cathode: Na+(aq) + e– → Na(s) (E° = –2.71 V)

2. Anode: 2 Cl–(aq) → Cl2(g) + 2 e– (E° = +1.36 V)

3. Cathode: 2 H2O(l) + 2 e– → H2(g) + 2 OH–(aq) (E° = –0.83 V)

4. Anode: 2 H2O(l) → O2(g) + 4 H+(aq) + 4 e– → (E° = +1.23 V)

Reaction 1 is discarded as it has the most negative value on standard reduction potential thus making it less thermodynamically favorable in the process.

When comparing the reduction potentials in reactions 2 and 4, the reduction of chloride ion is favored. Thus, if the Cl– ion is favored for reduction, then the water reaction is favored for oxidation producing gaseous oxygen, however experiments show gaseous chlorine is produced and not oxygen.

Although the initial analysis is correct, there is another effect that can happen, known as the overvoltage effect. Additional voltage is sometimes required, beyond the voltage predicted by the E°cell. This may be due to kinetic rather than thermodynamic considerations. In fact, it has been proven that the activation energy for the chloride ion is very low, hence favorable in kinetic terms. In other words, although the voltage applied is thermodynamically sufficient to drive electrolysis, the rate is so slow that to make the process proceed in a reasonable time frame, the voltage of the external source has to be increased (hence, overvoltage.)

Finally, reaction 3 is favorable because it describes the proliferation of OH– ions thus letting a probable reduction of H+ ions less favorable an option.

The overall reaction for the process according to the analysis would be the following:

Anode (oxidation): 2 Cl–(aq) → Cl2(g) + 2 e–

Cathode (reduction): 2 H2O(l) + 2 e– → H2(g) + 2 OH–(aq)

Overall reaction: 2 H2O + 2 Cl–(aq) → H2(g) + Cl2(g) + 2 OH–(aq)

As the overall reaction indicates, the concentration of chloride ions is reduced in comparison to OH– ions (whose concentration increases). The reaction also shows the production of gaseous hydrogen, chlorine and aqueous sodium hydroxide.”

» الكيماويات المستخدمة لضبط الاس الهيدروجينى فى معالجة الصرف الصناعى والصحى(حمض الكبريتيك/حمض الهيدروليك/حمض الفوسفوريك/حمض النيتريك/هيدروكسيد الصوديوم/هيدروكسيد الكالسيوم/هيدروكسيد الماغنسيوم/هيدروكسيد الامونيوم)
» استخدام الصودا الكاوية لتحضير الزيوليت
» Hydrated Lime and Other Acid & Alkali Offerings for Wastewater Treatment
» دراسة جدوى فنية تصميمية انشاء مصنع انتاج الصودا الكاوية القشور 99% والسائلة 48% فى مصر
» دراسة جدوى انشاء مصنع لانتاج هيبوكلوريت الكالسيوم المحبب تركيز 65%