Electròlisi: Obtenció Clor, Galvanoplàstia i Corrosió

Obtenció del Clor: Procés Clor-Àlcali

El clor s'obté principalment mitjançant l'electròlisi d'una dissolució aquosa de clorur de sodi (NaCl), coneguda com a salmorra. Aquest procés s'anomena procés del clor-àlcali. Hi ha tres mètodes principals:

• Electròlisi amb cel·la d'amalgama de mercuri
• Electròlisi amb cel·la de diafragma
• Electròlisi amb cel·la de membrana

Fonament del Procés Clor-Àlcali

El procés clor-àlcali es basa en la reacció de la salmorra amb aigua en cel·les electrolítiques. Aquesta reacció produeix clor gas, hidròxid de sodi i hidrogen.

Equació global del procés:

2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + Cl₂ + H₂

La salmorra pot obtenir-se a partir de l'aigua de mar o de roca salina.

Reaccions en el Procés

Dissociació de la sal en dissolució:

NaCl → Na⁺ + Cl^-

• Ànode:

  2Cl^- (aq.) → Cl₂ (g) + 2e^-

• Càtode (incloent la reacció del desamalgamador en la tecnologia d'amalgama):

  2Na⁺ (aq) + 2H₂O + 2e^- → H₂ (g) + 2Na⁺ (aq) + 2OH^- (aq)

Reacció global:

2Na⁺ (aq) + 2Cl^- (aq) + 2H₂O → 2NaOH (aq) + Cl₂ (g) + H₂ (g)

Piles de Combustible

En aquest tipus de pila, els reactius són il·limitats, és a dir, es reposen a mesura que es consumeixen, i els productes s'eliminen. Això permet un funcionament continu. El combustible i l'oxidant s'introdueixen a la cel·la de manera similar a la gasolina, però no reaccionen directament, sinó a través dels elèctrodes. Hi ha diversos tipus de piles, com ara:

• Alcalina
• De combustió amb electròlit polimèric (PEM)

Exemples de reaccions en piles de combustible:

H₂ + 2(OH)^- → 2H₂O + 2e^-                         ½ O₂ + H₂O + 2e^- → 2(OH)^-

H₂ (g) → 2H⁺ + 2e^-                         ½ O₂ (g) + 2H⁺ (aq.) + 2e^- → H₂O (l)

Anodització, Galvanoplàstia i Refinació Electrolítica

L'anodització i la galvanoplàstia són processos que s'utilitzen per recobrir un metall amb una capa d'un altre metall, principalment per protegir-lo.

Anodització

L'anodització és un procés electrolític que s'aplica normalment a l'alumini, utilitzant àcid sulfúric. Durant l'electròlisi, l'oxigen que es desprèn forma una fina capa d'òxid a la superfície de l'alumini, protegint-lo.

Galvanoplàstia

La galvanoplàstia consisteix a recobrir un metall amb un altre per millorar-ne l'aspecte i/o protegir-lo de la corrosió. En aquest procés, el metall que actua com a ànode es dissol i cobreix l'objecte situat al càtode.

Refinació Electrolítica

La refinació electrolítica s'utilitza per purificar metalls, com ara el coure. Els ions de coure pur que es redueixen (provinents de l'ànode, que és coure impur) es dipositen sobre una làmina fina de coure, augmentant-ne la puresa.

Corrosió

La corrosió és el deteriorament que experimenten els materials quan estan exposats a l'ambient. En el cas dels metalls, la corrosió és un procés d'oxidació on el metall cedeix electrons a l'oxigen de l'aire, formant-se un òxid metàl·lic. Aquest procés electroquímic implica dues semireaccions (reducció i oxidació) que es produeixen simultàniament.

Per prevenir la corrosió, cal impedir que es produeixi una de les dues reaccions (oxidació o reducció). Algunes estratègies inclouen:

• Aplicació de capes protectores (com el cromat de zinc, ZnCrO₄).
• Protecció catòdica.
• Ús de l'electròlisi per refinar o purificar els metalls.