O hidróxido de sódio
O hidróxido de
sódio (NaOH) é uma base comercializada e muito conhecida cotidianamente como
soda cáustica, pois ela é altamente corrosiva, causando queimaduras graves em
todos os tecidos animais. Além de corrosivo, o hidróxido de sódio também é
bastante tóxico e muito solúvel em água, o que inclusive é uma dissolução que
libera grande quantidade de calor, sendo um processo exotérmico.
É um sólido
branco, cristalino, com ponto de fusão igual a 318°C e que tem a propriedade de
absorver água do ar (higroscópico), tornando-se um líquido incolor quando
exposto ao ambiente por um tempo.
A soda cáustica é
fabricada atualmente, através de dois processos, o Processo de Solvay e o
Processo Eletrolítico.
O processo Solvay, também designado por processo anisodatilia, foi desenvolvido em 1881 pelo químico belga Ernest Solvay (1838-1922).
Consiste num método industrial de produção de carbonato de sódio (Na 2 CO 3a partir de carbonato de cálcio (CaCO 3 ), de cloreto de sódio (NaCl) e de amoníaco(NH3). O processo começa quando se realiza o aquecimento de carbonato de cálcio(calcinação), formandose óxido de cálcio (CaO) e dióxido de carbono (CO 2), queé seguidamente borbulhado numa solução de cloreto de sódio em
amoníaco e este último converte-se em
hidrogenocarbonato de amônio(NH4CO3)
O hidrogenocarbonato de amônio forma, com o
cloreto de sódio, hidrogenocarbonato de sódio (NaHCO3). Quando
aquecido, o hidrogenocarbonato de sódio transforma em carbonato de sódio (Na2CO3),
água e dióxido de carbono (CO2).
O óxido de cálcio (CaO), produzindo na primeira reação, é utilizado para voltar a
produzir amoníaco a partir de cloreto de amônio. Desta forma, recupera-se sempre a substância mais valiosa, o amoníaco, e apenas se consome sal comum e carbonato de cálcio (CaCO3).
Processo Eletrolítico
Hidróxido de sódio
também é produzido nas indústrias Cloro-álcali por meio da eletrólise
aquosa do cloreto de sódio com eletrodos inertes ao mesmo tempo em
que é produzido gás cloro no eletrodo positivo e gás hidrogênio no eletrodo
negativo.
2NaCl + 2H₂O 2NaOH + Cℓ₂ + H₂
O processo
eletrolítico, a eletrolise da salmoura, foi descrita pela primeira vez por
Cruickshank, mas só em 1834 Michael Faraday desenvolveu as leis da
eletrólise. A primeira aparelhagem industrial a base de
eletrólise foi instalada em 1891 na cidade de Frankfurt (Alemanha),
na qual uma célula eletrolítica era preenchida, eletrolisada, esvaziada, a
seguir novamente enchida, e assim por diante. 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 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 Eletrólise da salmoura, ocorrem reações tanto no ânodo como no cátodo.
Ânodo: 2Cl- → Cl2 +
2e-
Cátodo: Na(s) + e- → Na+
2Na+ + 2H2O → 2NaOH
+ H2
Se os produtos se
misturarem, ocorrem reações secundárias:
2NaOH + Cl2
NaClO + H2
ou
2OH + Cl2 2OCl + H2
e no ânodo pode
ocorrer, até certo ponto, outra reação:
4OH 2H2O + 4e-
Para manter separados os gases H2 e Cl2 (produzidos
nos eletrodos), usa-se um diafragma poroso de amianto (hoje em dia não é muito
utilizado o diafragma de amianto, usa-se mais a ponte salina). 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 (NaClO).
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.
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. Para a maioria das
aplicações industriais, o produto é vendido como solução.
