Idrossido di sodio: preparazione, reazioni

Il processo di preparazione dell’idrossido di sodio

L’idrossido di sodio, conosciuto anche come soda caustica, è una sostanza chimica altamente basica che reagisce con l’anidride carbonica e può trasformarsi in bicarbonato di sodio e carbonato di sodio. A temperatura ambiente, l’idrossido di sodio non danneggia la gomma o le resine sintetiche, ma è corrosivo per metalli come alluminio, stagno, zinco e piombo. Questa sostanza è in grado di distruggere tessuti organici, animali e vegetali. La sua prima sintesi risale al 1780 ad opera del chimico francese Nicolas LeBlanc.

Preparazione dell’idrossido di sodio

Esistono due metodi principali per ottenere l’idrossido di sodio:

# 1. Reazione del carbonato di sodio con idrossido di calcio

In questo processo, noto come caustificazione del carbonato, avviene la seguente reazione di equilibrio:

Na2CO3 + Ca(OH)2 → 2 NaOH + CaCO3

La resa di questa reazione dipende dalla concentrazione del carbonato di sodio utilizzato. Soluzioni al 10% di Na2CO3 hanno una resa del 97%, mentre soluzioni al 16% hanno una resa del 91%. La soluzione viene fatta reagire in caldaie munite di agitatore e riscaldate a vapore. Il carbonato di calcio formato viene separato per decantazione e filtrazione, permettendo di ottenere una soluzione al 10%, che può essere concentrata fino al 50% attraverso evaporazione.

Per ottenere soda caustica al 98%, la soluzione concentrata viene riscaldata fino a 300°C per eliminare l’acqua e il prodotto fuso viene solidificato in stampi. Se si necessita di una soda caustica più pura, si procede a sciogliere la sostanza in alcol etilico per eliminare impurità come carbonato di sodio e ossidi di ferro, ottenendo così una soda caustica di elevata purezza.

# 2. Elettrolisi di soluzioni acquose di cloruro di sodio

In questo secondo metodo, la corrente elettrica viene fatta passare attraverso una soluzione di cloruro di sodio in apposite celle di elettrolisi. Il processo porta alla decomposizione del cloruro di sodio, formando una soluzione al 10-12% di idrossido di sodio con produzione di idrogeno.

Questi due metodi permettono di ottenere idrossido di sodio in diverse concentrazioni e gradi di purezza per soddisfare le diverse esigenze industriali e chimiche.

Processo di cloruro di sodio (NaCl) nell’elettrolisi

L’elettrolisi del cloruro di sodio (NaCl) può essere svolta in diverse configurazioni per ottenere diversi prodotti come cloro gassoso (Cl₂), idrogeno gassoso (H₂), idrossido di sodio (NaOH) e ipocloriti. Una delle reazioni coinvolte è la seguente: 2 NaCl + 2 H₂O → H₂ + Cl₂ + 2 NaOH.

Reazione all’elettrodo di ferro e grafite

Durante il processo, al catodo di ferro avviene la reazione 2 H₂O → 2 OH^– + H₂, mentre all’anodo di grafite si ha la reazione Cl₂ + 2 OH^– → ClO^– + Cl^– + H₂O.

Utilizzo di diaframmi e campane

Per evitare la miscelazione delle sostanze prodotte, come il cloro e l’idrossido di sodio, si utilizzano diaframmi di cemento poroso o campane. Queste strutture permettono la separazione tra la soluzione catodica densa (NaOH) e la soluzione anodica meno densa (NaCl).

Processo Castner-Kellner

Un’altra tecnica utilizzata è il processo Castner-Kellner, in cui si elettrolizza una soluzione di NaCl con un anodo di grafite e un catodo di mercurio. La reazione all’anodo è: 2 Cl^– → Cl₂ + 2e^–, mentre la semireazione al catodo di mercurio è: 2 Na⁺ + 2 e ^– → 2 Na, seguita dalla formazione di un’amalgama di sodio e mercurio: 2 Na(amalgama) → 2 Na⁺ + 2 e^–, che reagisce con l’acqua producendo idrossido di sodio e acqua.

In conclusione, l’elettrolisi del cloruro di sodio può generare una serie di prodotti utili in diversi processi industriali, con la possibilità di controllarne le reazioni attraverso specifiche configurazioni e dispositivi.