Chlor-Alkali-Elektrolyse

Grundsätzliches Elektrolyse  Zerlegung durch elektrische Energie Wässrige Kochsalzlösung dient zur (technischen) Gewinnung von: - Chlor - Natronlauge - Wasserstoff

Reaktionen Kathodenreaktion: 4 H2O → 2 H3O+ + 2OH- Dissoziation des Wassers 2 H3O+ + 2 e- → H2 + 2 H2O Kathodenreaktion 2 H2O + 2 e- → H2 + 2 OH- Gesamtreaktion im Kathodenraum Anodenreaktion: 2 NaCl → 2 Na+ + 2 Cl- Dissoziation des Salzes 2 Cl- → Cl2 + 2 e- Anodenreaktion 2 NaCl → 2 Na+ + Cl2 + 2e- Gesamtreaktion im Anodenraum Gesamtreaktion: 2 H2O + 2 NaCl → H2 + Cl2 + 2Na+ + 2 OH-

Technische Verfahren allg. Für die technische Umsetzung ist es wichtig, dass das entstandene Chlor nicht in Kontakt mit den Hydroxidionen kommt, da dadurch ein Chlorid/Hypochlorid-Gemisch entstehen würde. Cl2 + 2 OH- → Cl- + OCl- + H2O Chlorgas darf sich nicht mit Wasserstoffgas vermischen da sonst Chlorknallgas entstehen würde! Verfahren die oben genannte Probleme verhindern

Amalgam-Verfahren (Quecksilber-Verfahren) Vorteile: Natronlauge wird getrennt von Natriumchloridlösung erzeugt. sehr reine und hoch konzentrierte Lauge Nachteile: Quecksilber 2 Na*Hg + 2 H2O -> 2 NaOH + H2 + 2Hg

Diaphragma Verfahren Vorteile: Energiegünstige Erzeugung von Chlor Hypochlorite(Bleichlauge) oder Chlorate, z.B. für Feuerwerkskörper Nachteile: Verunreinigte NaOH durch NaCl Gesundheitsrisiko: Diaphragma besteht aus Asbest

ende Quellen http://www.klassenarbeiten.de/referate/chemie/chloralkalielektrolyse/chloralkalielektrolyse_21.htm http://de.wikipedia.org/wiki/Chlor-Alkali-Elektrolyse

notizen Das Salz liegt in einer wässrigen Lösung vor, wodurch neben den Na+ und Cl- -Ionen auch die Dissoziationsprodukte des Wassers H3O+ und OH- vorliegen. Legt man an den Elektroden eine Spannung an, werden bevorzugt die Ionen entladen, die die geringste Zersetzungsspannung benötigen, im vorliegenden Falls sind dies die Chlorid und die Hydronium-Ionen. Zurück bleiben die Natrium- und die Hydroxidionen, die die Natronlauge bilden. Verhinderung: Raum des (-)Pols vom Raum des (+)Pols durch ein Diaphragma-/Amalgamverfahren trennen. Dafür muss der Ausgangsstoff Natriumchlorid sorgfältig von Magnesium und Calcium gereinigt werden (diese bilden sonst schwerlösliche Hydroxide, die das Diaphragma oder den Amalgamzersetzer verstopfen). Außerdem muss Sulfat sorgfältig entfernt werden, weil dieses die Sauerstoff-Überspannung am (+)Pol herabsetzt und dort Hydroxidionen frei setzt um mit dem Graphit des (+)Pols gasförmiges Kohlendioxid zu bilden. => Somit würde ein Verschluss des (+)Pols folgen

Schriftlich Normalpotentiale von Natrium (-2,7V), Wasserstoff (-0,4V), Chlor (+1,4V) und Sauerstoff (+0,8V) bei Natriumchloridlösung bei einer Konzentration von c=1mol/l => Das Abscheidungspotential für Wasserstoff ist geringer als das für Natrium und für Sauerstoff geringer als das für Chlor. => An dem (-)Pol entsteht gasförmiger Wasserstoff (es werden Protonen durch Elektronenaufnahme zu Wasserstoff reduziert); an dem (+)Pol entsteht Sauerstoff (durch Oxidation aus Hydroxidionen und unter Bildung von Wasser). Anstatt Sauerstoff sollte sich jedoch Chlor an der Anode ablagern. => Durch das Elektrodenmaterial entsteht eine hohe Überspannung bei Sauerstoff und eine geringe bei Chlor => Das Abscheidungspotential von Sauerstoff ist folglich größer als das von Chlor. Es wird dabei Graphit als (+)Pol und billiges Eisen als (-)Pol verwendet. Am (+)Pol wird Chlorid zu Chlor oxidiert und am (-)Pol werden Protonen zu Wasserstoff reduziert => Es ergibt sich eine Lösung welche unentladenen Natrium- und Hydroxidionen enthält