I composti del sodio

I COMPOSTI DEL SODIOCLORURO DI SODIO NaCl

Il "sale" cristallizza nel sistema cubico ed è trasparente alla luce e alle radiazioni infrarosse; la densità è 2,16, fonde a 800°C.

La sua solubilità in acqua è pressoché costante con la temperatura: 37 g in 100 g H2O. Il sale si trova in natura allo stato di soluzione nell’acqua di mare e di alcune sorgenti ed allo stato solido quale salgemma.

Il contenuto di cloruro salino dell'acqua del mare varia poco nei grandi oceani, dove si mantiene attorno al 3%, mentre presenta notevoli variazioni nei bacini minori. Il contenuto di sale è solo dello 0,7% nel Mar Baltico, mentre raggiunge il 3,3% nel Mediterraneo ed il 3,5% nel Mar Rosso. Nel mari interni senza affluenti importanti il contenuto in sali può salire a valori assai elevati, così il Mar Morto accanto a grandi quantità di altri sali contiene circa il 20% di cloruro sodico.

La preparazione del sale a partire...

della salamoia è costituita da cloruro di sodio, ma possono essere presenti anche altre sostanze come solfati, magnesio, calcio e potassio. La salamoia viene quindi inviata alle saline per l'ulteriore lavorazione. Nelle saline, la salamoia viene fatta evaporare utilizzando l'energia solare. La salamoia viene raccolta in vasche poco profonde e lasciata all'aperto per l'evaporazione. Durante questo processo, l'acqua si evapora lasciando il sale cristallizzato sul fondo delle vasche. Il sale così ottenuto contiene ancora alcune impurità, ma è adatto principalmente per l'uso alimentare. Per gli usi industriali, invece, è preferibile utilizzare il salgemma, che è molto più puro. In Italia, il salgemma può essere estratto da miniere situate in diverse regioni. In Toscana, ad esempio, ci sono miniere a Saline di Volterra e Ponteginori, mentre in Sicilia si trovano miniere a Petralia. Oltre alle miniere, il salgemma può essere estratto anche da giacimenti sotterranei, utilizzando un sistema di trivelle e pozzi simili a quelli utilizzati per l'estrazione dello zolfo in America (metodo Frash). Quando il pozzo è aperto, vengono inseriti due tubi coassiali, lungo uno dei quali viene fatta scendere al fondo del giacimento dell'acqua pura che scioglie il sale. La salamoia formata viene quindi portata in superficie attraverso il secondo tubo. La salamoia proveniente dai pozzi è generalmente satura o quasi, e la sua principale impurità è costituita da cloruro di sodio.

è solfato dicalcio. Per la preparazione di sale a elevato grado di purezza, il ferro, calcio, magnesio e le altre impurità vengono eliminate mediante aggiunta di soda caustica e decantazione della salamoia in larghi bacini.

SODA CAUSTICA

Verso la metà del XIX secolo iniziò la produzione degli alcali caustici che trovarono impiego nell'industria saponiera. Il primo impianto di produzione della soda caustica fu quello di Glasgow del 1844 e più tardi le produzioni si estesero anche in Germania.

La fine del 1800 vide l'introduzione dell'elettrochimica che trasformò la produzione degli alcali. Lo sviluppo industriale dell'elettrolisi fu imposto dallo sviluppo dell'industria dei coloranti sintetici che con la sintesi dell'indaco dalla naftalina richiedeva una grande quantità di acido monocloroacetico. La sintesi del monocloroacetico esigeva a sua volta grandi quantità di cloro puro che l'industria del tempo, nata per

Il problema di inquinamento creato dal processo Leblanc, non sapeva soddisfare. Il cloro prodotto dalla reazione tra acido cloridrico e perossido di manganese o dalla reazione dell'acido con aria in presenza di catalizzatori non aveva né le caratteristiche di purezza (Weldon) né quelle di economicità (Deacon). I primi tentativi industriali della decomposizione dei cloruri alcalini mediante elettrolisi fallirono e si dovette attendere il 1890 quando, a Francoforte, la Chemishe Fabrik-Griesheim realizzò il primo impianto di 300 Kw. Nel 1905 in Italia fu fondata la Società elettrica ed elettrochimica del Caffaro che nell'impianto di Brescia iniziò a produrre per via elettrolitica soda caustica e cloro e, nel 1912, anche la soda anidra. L'elettrolisi aveva iniziato il suo cammino di perfezionamento. L'idrato sodico si presenta allo stato solido, bianco, fonde a 318°C. Va conservato con cura generalmente l'idrato solido.

sodio per ottenere la soda caustica. La reazione avviene secondo la seguente equazione chimica: Ca(OH)2 + Na2CO3 -> 2NaOH + CaCO3 In questo processo, la calce spenta reagisce con il carbonato di sodio per produrre idrossido di sodio (soda caustica) e carbonato di calcio. L'elettrolisi di soluzioni acquose di cloruro di sodio è invece il metodo più comune per la produzione di soda caustica. Questo processo sfrutta l'energia elettrica per separare gli ioni di sodio e cloro presenti nella soluzione, generando così idrossido di sodio. La soda caustica è ampiamente utilizzata in diversi settori industriali, come l'industria del rayon, dei prodotti chimici, della petrolchimica, della carta, dei saponi e dei tessili. Tuttavia, con l'avvento dei detergenti sintetici, si è verificata una forte contrazione del consumo di soda caustica per la produzione di saponi. La produzione annuale di idrossido di sodio supera le 30 milioni di tonnellate, rendendolo uno dei composti chimici più prodotti al mondo. La sua elevatissima igroscopicità significa che assorbe facilmente l'umidità dall'aria circostante. In conclusione, la soda caustica è un composto chimico di grande importanza e viene prodotta principalmente attraverso l'elettrolisi di soluzioni acquose di cloruro di sodio o tramite la reazione tra calce spenta e carbonato di sodio.sodio (sodaSolvay): CO (aq) + Ca(OH) (aq) = 2NaOH(aq) + CaCO (s) L'idrossido di sodio ottenuto è poco concentrato (8-10%) e impuro. Questa reazione, che avviene a 85°C, è spostata verso i prodotti a causa della scarsa solubilità del carbonato di calcio. La sua difficoltà, comunque, consiste nel fatto che oltre al carbonato, anche l'idrossido di calcio è poco solubile. La sua costante è data da: [NaOH]^2 η = ------------- [KOH][CO2][H2O] se ne deduce che la conversione è tanto maggiore quanto più diluita è la soluzione che si ottiene. Poiché η però una soluzione alimentazione diluita richiede una maggiore quantità di calore per la concentrazione, all'atto pratico si opera in modo da avere una soluzione al 10% di NaOH. La concentrazione dellesoluzioni diNa CO è tenuta intorno al 20% in modo da avere un2 394 grado di causticizzazione dell'85%. La fig.1 riporta ilrendimento in funzione della concentrazione di92 Na CO .2 390 Fig.188 Lo schema del processo è indicato nella figura2. Nei causticizzatori si carica in modo continuo la86 soluzione di Na CO al 20% e la calce viva in modo da2 3sfruttare anche il calore di idratazione e tenere la84 temperatura a 85°C. La massa è tenuta in agitazione per1 ora e dopo viene scaricata nei sedimentatori che in82 genere sono a più piani e sono due o tre in serie (tipo0 5 10 15 20 Dorr). La soluzione chiara che trabocca dal primoalimentazione % Na CO2 3 decantatore (al 10%) viene inviata agli evaporatori perla concentrazione. Mentre i fanghi vengono inviati agli altri decantatori in modo da recuperare ilCaCO e riottenere la calce. La concentrazione della soluzione di soda caustica viene fatta in3evaporatori a multiplo effetto. Di solito la soda caustica

Si vende commercialmente come soluzione al 50%. È però possibile concentrarla ulteriormente al 70% con un altro evaporatore, lavorando sotto vuoto. Un problema connesso con la produzione di soda caustica è quello dei materiali da usare. Le superfici a contatto con liquidi caustici sono rivestite di nichel, poiché il ferro viene corroso dalla soda concentrata che dà luogo alla formazione di ferrito sodico: Fig.2FeO + 3H2Fe + 6NaOH = 2Na3 3 2 nelle soluzioni alcaline al 70% il ferro viene attaccato.

Metodi elettrochimici (industria cloro-soda) Questi sono i metodi preferiti per la produzione di NaOH poiché sono anche gli unici metodi), un composto che negli ultimi 50 anni è stato economici che permettono la sintesi di cloro (Cl 2 sempre più utilizzato, nei campi più svariati, dall’industria chimica (p.e. nella sintesi di materie plastiche, PVC). A temperatura ambiente il cloro è un gas giallo-verde, che pesa 2,5 volte

più dell'aria e che, a 1 atm, condensa a - 34 °C. A temperatura ambiente liquefa a 3,5 atm. È solubile in acqua e nei solventi clorurati. La solubilità in acqua si riduce con la temperatura ed è praticamente nulla a 100 °C. Il cloro è un gas molto reattivo che trova largo impiego nella potabilizzazione dell'acqua, nella clorurazione di minerali e delle sostanze organiche. Viene trasportato liquido in serbatoi di Fe. Si trova in commercio in bombole e, quando è secco e freddo, non attacca il ferro.

Generalità
Sciogliendo in acqua un composto ionico, una parte delle molecole si dissocia in ioni. Così, in una soluzione acquosa di cloruro di sodio si stabilisce l'equilibrio:
NaCl → Na⁺ + Cl^-

Anche l'acqua pura è parzialmente ionizzata:
H₂O → H⁺ + OH^-

La frazione relativa della sostanza che si ionizza secondo gli equilibri sopraindicati dipende dalla natura del materiale e dalla sua

concentrazione nella soluzione: un elettrolita forte si dissocia in ioni in modo praticamente completo, insoluzione diluita. Al contrario, un elettrolita debole, come ad es. l'acqua, resta prevalentemente in forma di molecole indissociate. Se si immerge un metallo in acqua, si manifesta una tendenza dei suoi ioni a passare in soluzione, lasciando gli elettroni di valenza nel metallo, il quale assumerà una carica negativa. Questa tendenza è definita come la pressione di del metallo. Tuttavia, se lo stesso metallo è immerso in una soluzione contenente i suoi ioni, si manifesta anche una tendenza di questi ioni a depositarsi sul metallo, conferendogli una carica positiva. Questa seconda tendenza è definita come la della soluzione. Così, allorché si immerge un metallo in una soluzione, si genera una forza elettromotrice la cui grandezza e la cui direzione dipendono dalla differenza tra la pressioneo metallo sono l'elettrodo di riferimento e l'elettrodo di lavoro. L'elettrodo di riferimento è un elettrodo con un potenziale noto e stabile, come ad esempio l'elettrodo a idrogeno standard. L'elettrodo di lavoro è l'elettrodo che contiene il metallo di interesse. Il potenziale di un elettrodo può essere misurato utilizzando un voltmetro. La differenza di potenziale tra l'elettrodo di riferimento e l'elettrodo di lavoro è chiamata potenziale dell'elettrodo. Questo potenziale dipende dalla concentrazione degli ioni del metallo nella soluzione e dalla loro attività. La pressione osmotica dei ioni del metallo in soluzione è la pressione necessaria per evitare il passaggio di solvente attraverso una membrana semipermeabile. Questa pressione dipende dalla concentrazione degli ioni del metallo nella soluzione. La misurazione del potenziale dell'elettrodo e della pressione osmotica dei suoi ioni in soluzione è importante per comprendere il comportamento e le reazioni dei metalli in soluzione. Queste informazioni possono essere utilizzate per studiare la corrosione dei metalli, la formazione di depositi elettrochimici e altre reazioni elettrochimiche.