Πώς παρασκευάζεται το μέταλλο νατρίου σε μεγάλη κλίμακα από το κοινό αλάτι;

Το μεταλλικό νάτριο παράγεται σε μεγάλη κλίμακα από τη διαδικασία downs , η οποία περιλαμβάνει την ηλεκτρόλυση του λιωμένου χλωριούχου νατρίου (NaCl). Ακολουθεί μια ανάλυση της διαδικασίας:

1. Παρασκευή χλωριούχου λιωμένου νατρίου:

* εξόρυξη και καθαρισμός: Το χλωριούχο νάτριο (κοινό άλας) εξορύσσεται από αποθέσεις αλατιού ή λαμβάνεται από θαλασσινό νερό. Στη συνέχεια καθαρίζεται για την απομάκρυνση των ακαθαρσιών.

* τήξη: Το καθαρισμένο χλωριούχο νάτριο λιώνει σε ειδικά σχεδιασμένο φούρνο σε υψηλή θερμοκρασία (περίπου 800 ° C).

2. Κύτταρο ηλεκτρόλυσης:

* Κατασκευή: Το κελί Downs αποτελείται από ένα χαλύβδινο σκάφος με επένδυση με πυρκαγιά. Μια κάθοδος κυλινδρικού χάλυβα (αρνητικό ηλεκτρόδιο) βρίσκεται στο κέντρο, που περιβάλλεται από μια άνοδο γραφίτη (θετικό ηλεκτρόδιο) με τη μορφή δακτυλίου.

* ηλεκτρολύτης: Το λιωμένο χλωριούχο νάτριο δρα ως ηλεκτρολύτης.

* διάφραγμα: Ένα διάφραγμα από χαλύβδινο πλέγμα διαχωρίζει τα διαμερίσματα καθόδου και ανόδου. Αυτό εμποδίζει το νάτριο και το χλώριο που παράγεται από την αντίδραση μεταξύ τους.

3. Ηλεκτρόλυση:

* Αντίδραση στην καθόβα: Στην κάθοδο, τα ιόντα νατρίου (Na+) μειώνονται σε μέταλλο νατρίου (Na). Η αντίδραση είναι:

* Na + + e- → na

* αντίδραση στην άνοδο: Στην άνοδο, τα ιόντα χλωριούχου (Cl-) οξειδώνονται σε αέριο χλωρίου (CL2). Η αντίδραση είναι:

* 2cl- → cl2 + 2e-

4. Συλλογή προϊόντων:

* ΜΕΤΙΤΗ ΝΑΤΙΟΥ: Το τετηγμένο μέταλλο νατρίου είναι λιγότερο πυκνό από το τετηγμένο άλας και ανεβαίνει στην κορυφή του χώρου καθόδου, όπου συλλέγεται σε ξεχωριστό θάλαμο.

* Αέριο χλωρίου: Το αέριο χλωρίου που παράγεται στην άνοδο συλλέγεται και αποθηκεύεται για περαιτέρω χρήση, όπως στην παραγωγή πλαστικού PVC.

Συνολική αντίδραση:

Η συνολική αντίδραση στο κελί Downs είναι:

* 2NACL (L) → 2NA (L) + CL2 (g)

Πλεονεκτήματα της διαδικασίας Downs:

* υψηλή απόδοση: Η διαδικασία Downs είναι μια σχετικά αποτελεσματική μέθοδος για την παραγωγή μετάλλου νατρίου.

* Παραγωγή μεγάλης κλίμακας: Η διαδικασία είναι κατάλληλη για την παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων μετάλλου νατρίου.

* Κόστος αποδοτικό: Η χρήση των άμεσα διαθέσιμων πρώτων υλών και η υψηλή απόδοση της διαδικασίας καθιστούν οικονομικά αποδοτική.

Περιβαλλοντικές εκτιμήσεις:

* Αέριο χλωρίου: Η παραγωγή αερίου χλωρίου προκαλεί ανησυχίες σχετικά με τις πιθανές περιβαλλοντικές επιπτώσεις του. Ο προσεκτικός χειρισμός και η διάθεση είναι απαραίτητες.

* κατανάλωση ενέργειας: Η διαδικασία Downs απαιτεί σημαντική εισροή ενέργειας για την τήξη του χλωριούχου νατρίου και για τη διαδικασία ηλεκτρόλυσης. Αυτό συμβάλλει στις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου.