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Chloralkali-ElektrolyseZoomA-Z

Fachgebiet - Technische Chemie, Anorganische Chemie

Großtechnisches, seit etwa 1890 angewandtes Verfahren zur Darstellung von Chlor, Cl2, Wasserstoff, H2, und Natronlauge (Natriumhydroxid-Lösung), NaOH, aus einer wässrigen Natriumchlorid-Lösung.

Der Gesamtvorgang der Elektrolyse wird durch die folgende Bruttogleichung beschrieben:

2NaCl+2H2OCl2+H2+2NaOH

Hauptproblem bei der Reaktionsführung ist die Trennung des anodisch entstehenden Chlor-Gases von den Kathodenprodukten Wasserstoff und Natronlauge, um die Bildung eines hochexplosiven Chlorknallgas-Gemisches (Cl2 + H2) und eine Reaktion mit der Natronlauge zu Hypochlorit, OCl, und Chlorid, Cl, zu vermeiden:

Cl2+2OHOCl+Cl+H2O

Die notwendige Trennung von Kathoden- und Anodenraum wird beim Diaphragma- oder Membran-Verfahren durch eine poröse, ionendurchlässige Scheidewand (Diaphragma, Membran), beim Amalgam-Verfahren (Quecksilber-Verfahren) durch eine völlige räumliche Abtrennung von Kathoden- und Anodenraum und separate Durchführung der Elektrodenreaktionen realisiert. Die Verwendung von Quecksilber, Hg, als Kathodenmaterial hat beim Amalgam-Verfahren statt der Entwicklung von Wasserstoff (Überspannung) die elektrolytische Abscheidung von metallischem Natrium zur Folge, das sich unter Amalgam-Bildung im Quecksilber löst. Das flüssige Amalgam wird in einer zweiten Zelle mit Wasser zu Quecksilber, 50 %iger, chloridfreier Natronlauge und Wasserstoff zersetzt:

2Cl2+2OHOCl+Cl+H2O

Obwohl das Membran-Verfahren hohe Reinheitsanforderungen an die Natriumchlorid-Sole stellt, ist es unter ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten den anderen Verfahren überlegen. Die Nachteile des Diaphragma-Verfahrens liegen in der Verwendung von asbesthaltigem Diaphragma-Material und der Bildung einer chloridhaltigen Natronlauge; die des Amalgam-Verfahrens im Einsatz von giftigem Quecksilber und einem erhöhten Energieverbrauch.

Lerneinheiten, in denen der Begriff behandelt wird

Nachweis von ChloridLevel 120 min.

ChemieAnorganische ChemieQualitative Analyse

Die Lerneinheit beschreibt den qualitativen Nachweis von Chlorid über die Fällung als Silberchlorid. Es werden Informationen zur Versuchsdurchführung angeboten und die ablaufenden Reaktionen sowie relevante chemische Zusammenhänge werden erläutert. Anhand einer Fotoserie können die wichtigsten Versuchsschritte detailliert nachvollzogen werden.

Technische Anwendungen der ElektrolyseLevel 140 min.

ChemiePhysikalische ChemieElektrochemie

Diese Lerneinheit beschreibt die technische Bedeutung der elektrolytischen Verfahren.

Technische ElektrolyseverfahrenLevel 145 min.

ChemieAllgemeine ChemieElektrochemie

Vorstellung verschiedener Elektrolyseverfahren wie, Chloralkali-Elektrolyse, Aluminiumelektrolyse und der Metallraffination.