Tramite l’elettrolisi è possibile la produzione di idrossido di sodio o soda caustica. A seconda della procedura si ottiene soda caustica a differenti concentrazioni.
Elettrolisi con diaframma: soda diluita al 15%
Celle a diaframma: la soda caustica viene prodotta come soluzione al 10-12% e di cloruro di sodio al 15%. Per giungere al 50% si evapora cosicché il sale precipita. Tuttavia resta l’1% di sale come contaminante, ne viene una soda adatta solo per alcuni usi.
Elettrolisi semplice: soda al 30%
L’ elettrolisi delle salamoie di cloruro di sodio oppure di cloruro di potassio produce l’idrossido di sodio NaOH o l’idrossido di potassio KOH.
Celle a membrana: la soda caustica viene prodotta come soluzione pura al 30% e poi per evaporazione si arriva al 50% con vapore sotto pressione.
L’elettrolisi separa l’acqua, OH- e H+, e il sale o salgemma in Cl- e Na+.
Abbiamo due recipienti separati da una membrana che fa passare solo il sodio ionico Na+.
Non possono attraversare la membrana gli altri ioni.
Nella prima vasca (anodo) si introduce il cloruro di sodio in salamoia, l’acqua per solvatazione si frappone, sodio e cloro si separano, infine solo il sodio libero attraversa la membrana.
Gli ioni ossidrile non riescono ad attraversare la membrana e restano nella vasca catodica, il Na+ incontra l’OH- e forma l’NaOH.
Nella prima vasca il Cl- perde un elettrone si lega a un altro Cl- formando una molecola di Cl2 gassoso: 2 Cl– → Cl2 + 2 e– .
Nella seconda vasca 2 H+ cedono un elettrone ciascuno, si forma l’ H2 idrogeno molecolare gassoso: H2O + e– → ½ H2 + OH–.
Il processo a membrana vede l’introduzione di una salamoia al 26% di NaCl, da cui esce una salamoia al 24% di NaCl, che quindi deve essere continuamente arricchita da NaCl.
Elettrolisi con il mercurio: soda concentrata
Le salamoie di sale al 26% vengono versate in vasche contenenti mercurio per separare il sodio dal cloro. Lo ione Na+ si lega al mercurio formando un amalgama. Un’amalgama è genericamente una lega di mercurio con altri metalli.
Successivamente in una seconda vasca d’acqua calda, l’amalgama si decompone, il Na+ si libera e si lega all’ossidrile dell’acqua formando NaOH molto puro.
La soda caustica viene prodotta come soluzione pura al 50%, poi per evaporazione si arriva al 75% e poi a 750-850 °K si ottiene l’idrossido di sodio non più in soluzione ma solido.
La produzione di idrossido di sodio dentro celle al mercurio viene progressivamente abbandonato per il rischio ambientale che degenera in sindromi neurologiche come la Malattia di Minamata.