Chlor-Alkali-Elektrolyse

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Chlor-Alkali-Elektrolyse
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Grundsätzliches

• Elektrolyse ? Zerlegung durch
  elektrische Energie
• Wässrige Kochsalzlösung dient zur (technischen)
  Gewinnung von
• - Chlor
• - Natronlauge - Wasserstoff

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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-

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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

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Amalgam-Verfahren (Quecksilber-Verfahren)

• Vorteile
• Natronlauge wird getrennt von Natriumchloridlösung
  erzeugt.
• sehr reine und hoch konzentrierte Lauge
• Nachteile
• Quecksilber

2 NaHg 2 H2O -gt 2 NaOH H2 2Hg
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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

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ende

• Quellen
• http//www.klassenarbeiten.de/referate/chemie/chlo
  ralkalielektrolyse/chloralkalielektrolyse_21.htm
• http//de.wikipedia.org/wiki/Chlor-Alkali-Elektrol
  yse

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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.
• gt Somit würde ein Verschluss des ()Pols folgen

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Schriftlich

• Normalpotentiale von Natrium (-2,7V), Wasserstoff
  (-0,4V), Chlor (1,4V) und Sauerstoff (0,8V) bei
  Natriumchloridlösung bei einer Konzentration von
  c1mol/l
• gt Das Abscheidungspotential für Wasserstoff ist
  geringer als das für Natrium und für Sauerstoff
  geringer als das für Chlor.
• gt 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.
• gt Durch das Elektrodenmaterial entsteht eine
  hohe Überspannung bei Sauerstoff und eine geringe
  bei Chlor
• gt 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
• gt Es ergibt sich eine Lösung welche unentladenen
  Natrium- und Hydroxidionen enthält