UD 2: Bases y productos relacionados. Amoníaco. Propiedades generales. Método de Haber y Bosch: materias primas, equilibrio y catálisis, almacenaje, aplicaciones. Industria álcali-cloro. Hidróxido de sodio, hidrógeno y cloro: propiedades generales y aplicaciones. Electrólisis: materias primas, clasificación y métodos, almacenaje de los distintos productos. Carbonato de sodio: estado natural. Historia. Método Solvay: materias primas y economía.

1. Buscar en la bibliografía. En un cuadro resumir la siguiente información para dihidrógeno (H2), dinitrógeno (N2) y amoníaco (NH3):

a) masa molecular relativa,
b) densidad relativa al aire,
c) temperatura de licuefacción (indicar presión),
d) límites inferior y superior de explosión en aire,
e) toxicidad.

Nombre del compuesto	Nomenclatura Química	Masa Molecular Relativa	Densidad relativa al aire	Temperatura de licuefacción (101,325 Kpa)	Límites de explosividad	Toxicidad
-	-	g/mol	-	°C	-	-
Dihidrógeno	H₂	2,016	0,07	-252,8	4-75%	-
Dinitrógeno	N₂	28	0,94	-195,8	-	-
Amoníaco	NH₃	17,03	0,6	-33,35	16-25%	RQ: 100 TPQ: 500 IDLH: 500 ppm LC50 (inhalación en ratas y ratones): 3380-18700 mg/m3 Irritación de ojos en humanos : 700 ppm LCLo (inhalación en humanos): 5000 ppm/ 5 min LD50 (oral en ratas): 350 mg/Kg LC50 (inhalado en ratas): 2000 ppm/ 4 h Nivel mas bajo de percepción humana: 0.04 g/m3

2. a) ¿Cuáles son las fuentes de hidrógeno y nitrógeno empleados en la obtención industrial de amoníaco? ¿Cuál considera económicamente más adecuadas para fabricar amoníaco en la Argentina?

La principal fuente de nitrógeno es el aire atmosférico por su enorme abundancia, dado que casi el 80% del mismo está compuesto por N2.

La principal fuente de hidrógeno es el agua, La producción de hidrógeno se realiza mediante diversos métodos que requieren la separación del hidrógeno de otros elementos químicos como el carbono (en los combustibles fósiles) y el oxígeno (del agua).

El hidrógeno se extrae tradicionalmente de los combustibles fósiles (habitualmente hidrocarburos) - compuestos de carbono e hidrógeno - por medio de procesos químicos.

El hidrógeno también puede ser obtenido del agua por medio de producción biológica en un biorreactor de algas, o usando electricidad (por electrólisis-electrolisis del agua)- químicos (por reducción química) o calor (por termólisis); estos métodos están menos desarrollados en comparación con la generación de hidrógeno a partir de hidrocarburos pero su crecimiento aumenta , por sus bajas emisiones en dióxido de carbono permiten reducir la contaminación y el efecto invernadero. El descubrimiento y desarrollo de métodos más baratos de producción masiva de hidrógeno acelerara el establecimiento de la denominada economía de hidrógeno.¹

En argentina se usa el gas natural como fuente económica de hidrógeno.

3. Escribir la ecuación química para la formación de un mol de amoníaco a partir de dinitrógeno y dihidrógeno; sobre la flecha de reacción indicar temperatura y presión de trabajo, debajo de la flecha indicar catalizador; a la derecha de la ecuación indicar el signo de la entalpía de reacción (por ejemplo ∆H > 0 ó ∆H < 0) (NOTA: de aquí en más hacer esto como punto de partida para el estudio de cualquier método de producción industrial que se estudie).

Aire: 80% N2; 20% O2; trazas de CO2 y otros gases.

eliminación de impurezas:

4N2 + O2 + 2C -> 4N2 + 2CO-

H2O + C -> H2 + CO-

FeO + H2S -> FeS

Fe + H2S -> Fe2S3 + H2O

CO- + H2O -> H2 + CO2

CO2 -> H2O -> CO2 (aq)

CuCl + CO- <=> Cu(CO)Cl

Cu(CO)Cl <=> CO- + CuCl

Reaccion propiamente dicha:

1/2 N2+ 3/2 H2 -> NH3

Temperatura: 400 - 500 °C

Presión: 150-300 atm

Catalizador: óxido de hierro que se reduce a Fe⁰ en la atmósfera de H₂

Entalpía de reacción: ΔH° = -46,2 kJ/mol

4. Mediante un diagrama de flujo simplificado (esquemático) describir el método industrial de síntesis del amoníaco (Haber-Bosch). Indicar en cada etapa: condiciones de trabajo (P, T), operación o proceso que tiene lugar, detalle de rectores y ecuaciones químicas de las reacciones que se lleven a cabo, catalizadores, etc. Completar con breve descripción de cada etapa. Ayudarse con el disgrama de flujo constructivo a color, DF03).

1) Generador

En este aparato, alimentado constantemente con Coque, ingresarán intercaladamente aire atmosférico y agua, para producir las siguientes reacciones:

4N2 + O2 + 2C -> 4N2 + 2CO- (El oxígeno del aire se usa para quemar el coque) Exotérmica

H2O + C -> H2 + CO- (el agua reacciona con el coque para formar hidrógeno)

Endotérmica

Se regula la temperatura del reactor, aumentándola con el ingreso de aire, y reduciendola con el ingreso de agua.

2 y 3) Filtros

Con una valvula reguladora se envían los gases producto de las reacciones por distintos filtros según su origen, que remueven las partículas sólidas del efluente gaseoso.

4 y 5)

Se almacenan por separado los gases producto de la combustión del aire (4) y los de la reacción con el agua (5).

6) Bomba Mezcladora

Este elemento mezcla los gases producidos en las etapas anteriores.

7) Torre de absorción de azufre

Las torres contienen hierro y óxido de hierro ( Fe, FeO) que reaccionan con el azufre que pudiere tener el aire producto de la combustión de Coque mineral, ya sea en H2S o en S puro, dandome como productos FeS, Fe2S3 y H2O.

8 y 9) Hornos de conversión

En estos hornos el CO- producido en etapas anteriores reacciona con vapor de H2O para dar la reacción:

CO- + H2O -> H2 + CO2

A la salida de esta etapa casi todo el CO- ha sido consumido y obtengo principalmente H2, N2 y CO2, con trazas de CO-.

10 y 11) Intercambiadores de calor

12) Gasómetro

13) Compresor

14) Torre de absorción de CO- y CO2

En esta etapa se aprovecha la Ley de Henry de dilución de cases para absorber el CO2 con H2O.

15) Compresor

16) Segunda torre de absorción (de CO-)

CuCL + CO- <=> Cu(CO)Cl

Por el principio de Le Chatelier, el equilibrio de la reacción se dará hacia los productos trabajando a altas presiones.

17) Valvula de descompresión

Cu(CO)Cl <=> CO- + CuCL

el CO- se trata y se libera al ambiente mientras el CuCL se recicla en (16)

18) Comprime el CuCL

Del proceso (16-17-18) obtengo aire con menos de 0,1 ppm de CO- lo que me garantiza que el reactor donde se va a producir la reacción clave del hidrógeno con el amoníaco no presente problemas.

19) Tercera torre de absorción de CO2

Se utiliza NaOH diluido en H2O y pulverizado desde el extremo superior de la torre, mientras se inyecta el aire con CO2 en la base de la misma.

Se recolecta luego el H2O con NaOH y CO2 en la parte inferior de la torre que es luego bombeada hasta arriba nuevamente hasta que se consume el NaOH.

20) Bomba de N2

Regula la relación estequiométrica para que no haya problemas en la reacción que sucede dentro del horno de síntesis.

21) Horno de Sintesis:

1/2 N2+ 3/2 H2 -> NH3

Condiciones de funcionamiento:

Conviene trabajar a baja temperatura para desplazar el equilibrio ya que la reacción es exotérmica.
Conviene trabajar a alta presión usando el principio de Le Chatelier

Se trabaja a entre 100 y 1000 atmósferas.

Por la velocidad lenta de la reacción conviene trabajar a altas temperaturas.

Catalizador: (Fe/Fe2O3/Al2O3) Modifica la velocidad de reacción.

22) Intercambiador de calor

El amoníaco se enfría y descomprime, por lo que se licúa.

los gases N2 y H2 vuelven a la base de la torre 21, y el amoníaco líquido se almacena. Parte se deja evaporar para luego almacenarla como amoníaco diluido en agua:

NH3 (g) + H2O->NH4+ + OH-

Resumen en 4 grandes bloques:

Gases ricos en N2 y H2
Eliminación de azufre y aumento de H2
Eliminación de CO2 y CO-
Conversión y almacenamiento.

Impurezas:

El CO- es muy reactivo con los catalizadores. Un catalizador cuya habilidad para acelerar una reacción se vió reducida se dice "envenenado", y la sustancia responsable de dicha degradación de dice "veneno" del catalizador.

5. a) ¿Cuáles son las aplicaciones más habituales del amoníaco?,

El amoníaco sirve de materia prima para un número elevado de aplicaciones. El es utilizado en la fabricación de fertilizantes agrícolas, fibras y plásticos, de productos de limpieza, de explosivos, etc.

Entre tantos empleos podemos destacar:
Fertilizantes: sulfato de amoníaco, fosfato de amoníaco, nitrato de amoníaco y urea.

Productos químicos: ácido nítrico (utilizado en la preparación de explosivos)
Fibras y plásticos: Nylon y otras poliamidas
Productos de limpieza: detergentes y suavizantes de ropa

Lee todo en: Propiedades y Usos del Amoníaco | La Guía de Química http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/propiedades-y-usos-del-amoniaco#ixzz4nNXCSM6k

b) ¿cómo se lo transporta y en qué estado de agregación?

El amoníaco puro, conocido como amoníaco anhidro, o "sin agua", es un gas a temperatura y presión ambiental normal, por lo que se maneja como gas licuado bajo presión en cilindros metálicos, auto tanques, carro tanques y tanques portátiles para gases licuados bajo presión.

Material de acero. No se permiten aleaciones de cobre, plata o zinc.

http://www.ptq.pemex.com.mx/productosyservicios/eventosdescargas/Documents/FORO%20AMONIACO/2013/Manual%20de%20Amoniaco.pdf

REQUISITOS DE TRANSPORTE Y EMPAQUE:

Transportación terrestre:

Marcaje: 1005.

Gas tóxico (anhidro y disoluciones con concentración mayor a 50 %) 2672.

Sustancia corrosiva (disoluciones acuosas entre 10% y 35 %) 2073.

Gas tóxico (disoluciones acuosas entre 35 % y 50 %)

Código HAZCHEM:

2PE anhidro y disoluciones acuosas entre 35 % y 50 %

2P disoluciones acuosas entre 10 % y 35 %

Transportación marítima:

Número en IMDG:

2016 (anhidro y disoluciones con concentración mayor a 50 )

8110 (disoluciones acuosas entre 10 % y 35 %)

2017 (disoluciones acuosas entre 35 % y 50 %)

Clase:

2 (anhidro y disoluciones acuosas entre 35 % y 50 %)

8 (disoluciones acuosas entre 10 % y 35 %)

Marcaje:

Gas venenoso (anhidro y disoluciones con concentración mayor a 50 )

Corrosivo (disoluciones acuosas entre 10 % y 35 %)

Gas no inflamable comprimido (disoluciones acuosas entre 35 % y 50 %)

Transportación aérea:

Código ICAO/IATA:

1005 (anhidro)

2672 (disoluciones acuosas entre 10 % y 35 %)

2073 (disoluciones acuosas entre 35 % y 50 %)

Clase:

2 (anhidro y disoluciones acuosas entre 35 % y 50 %)

8 (disoluciones acuosas entre 10 % y 35 %)

Marcaje:

Gas venenoso,

Gas inflamable (anhidro)

Corrosivo (disoluciones acuosas entre 10 % y 35 %)

Gas no inflamable (disoluciones acuosas entre 35 % y 50 %)

Cantidad máxima permitida en vuelos comerciales:

Anhidro y disoluciones acuosas entre 35 % y 50 %: Prohibido

Disoluciones acuosas entre 10 % y 35 %: 5 litros

Cantidad máxima permitida en vuelos de carga:

Anhidro: 25 Kg

Disoluciones acuosas entre 10 % y 35 %: 60 litros

Disoluciones acuosas entre 35 % y 50 %: 150 Kg

c) Completar con la bibliografía: ¿se produce amoníaco en la Argentina? ¿dónde? ¿cuánto se produce?; en caso negativo: ¿se produjo alguna vez? ¿cuándo? ¿para qué? ¿por qué se dejó de producir?

Si, se produce en Argentina.
Profertil -una sociedad de la canadiense Agrium (la mayor productora de fertilizantes nitrogenados de América del Norte) y la petrolera Repsol YPF-, y está radicada en la zona de Cangrejales, dentro del puerto de Bahía Blanca, provincia de Buenos Aires.

"En Profertil producimos y comercializamos nutrientes para la tierra. Nuestra planta genera 1.320.000 toneladas anuales de Urea y 790.000 toneladas anuales de amoníaco. Se comercializan también otros nutrientes y se preparan mezclas especiales para que la tierra reciba lo necesario para optimizar su rendimiento de manera sustentable."
http://www.profertil.com.ar/#

6. El proceso de Haber se ensaya a escala piloto en el laboratorio de una universidad. Al alcanzarse el equilibrio en un reactor de 10,0 L, a 25 ºC, en él hay 5,48 moles de NH3(g), 0,200 moles de N2(g) y 0,300 moles de H2(g):
a) escribir la ecuación química que represente el equilibrio para un mol de amoníaco

1/2 N2 + 3/2 H2 -> NH3

b) ¿Cuál es la constante de equilibrio (en concentraciones, Kc) para este proceso?; ¿depende de la presión y la temperatura?

Kc=[NH3]/[N2]^(1/2)*[H2]^(3/2)

Kc=[5,48/10]/[0,2/10](1/2)*[0,3/10]^(3/2)= 745.73

Si, depende de la temperatura, no de la presión.

Condiciones de funcionamiento:

Conviene trabajar a baja temperatura para desplazar el equilibrio ya que la reacción es exotérmica.
Conviene trabajar a alta presión usando el principio de Le Chatelier

Se trabaja a entre 100 y 1000 atmósferas.

Por la velocidad lenta de la reacción conviene trabajar a altas temperaturas.

Catalizador: (Fe/Fe2O3/Al2O3) Modifica la velocidad de reacción.

c) ¿cuál es la presión del sistema admitiendo comportamiento ideal del sistema gaseoso?,

P=nRT/V=5,98mol * 0,082 atm l /mol K *298 K / 10 l = 14.61 atm

d) ¿cuál es la constante de presiones parciales de equilibrio (Kp)? ¿depende de la presión y de la temperatura?

PNH3=13.39 atm
PN2= 0.49 atm
PH2= 0.73 atm

Kp= PNH3/(PN2^1/2 * PH2*3/2)
Kp= 10.12

Dependencia con la temperatura:

Dependencia con la presión:

Kp=P^(Dn)*Kx

Kx es el equilibrio en funcion de las fracciones molares.

3 casos posibles:

Dn>0

Ejemplo: 2 SO3 <=> O2 + 2 SO2
Aumenta la cantidad de moles, y como Kp es constante Kx debe disminuir.

Dn<0

Ejemplo: N2 + 3H2 <=> 2NH3
Disminuye la cantidad de moles, por lo que un aumento de presión favorece la formación de producto (amoniaco en este caso)

Dn=0

la presión no influye en el punto de equilibrio.

e) el proceso de Haber y Bosch se lleva a cabo a temperaturas próximas a 500 ºC y entre 100 y 500 atm: ¿cómo y por qué afectan estas propiedades a la condición de equilibrio del punto anterior?

Conviene trabajar a baja temperatura para desplazar el equilibrio ya que la reacción es exotérmica.
Conviene trabajar a alta presión usando el principio de Le Chatelier

Se trabaja a entre 100 y 1000 atmósferas.

Por la velocidad lenta de la reacción conviene trabajar a altas temperaturas.

Catalizador: (Fe/Fe2O3/Al2O3) Modifica la velocidad de reacción.

7. ¿Describir cualitativamente qué ocurre en el reactor si al sistema en equilibrio del ejercicio 6 se separan (por absorción en agua) 4,00 moles de NH3? Probar cuantitativamente esta conclusión.

Para una dada presión y temperatura, el valor de Kc, es decir la relación entre productos y reactivos, es constante.

Si retiro producto del reactor desplazo el equilibrio, generando un exceso de reactivo, lo que hace que se produzca más producto.

Kc= 0,548/(0,02^1/2 * 0,03^3/2)= 745.73

Kc es constante mientras las condiciones de presión y temperatura sean constantes, por lo que al retirar 4 moles de NH3 obtengo una Ktemp=0.148/(0,02^1/2 * 0,03^3/2)=201.40

Como Ktemp<Kc la reacción se dará a favor de la producción de NH3 hasta que Ktemp=Kc

Ktemp=(0,148 + X/10)/[(0.02-X/20)^1/2 * (0,03 - 3X/20)^3/2]=745,73

X=0.103 mol

es decir se producen 0,103 moles más de NH3, quedando sin reaccionar 0.1485 moles de NH2 y 0.1455 moles de H2

Repaso rápido de equilibrio:

https://www.youtube.com/watch?v=LcalE4COBJs

http://www4.ujaen.es/~mjayora/docencia_archivos/bases%20quimicas/TEMA%2010.pdf

Kp=Kc* (RT)^(Dn)

donde Dn = moles producto - moles reactivo

8. En el reactor del ejercicio 6 se modifica el volumen a 2 litros, a temperatura constante: calcular la composición, presiones parciales y presión total cuando se restablece el equilibrio

Kp permanece constante. Luego según vimos Kx=Kp/P^(Dn)

queda pendiente.

9. Admitiendo que el ∆H de formación del amoníaco es -46,1 kJ/mol, constante entre las temperaturas de trabajo: calcular las constantes Kp a 0 ºC y a 100 ºC. Comparar y discutir los resultados

queda pendiente.

10. Buscar en la bibliografía. Resumir las propiedades físicas y químicas características. Mencionar su toxicología y efectos ambientales. Indicar asimismo en qué forma se los transporta y en qué materiales se los almacena (señalar estado de agregación y presión). de las siguientes sustancias:

hidróxido de sodio,

dihidrógeno,

dicloro,

hipoclorito de sodio.

Hidróxido de sodio

El hidróxido de sodio es un sólido blanco e industrialmente se utiliza como disolución al 50 % por su facilidad de manejo. Es soluble en agua, desprendiéndose calor. Absorbe humedad y dióxido de carbono del aire y es corrosivo de metales y tejidos. Es usado en síntesis, en el tratamiento de celulosa para hacer rayón y celofán, en la elaboración de plásticos, jabones y otros productos de limpieza, entre otros usos. Se obtiene, principalmente por electrólisis de cloruro de sodio, por reacción de hidróxido de calcio y carbonato de sodio y al tratar sodio metálico con vapor de agua a bajas temperaturas.

PROPIEDADES FISICAS Y TERMODINAMICAS:

Punto de ebullición: 1388ºC (a 760 mm de Hg)

Punto de fusión: 318.4 ºC

Indice de refracción a 589.4 nm: 1.433 ( a 320 º) y 1.421 (a 420 ºC)

Presión de vapor: 1mm (739 ºC)

Densidad: 2.13 g/ml (25 ºC)

Solubilidad: Soluble en agua, alcoholes y glicerol, insoluble en acetona (aunque reacciona con ella) y éter. 1 g se disuelve en 0.9 ml de agua, 0.3 ml de agua hirviendo, 7.2 ml de alcohol etílico y 4.2 ml de metanol. pH de disoluciones acuosas (peso/peso): 0.05 %:12; 0.5 %: 13 y 5 %: 14

PROPIEDADES QUIMICAS: El NaOH reacciona con metales como Al, Zn y Sn, generando aniones como AlO2 - , ZnO2 - y SnO3 2- e hidrógeno. Con los óxidos de estos metales, forma esos mismos aniones y agua. Con cinc metálico, además, hay ignición. Se ha informado de reacciones explosivas entre el hidróxido de sodio y nitrato de plata amoniacal caliente, 4-cloro-2-metil-fenol, 2-nitro anisol, cinc metálico, N,N, -bis(trinitro-etil)-urea, azida de cianógeno, 3-metil-2-penten-4-in-1-ol, nitrobenceno, tetrahidroborato de sodio, 1,1,1-tricloroetanol, 1,2,4,5- tetraclorobenceno y circonio metálico. Con bromo, cloroformo y triclorometano las reacciones son vigorosas o violentas. La reacción con sosa y tricloroetileno es peligrosa, ya que este último se descompone y genera dicloroacetileno, el cual es inflamable.

TOXICIDAD:

LD50 (en conejos): 500 ml/Kg de una disolución al 10 %. Niveles de irritación a piel de conejos: 500 mg/ 24 h, severa Niveles de irritación a ojos de conejos: 4 mg, leve; 1 % o 50 microg/24 h, severo RQ: 1000 IDLH: 250 mg/m3

MANEJO: Equipo de protección personal: Para el manejo del NaOH es necesario el uso de lentes de seguridad, bata y guantes de neopreno, nitrilo o vinilo. Siempre debe manejarse en una campana y no deben utilizarse lentes de contacto al trabajar con este compuesto. En el caso de trasvasar pequeñas cantidades de disoluciones de sosa con pipeta, utilizar una propipeta, NUNCA ASPIRAR CON LA BOCA.

ALMACENAMIENTO: El hidróxido de sodio debe ser almacenado en un lugar seco, protegido de la humedad, agua, daño físico y alejado de ácidos, metales, disolventes clorados, explosivos, peróxidos orgánicos y materiales que puedan arder facilmente.

REQUISITOS DE TRANSPORTE Y EMPAQUE: Transportación terrestre: Transportación aérea: Marcaje: Código ICAO/IATA (No. ONU) sólido: 1823. Sustancia corrosiva. sólido: 1823 Disolución: 1824. Sustancia corrosiva. disolución: 1824 HAZCHEM Code: 2R. Clase: 8 Transportación marítima: Marcaje: corrosivo. Número en IMDG: 8125 Cantidad máxima en vuelo comercial Clase: 8 sólido: 15 Kg Marcaje: corrosivo. disolución: 1 l Cantidad máxima en vuelo de carga: sólido: 50 Kg disolución: 30 l

Dihidrógeno

PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS Densidad del gas a 21,1°C (70°F), 1 atm: 0.08342 kg./m3 (0.00521 lb/ft3 ) Punto de ebullición a 1 atm: - 252.8°C (-423.0°F) Punto de congelación / fusión a 1 atm: -259.2°C (-434.6°F) Peso especifico (aire = 1) a 21.1°C (70°F): 0.06960 Peso molecular: 2.106 Solubilidad en agua vol/vol a 15.6°C (60°F) y 1 atm: 0.019 Volumen especifico del gas 21.1°C (70°F): 11,99 m3 /kg (192.0 ft3 /lb) Presión de vapor : No aplica. Coeficiente de distribución agua / aceite: No aplica. Apariencia y color: Gas incoloro y sin olor.

MANEJO Y ALMACENAMIENTO Precauciones que deben tomarse durante el manejo de cilindros Antes del uso: Mover los cilindros utilizando un carro porta cilindros o montacargas. No hacerlos rodar ni arrastrarlos en posición horizontal. Evitar que se caigan o golpeen violentamente uno contra otro o con otras superficies. No se deben transportar en espacios cerrados como por ejemplo, el baúl de un automóvil, camioneta o van. Para descargarlos usar un rodillo de caucho. Durante su uso: No calentar el cilindro para acelerar la descarga del producto. Usar una válvula de contención o anti retorno en la línea de descarga para prevenir un contraflujo peligroso al sistema. Usar un regulador para reducir la presión al conectar el cilindro a tuberías o sistemas de baja presión (<200 bar–3.000 psig). Jamás descargar el contenido del cilindro hacia las personas, equipos, fuentes de ignición, material incompatible o a la atmósfera. Después del uso: Cerrar la válvula principal del cilindro. Marcar los cilindros vacíos con una etiqueta que diga “VACIO”. Los cilindros deben ser devueltos al proveedor con el protector de válvula o la tapa. No deben reutilizarse cilindros que presenten fugas, daños por corrosión o que hayan sido expuestos al fuego o a un arco eléctrico. En estos casos notificar al proveedor para recibir instrucciones. Precauciones que deben tomarse para el almacenamiento de cilindros Almacenar los cilindros en posición vertical. Separar los cilindros vacíos de los llenos. Para esto usar el sistema de inventario “primero en llegar, primero en salir” con el fin de prevenir que los cilindros llenos sean almacenados por un largo período de tiempo. El área de almacenamiento debe encontrarse delimitada para evitar el paso de personal no autorizado que pueda manipular de forma incorrecta el producto. Los cilindros deben ser almacenados en áreas secas, frescas y bien ventiladas, lejos de áreas congestionadas o salidas de emergencia. Así mismo, deben estar separados de materiales oxidantes o comburentes por una distancia mínima de 6 metros (20 ft) o con una barrera de material incombustible por lo menos de 1,5 metros (5 ft) de altura que tenga un grado de resistencia a incendios de 0,5 horas. El área debe ser protegida con el fin de prevenir ataques químicos o daños mecánicos como cortes o abrasión sobre la superficie del cilindro. No permitir que la temperatura en el área de almacenamiento exceda los 54º C (130º F) ni tampoco que entre en contacto con un sistema energizado eléctricamente. Señalizar el área con letreros que indiquen “PROHIBIDO EL PASO A PERSONAL NO AUTORIZADO”, “NO FUMAR” y con avisos donde se muestre el tipo de peligro representado por el producto. El almacén debe contar con un sistema extintor de fuego apropiado (por ejemplo, sistema de riego, extinguidores portátiles, etc.). Los cilindros no deben colocarse en sitios donde hagan parte de un circuito eléctrico. Cuando los cilindros de gas se utilicen en conjunto con soldadura eléctrica, no deben estar puestos a tierra ni tampoco se deben utilizar para conexiones a tierra; esto evita que el cilindro sea quemado por un arco eléctrico, afectando sus propiedades físicas o mecánicas.

INFORMACION SOBRE TRANSPORTACION

Evitar el transporte en los vehículos donde el espacio de la carga no esté separado del compartimiento del conductor. Asegurar que el conductor está enterado de los riesgos potenciales de la carga y que conoce que hacer en caso de un accidente o de una emergencia. Debe portar el rombo de señalamiento de seguridad (gas no inflamable) con el número de naciones unidas ubicando en la unidad según NOM-004-STC/2008. Cada envase requiere una etiqueta de identificación con información de riesgos primarios y secundarios. La unidad deberá contar con su hoja de emergencia en transportación con la información necesaria para atender una emergencia según NOM-005-STC/2008. Los cilindros deberán ser transportados en posición vertical y en unidades bien ventiladas, nunca transporte en el compartimiento de pasajeros del vehículo. Incompatibilidad para el Transportes(16): No debe cargarse, transportarse o almacenarse junto con sustancias, materiales o residuos peligrosos con clase o división de riesgo 1.1, 1.2, 1.3, 1.5, 2.3 Zona A, en la misma unidad o vehículo de transporte, así como el cualquier instalación de almacenamiento. No debe cargarse, transportarse o almacenarse junto con sustancias, materiales o residuos peligrosos con clase o división de riesgo 1.4, 2.3 Zona B, 6.1 GEE / Zona A, 7, en la misma unidad o vehículo de transporte, así como el cualquier instalación de almacenamiento, a menos que se encuentren separados de manera tal que, en caso de derrame de los envases y embalajes, en condiciones de incidentes normales de transporte, no se propicie la mezcla y reacción de las substancias, materiales o residuos peligrosos.

dicloro:

PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS

Apariencia, olor y estado físico : Gas amarillo cenizo de olor picante e irritante. Gravedad Específica (Agua = 1): 1.4/20 ºC - 1.57/-40 ºC Punto de Ebullición ºC : -34.6 Punto de Fusión ºC : -105.5 Densidad relativa del vapor (Aire=1) : 2.50 Presión de vapor (mm Hg) : 4785/ 20ºC - 5830/ 25ºC Viscosidad (cp): 0.385 a 0 ºC, líquido. pH: N.A. Solubilidad : Ligeramente soluble en agua fría (reacciona). Soluble en cloruros, alcoholes y álcalis.

Manejo: Usar siempre protección personal así sea corta la exposición o la actividad que realice con el producto. Mantener estrictas normas de higiene, no fumar, ni comer en el sitio de trabajo. Usar las menores cantidades posibles. Conocer donde esta el equipo para la atención de emergencias. Leer las instrucciones de la etiqueta antes de utilizar el producto. Rotular los recipientes adecuadamente. Manipular los cilindros con mucho cuidado. No intentar alterar o reparar los cilindros o sus válvulas sin la debida protección respiratoria. No usar cerca de operaciones de soldadura, llamas o superficies calientes.

Almacenamiento: Almacenar en cilindros de acero a presión en lugares ventilados a nivel del piso, frescos y secos, lejos de fuentes de calor e ignición y separado de materiales incompatibles. La temperatura de almacenamiento no debe exceder los 51ºC. Rotular los recipientes adecuadamente. Proveer de amplias vías de acceso. Los cilindros deben estar separados de sustancias combustibles y agentes reductores. Separar los cilindros vacíos de los llenos. Mantener los cilindros retirados de la acción de la luz solar.

Toxicidad:

Altamente tóxico por inhalación . El líquido puede causar quemaduras severas. LC50 (inhalación, ratas) = 293 ppm/1h LC50 (inhalación, ratones) = 137 ppm/1h Ensayos de inhalación: La exposición de gatos a 300 ppm por 1 hora causa severa irritación de los ojos, dificultad para respirar y hasta la muerte. La muerte ocurre raramente en perros expuestos a concentraciones de cloro entre 280-650 ppm por 30 minutos. Ratas y ratones expuestos a 9-11 ppm de cloro por 6 horas/día por 1, 3 ó 5 días sufrieron severos daños del tracto respiratorio. Conejos expuestos repetidamente a concentraciones entre 0.7-1.7 ppm por cerca de 9 meses experimentaron pérdida de peso y aumento de paros respiratorios.

Ensayos de contacto con los ojos: Disuelto en agua e inyectado en los ojos de los conejos causan severa inflamación y daño a los ojos. Es considerado por ACGIH en el grupo A4 (no clasificable como carcinógeno humano).

INFORMACION ECOLOGICA

Puede ser peligroso para el medio ambiente. Se debe tener especial cuidado con aves, mamíferos y organismos acuáticos. No es un potencial para bioacumulación o bioconcentración. Peligroso para plantas y peces en muy bajas concentraciones. Altera el pH del medio. LC50 (peces) = 0.07 – 0.44 mg/l (96 h) LC (Daphnia Magna) = 0.017 mg/l (48 h) TLm = 0.08 ppm/168h/trucha/agua fresca Velocidad de toxicidad acuática = Menor de 1ppm/96h/agua fresca. DBO=Ninguna

hipoclorito de sodio

MANIPULACIÓN Y ALMACENAMIENTO

MANIPULACIÓN: Precauciones para la manipulación segura: Para trabajar en el laboratorio, se recomienda manipular bajo campana extractora. No respirar vapor o niebla. No permita que entre en contacto con los ojos, la piel o la indumentaria. Lávese minuciosamente después de manipular. Utilizar sólo con ventilación adecuada. Desalojo zonas mal ventiladas tan pronto como sea posible, y no volver hasta que los olores se hayan disipado. Medidas operacionales y técnicas: Manipular en ambientes ventilados. No inhalar vapores, evitar contacto con ojos, piel y ropa. Se recomienda disponer de ducha y lavaojos en zonas de trabajo. Abrir la tapa lentamente para liberar cualquier aumento de presión interna dentro del envase. Si es necesario trasvasijar, usar dispositivos adecuados y seguros, nunca succionar con la boca. Una vez abiertos los envases volverlos a cerrar cuidadosamente y colocarlos verticalmente para evitar derrames. Otras precauciones: Al manipular el producto en bidones o tambores, se debe utilizar calzado de seguridad, faja e implementos/herramientas adecuadas para moverlos. Las fuentes de lavaojos de emergencia y duchas de seguridad deben estar situadas en la proximidad inmediata. Disponer de elementos para la contención de derrames y de filtraciones.Prevención del contacto: No utilizar junto con materiales incompatibles.

ALMACENAMIENTO: Condiciones para el almacenamiento seguro: Almacene y manipule de acuerdo con todas las normas y estándares actuales. Almacene en un lugar fresco y seco. Almacenar en un recipiente resistente a la corrosión con un dispositivo de seguridad adecuado. Almacenar en un lugar bien ventilado. Evitar la luz solar directa. Evite el calor, las llamas, las chispas y otras fuentes de ignición. Manténgase separado de sustancias incompatibles (ver abajo en la Sección 10 de la Hoja de datos de seguridad). Mantener preferentemente a temperatura baja (<25°C). Mantener separado de sustancias incompatibles como ácidos y sales amoniacales. Medidas técnicas: Manipular en ambientes ventilados. No inhalar vapores, evitar contacto con ojos, piel y ropa. Se recomienda disponer de ducha y lavaojos en zonas de trabajo. Sustancias y mezclas incompatibles: El producto es un agente oxidante fuerte y solo debe ser mezclado con agua. La mezcla con productos químicos ej. Compuestos de amoniaco, ácidos, detergentes o materia orgánica, produce liberación de compuestos de cloro que son irritantes para los ojos, pulmones y membranas mucosas. Se debe evitar otros materiales como los metales, peróxidos, agentes reductores y agentes oxidantes. Material de envase y/o embalaje: Se recomiendan envases de: polietileno de alta densidad; fibra de vidrio, acero revestido interiormente con PVC, FRP u otro similar y compatible. Otros materiales resistentes a la corrosión son el titanio, tantalio y FRP. No se recomiendan envases como: plásticos de baja densidad; latón, zinc, bronce, cobre, aluminio, hierro y aleaciones de estos metales.

TOXICIDAD:

Toxicidad aguda (LD50 y LC50): Datos de toxicidad del producto: Hipoclorito de sodio LD50 Oral 8910 mg/kg (Rata) LD50 Dérmico No hay datos disponibles LC50 Inhalación No hay datos disponibles

11)

a) Mediante un diagrama de flujo esquemático describir las operaciones y procesos fundamentales de la industria cloro-álcali;

Electrólisis en Base Fundida:

Ingresa sal pura sólida a un reactor que trabaja a altas temperaturas, fundiendo el cloruro de sodio.

Luego un gran ánodo de carbono produce gas cloro, mientras una campana que rodea el ánodo contiene incorporado como muestra el gráfico un cátodo de hierro con recolector de sodio sólido.

Los productos son Cl2 gaseoso y Na en forma metálica. El sodio tiene una reacción exotérmica muy peligrosa con el agua, por lo que su almacenamiento requiere su conversión o cuidado correspondiente.

Electrólisis con Diafragma

El primer paso, y lo que diferencia este metodo del anterior, es que se trabaja con una solución de sal y agua, practicamente saturada.

Se llama de diafragma, porque antiguamente se solía usar una barrera física para separar la reacción del ánodo de la del cátodo, y así evitar la producción de compuestos peligrosos:

H2 (g) + Cl2 (g) --> 2HCl (g)

Reacción exotérmica, explosiva

Cl2 + OH- --> Cl- + ClO- + H2O

hoy en día se usan membranas construidas a partir de polímeros que contienen como parte de su estructura molecular intercalados grupos moleculares que funcionan como sales, que se disocian al entrar en contacto con el agua, liberando iones sodio positivos al agua y cargandose negativamente en el proceso, ya que el lado negativo de la sal queda adherido a la membrana por la estructrura molecular de la misma.

Electrólisis con amalgama de Mercurio.

El cátodo, que en métodos anteriores era de hierro, en este caso es de mercurio, que se encuentra en contacto directo con la solución de NaCl y H2O, y transforma el Na+ en Naº, entregándole electrones funcionando como un electrodo líquido. Luego, absorbe el Naº en forma de amalgama, acumulandose el mismo en el mercurio líquido.

A medida que la concentración de sodio aumenta en la amalgama, se debe renovar el mercurio del reactor y tratar la amalgama para retirar el sodio, ya que superada cierta concentración la misma comienza a solidificarse. Se trata segun la siguiente ecuación:

NaHg + H2O -> Na+ + Hg + H2O

Condiciones de alta presión y temperatura. (Autoclave)

Queda en evidencia el continuo contacto del agua con el mercurio y consecuentemente el potencial contaminante del método. También se puede destacar su simpleza, que explica su popularidad como método de producción industrial antes de ser prohibida. Hoy en día, y a partir de los primeros meses de 2017, todas las plantas industriales de la argentina que producen cloro con este método tienen prohibido continuar operando y deben cambiar su método productivo.

Ya estaba prohibido iniciar nuevas operaciones industriales de este tipo hace varios años, pero en 2017 venció el plazo legal para dejar de operar, para las empresas que producían con este método antes de la prohibición.

b) escribir las ecuaciones que ocurren en cada electrodo cuando la ∗ electrólisis del cloruro de sodio se realiza:

c) ¿cuál es el potencial de descomposición “teórico” en cada caso?;

i) en fase fundida,

ii) en solución acuosa;

d) ¿de qué materiales están construidos los electrodos y por qué?;

Como se puede observar con las ecuaciones planteadas arriba, la reaccion global esperada con los potenciales de reducción estandar, es decir utilizando electrodos de platino, es

2H2O-> O2 + 2H2

Sin embargo el objetivo de agregar cloruro de sodio al agua era obtener cloro en el ánodo, por lo que se busca un material para el ánodo, tal que su sobrepotencial sea significativamente mayor para la emirreacción de oxígeno que para la emirreacción de cloro. Por eso se usa grafito para el ánodo.

2 Cl^- (aq) + H⁺ (aq) —> Cl₂ (g) + H₂(g)

e) ¿de qué materiales son los separadores de compartimentos electródicos que se utilizan en cada caso?,

no recuerdo ni llegue a anotar, pero creo que era así:

Diafragma: ¿Cerámica?

Membrana: Polímero especializado

f) ¿de qué material son las celdas electrolíticas?;

Acero?

g) describir las reacciones electródicas en la electrólisis de salmuera con cátodo de mercurio; ¿qué ventajas tiene obtener hidróxido de sodio por este método?; ¿cuál es la principal desventaja?

Ánodo (+): 2Cl- --> Cl2 + 2e-

Cátodo (-): Na+ + e- --> Naº

Luego: Naº + Hgº --> NaHg (amalgama)

Explicación: Cuando un metal se reduce, normalmente se adhiere al electrodo formando una capa a su alrededor. Es un efecto usado por ejemplo para cromar partes de autos. De la misma manera, el sodio se adhiere al mercurio, pero como el mismo es liquido, se mezcla dentro de el formando una especie de solución pero metálica y con características muy distintas a una solución, llamada amalgama.

La principal diferencia entre una solución y una amalgama es que en una solución se disocia una molecula polarizada, como puede ser una sal, dentro de un solvente compuesto por moleculas polarizadas, como son las del agua.

En una amalgama ambos metales carecen de carga eléctrica pero coexisten fundidos.

A medida que aumenta la concentración de sodio, como veremos más adelante, es necesario retirarlo de alguna manera, ya que la amalgama comienza a solidificarse.

12.

a) Explicar a qué se denomina sobrepotencial;

El potencial de reducción es como se conoce a la tendencia de las especies químicas en una reacción redox o de un electrodo en una celda galvánica a adquirir electrones.

Dada la reacción:

Con la Ecuación de Nerst obtendremos los potenciales de reduccion estandar, viene dada por:

donde

Los potenciales reduccion calculados con la ecuación de nerst y que se toman de tabla son calculados para electrodos de platino.

Al cambiar el material del que está fabricado el electrodo, se introduce el concepto de sobrepotencial.

Sobrepotencial

Diferencia entre el potencial real necesario para iniciar una reacción de oxidación o reducción y el potencial obtenido a partir de la ecuación de Nernst.

El sobrepotencial es la diferencia de potencial extra que se requiere para generar una emirreación cuando en vez de usar electrodos de platino reemplazamos ese material por otro, como por ejemplo, carbón, o hierro. Este valor no solo depende del material del electrodo sino también del reactivo de la emirreacción. Por eso, al usar un ánodo de carbón en la electrólisis de salmuera, si bien el potencial estandard de la emirreacción de oxigeno es menor al porencial estandard de la emirreacción de cloro, al cambiar el material del electrodo el potencial estandard sumado al sobrepotencial en el oxígeno me da mayor que el potencial estandard sumado al sobrepotencial de la emirreacción de cloro.

Así, por ejemplo, con electrodos de platino, al realizar una electrólisis sobre salmuera obtengo oxígeno e hidrógeno, mientras que si trabajo con ánodo de carbón en vez de platino obtendré cloro en vez de oxígeno.

b) ¿cuáles son los sobrepotenciales que influyen en la electrólisis del cloruro de sodio?;

El sobrepotencial del oxígeno y el del cloro para con el electrodo de grafito

NCl (grafito)= 0,10V
NO2 (grafito)=0,90V

luego
E Cl= 1,36V + 0,1V= 1,46V
E O2=1,25V + 0,9V=2,15V

c) ¿cuál es el efecto de la temperatura y de la presión en la electrólisis del cloruro de sodio?

13 a) Indicar las características de una membrana de electrolito polimérico (PEM);

Las membranas PEM están construidas a partir de polímeros que contienen como parte de su estructura molecular intercalados grupos moleculares tipo sales, que se disocian al entrar en contacto con el agua, liberando iones sodio positivos al agua y cargandose negativamente en el proceso, ya que el lado negativo de la sal queda adherido a la membrana por la estructrura molecular de la misma.

De esa manera se genera una barrera elèctrica que repele los iones negativos, permitiendo el paso de los iones positivos.

Usando una de estas membranas en una celda electrolítica evitaremos la producción de hipoclorito de sodio:

Cl2 + OH- -> Cl- + ClO- + H2O

Al dejar pasar los iones positivos, la membrana permitirá la producción de NaOH, ya que los iones Na+ se verán atraidos por el aumento de concentración de OH- en el lado catódico de la celda.

b) ¿qué diferencia fundamental hay entre un separador (o diafragma) y una membrana?;

Mientras la membrana es un impedimento químico, el separador o diafragma es un impedimento físico.

c) responder los ítems c), d), e) y f) del ejercicio 12 aplicados a la electrólisis con membrana PEM.

14. Calcular la masa de NaOH (en kg) y el volumen de Cl2 (25 C, 5 atm) que se obtienen por día en forma teórica por electrólisis de una solución de salmuera si la corriente constante que circula durante ese período en 1000 A.

NaOH:

Cátodo: 2H2O + 2e- -> H2 + 2HO-

2HO- + 2Na+ -> 2NaOH (aq)

por cada mol de H2 se producen 2 moles de NaOH.

Cl2:

Ánodo: 2Cl- -> Cl2 + 2e-

cada mol de Cl2 producido entrega 2 moles de electrones, equivalente a 2*(96500 Coulomb) de carga eléctrica.

1 día tiene 24 horas, que tienen 3600 segundos cada una.

1 día tiene 86400 segundos.

Q=I*t

luego

Q= 1000 Coulomb/s * 86400s = 86.400.000 Coulomb * (1 mol de electrones/96500 Coulomb) = 895.3 moles de electrones.

si por cada mol de electrones produzco medio mol de Cl2, con 895.3 moles de electrones estoy produciendo

895.3/2=447.65 moles de Cl2 producidos por día.

Por otro lado cada mol de electrones que circula produce medio mol de H2 y un mol de NaOH

447.65 moles de H2 producidos por día.

895.3 moles de NaOH producidos por día.

Pasamos a las medidas pedidas por el enunciado:

Datos de tabla periódica, masa atómica relativa:

Na ... 23u

O ... 16u

H ... 1u

masa molecular relativa del NaOH: 40u= 40 g / mol

40g/mol * 895.3 mol/día= 35.8 Kg/día de hidróxido de sodio.

luego, considerando el cloro como gas ideal,

V=nRT/P

V= 447.65 mol/día * 0.082 atm l /mol K * 298K /5 atm

V= 2187.76 litros de Cl2 por día, (25ºC, 5atm)

15. Una celda electrolítica funciona a 300 A con rendimiento de corriente de 90%. La tensión requerida es de 4,2 V. Calcular: a) la producción diaria de soda cáustica y de dicloro; b) el consumo de energía eléctrica y su costo suponiendo que el kW.h es el del consumo residencial en la ciudad de Buenos Aires; c) ¿hay o hubo industria cloro-álcali en la argentina? ¿Dónde? ¿Qué metodo emplea o empleaba?

similar al anterior, hoy no tengo tiempo.

16.

a) Escribir la ecuación química para la obtención de hipoclorito de sodio a partir de los productos de la industria cloro-álcali;

Si bien en el reactor es una reacción indeseada,

Cl2 + OH- --> Cl- + ClO- + H2O

es precisamente la reacción que se usa para producir hipoclorito de sodio, también conocido como lavandina.

Se produce pulverizando solución de hidróxido de sodio en agua desde lo alto de una torre de absorción, y desde la base se ingresa gas cloro Cl2, produciendose la absorción del Cl2 en las gotas de solución de hidróxido de socio, donde se produce la reacción que vimos antes y se crea el hipoclorito de sodio.

b) ¿qué volumen de Cl2 a 1 atm y 5 C se debe pasar a través de una solución de NaOH para obtener una tonelada de solución de hipoclorito de sodio 10 %?;

2NaOH (aq) + Cl2 (g) -> NaCl (aq) + NaOCl (aq) + H2O (l)

partiendo de dicha ecuación, planteo el calculo para conocer la cantidad de moles de Cl2 que deben pasar por la solución, y luego lo pasaré a las medidas especificadas por el problema.

Si NaOCl es el 10% de la solución m/m, entonces representa 100 kilogramos.

como vimos antes, sacamos la masa atomica de tabla y calculamos la masa molecular:

Na ... 23u

O ... 16u

Cl ... 35,45u

luego

NaOCl ... 74,45 u = 74,45 g / mol

100000g/74,45 g / mol= 1343,18 mol

con estos datos y la ecuación, podemos deducir que por cada mol de NaOCl producido se consume 1 mol de Cl2, por lo tanto, se consumieron 1343.18 moles de Cl2

Considerando al Cl como gas ideal:

V=nRT/P= 1343.18 mol * 0,082 atm l / mol K * 278 K / 1 atm = 30.619,21 litros de Cl2

c) ¿cuál es la concentración de la solución inicial de NaOH?

Conocemos la cantidad de moles de NaOCl producidos, 1343.18 moles.

Mirando la ecuación estequiométrica, podemos ver que cada mol de NaOCl producido implica la producción de un mol de agua por un lado, y el consumo de dos moles de NaOH por el otro.

la primera conclusión es que reaccionaron 2686.36 moles de NaOH en el proceso.

La segunda es que se crearon 1343.18 moles de agua en el proceso.

Si la solución final contiene 1343,18 moles de NaOCl entonces también contiene 1343,18 moles de NaCl.

NaCL ... (23 + 35,45) g/mol = 58.45g/mol * 1343,18 mol = 78,51 kg de NaCl

Luego, en la solución final tengo 100 kg de NaOCl, 78,51 kg de NaCl, y por último (1000 - 100 - 78,51) kg de H20, de los cuales 1343,18 moles son nuevos.

1000-100-78,51=821.49 kg de agua.

H2O ... 18g/mol

821,49 kg /18g/mol = 45638.33 mol

si de eso 1343,18 son producidos en la reacción, en la solución inicial había

45638,33 - 1343,18 = 44295,15 mol de agua, es decir que la composición inicial de la solución era:

Hipoclorito de sodio:

2686,36 moles o 107,45 kg

Agua:

44295,15 moles o 797,31 kg

luego la concentración inicial del NaOH en agua era 11,88% m/m

17. a) ¿Cuáles son las aplicaciones más importantes del carbonato y del bicarbonato de sodio?;

Aplicaciones más Importantes del carbonato de sodio

El carbonato de sodio en productos de limpieza

El carbonato de sodio es usado como materia prima para saponificación de los ácidos grasos en la fabricación de detergentes:

Productos industriales
Detergentes caseros
Lavaplatos
Jabones

El carbonato de sodio en la fabricación de vidrio

El carbonato de sodio se usa como fundente en los hornos de vidrio para:

Envases de vidrio
Vidrio plano
Fibras aislantes
Cristalería

El carbonato de sodio en la Química

Como fuente de alcalinidad y de ion sodio en la fabricación de productos químicos:

Tripolifosfatos
Vidrio de silicato soluble
Metasilicato de sodio
Ortosilicato de sodio
Bicarbonato de sodio
Compuestos de cromo
Pigmentos

Así mismo, para proveer alcalinidad e ion de sodio en industrias y procesos diversos, como:

Tratamiento de agua
Fabricación de papel
Fabricación de textiles
Procesamiento de alimentos

Minería

El carbonato de sodio es usado para tostar (calentar bajo una ráfaga de aire) el cromo y otros extractos y disminuye el contenido de azufre y fósforo de la fundición y del acero. En la fabricación de detergentes, el carbonato de sodio es indispensable en las formulaciones al objeto de asegurar el correcto funcionamiento del resto de sustancias que lo componen, enzimas, tensioactivos, etc. durante las diferentes fases del lavado. No es de menos importancia el empleo del carbonato de sodio en aquellos procesos en los que hay que regular el pH de diferentes soluciones, nos referimos al tratamiento de aguas de la industria, así como en los procesos de flotación. Cerámica, jabones, limpiadores, ablandador de aguas duras, refinación de petróleos, producción de aluminio, textiles, pulpa y papel. Procesamiento metalúrgico, preparación de productos farmacéuticos, soda cáustica mediante el proceso de la caustificación, bicarbonato de sodio, nitrato de sodio y varios otros usos. El carbonato de sodio y sus derivados se usan para bajar el punto de fusión del silicio y poder trabajarlo mejor, también aporta el sólido necesario para formar la red.

Es comúnmente usado en las palmas de las manos para evitar la sudoración.^{[cita requerida]}

También se usa como elevador de pH para piscinas: 300 gramos cada 50 m³ aumenta 0,1 puntos el valor del pH.

El bicarbonato de sodio (también llamado carbonato sódico o hidrogenocarbonato de sodio o carbonato ácido de sodio) es un compuesto sólido cristalino de color blanco muy soluble en agua, con un ligero sabor alcalino parecido al del carbonato de sodio, de fórmula NaHCO3.

El bicarbonato de sodio en la gastronomía

El bicarbonato de sodio se usa principalmente en la repostería, donde reacciona con otros componentes para liberar CO2, que ayuda a la masa a elevarse, dándole sabor y volumen.

Los compuestos ácidos que inducen esta reacción incluyen bitartrato de potasio (también conocido como crema de tártaro), jugo de limón, yogurt, ácido acético (vinagre), etc. Algunas formas del polvo de hornear traen el bicarbonato ya combinado con nutricionistas, bitartrato de potasio. Algunos como la británica Erica White, se oponen a hacer esta combinación en la cocina, ya que el bitartrato de potasio es una sustancia tóxica. También se usa al preparar salsa de tomate para neutralizar la acidez del tomate, y se le agrega al remojar los frijoles para evitar los gases al comerlos. Una pequeña cantidad se le puede agregar a un guiso para hacer que la carne dura se ponga tierna más rápido. Sin embargo, esto no sustituye, simplemente hervir la carne por más tiempo. El bicarbonato también se utiliza en las Pretzels para darles su color café y se utiliza para ablandar alimentos muy duros.

El bicarbonato de sodio en usos domésticos

Bicarbonato de sodio como desodorizante

Puedes tener una dentadura muy blanca si lo utilizas al momento de cepillarte los dientes, tan sólo aplica un poco de bicarbonato de sodio cuando humedezcas tú cepillo antes de lavarte. Para limpiar el microondas para evitar los malos olores.

Mezclado con la pasta de dientes quita el mal aliento (en este caso se produce una descalcificación de los dientes por donde pase esa mezcla, por lo que conviene tener mucha precaución). Colocar en el refrigerador para evitar el mal olor causado por la humedad. Para este fin, se puede dejar una caja destapada. Sin embargo, si se usa bicarbonato, el mal olor no se absorbe. Tallar en las manos para eliminar olores fuertes como pescado o ajo. Tallar las verduras con bicarbonato las limpia sin dejar olor. Usar en lugar de talco para evitar el mal olor en los pies. Hirviendo agua, a la que luego se le añadirán laurel y bicarbonato, se hacen baños para los pies, que quedarán sin mal olor. Se puede utilizar para retirar el olor que adquiere un termo después de no haberse utilizado en mucho tiempo con la tapa puesta. Se puede utilizar como desodorante aplicándolo en las axilas. Para no dejarlas blancas, se puede mezclar con aceite esencial de lavanda.

Bicarbonato de sodio en el control de plagas

Para matar las pulgas, mezclar con sal y esparcir por todas las alfombras, correr en ellas hasta que esta mezcla no sea visible y, luego de 24 horas, aspirar. Las pulgas se mueren de sed. Repetir 3 veces.

Bicarbonato de sodio como limpiador

Lavar los cepillos y peines para evitar residuos. Hacer una pasta y limpiar la superficie de la plancha. Limpiar manchas de kool aid, vino tinto y café.

El bicarbonato de sodio en uso cosmético, neutralizador, otros usos

Bicarbonato de sodio en cosméticos

Poner un poco de bicarbonato en el champú quita residuos de productos y da brillo. Lavar la cara con un poco de bicarbonato y agua limpia los poros y evita el acné. Mezclar con avena para hacer un exfoliante para suavizar la piel sensible. Poner en el pelo si está grasoso y no hay tiempo de lavarlo. Luego secar con aire caliente.

Bicarbonato de sodio como neutralizador

La reacción de ácidos con bicarbonato es un método común para neutralizar derrames ácidos. Se usa a menudo para aumentar el pH y, por tanto, la alcalinidad total del agua de piscinas y spas. El bicarbonato se puede agregar como una simple solución que restaura el balance de pH en aguas con altos niveles de cloro. El bicarbonato neutraliza el ácido de las baterías.

Otros usos de bicarbonato de sodio

Poner en el jardín para saber la acidez de la tierra (si burbujea, ésta es demasiado ácida). Mezclar con pegamento para hacer un relleno de grietas. Esparcir entre las páginas mojadas de los libros y luego secarlos al sol. Mezclado con agua hirviente ayuda a destapar cañerías. Se le usa en el suavizante de ropa. Ayuda a curar llagas.

El bicarbonato de sodio en usos médicos

Un baño de tina con bicarbonato elimina las infecciones vaginales causadas por levaduras. Hacer gárgaras de bicarbonato evita la gripe y las infecciones de garganta. Tomar con agua como antiácido para evitar las agruras y acidez estomacal. Mezclar con vinagre y poner en las picaduras de abejas u otros insectos. Hacer una pasta con agua para picaduras de hormigas, mantarrayas o arañas. Poner en la piel expuesta a herida venenosa para extraer el veneno y secar la herida.

b) ¿Cuáles son las fuentes naturales de estas sustancias?

18. a) Mediante un diagrama de flujo esquemático y ecuaciones químicas describir del modo habitual la obtención de bicarbonato de sodio por el proceso Solvay;

1) Vasija de disolución
Se diluye el NaCl en H2O,

2) Filtro Prensa
Se retiran las impuresas del cloruro de sodio diluido.

3) Horno de Cuba
Trabajando a altas temperaturas, se produce dioxido de carbono y cal viva a partir de la piedra caliza:

CaCO3 -calor-> CaO + CO2

4) Lavadero de Gas
El CO2 pasa por un lavadero que usa agua para limpiarlo de impuresas. Esa agua debe ser luego tratada.

5) Absorbedor
En este reactor se busca que la solución de salmuera saturada se sature también de amoníaco, por lo que se pulveriza la salmuera desde la parte superior de la torre para que caiga como lluvia y absorba el gas amoniaco que se hace subir desde el extremo inferior de la torre. Se puede utilizar una ligera sobre presión opcionalmente.

6) Torre de presipitación

El CO2 obtenido del horno de cuba pasa por este sistema absorbedor con solución amoniacal de NaCl, liquido pulverizado desde arriba y gas desde abajo como vimos antes.

CO2 (acida) + NH3 + H2O --> HCO3- + NH4+

donde HCO3- es el ion bicarbonato.

importa el orden:
la solubilidad del CO2 en H2O es de 0,1M, mientras que de NH3 es de 15 o 16M

a concentraciones tan altas de salmuera como las que se trabajan a nivel industrial,

Na+ + HCO3- --> NaHCO3 que presipita por su baja solubilidad.

la reaccion completa es:

NaCL + NH3 + H2O + CO2 --> NaHCO3 + NH4Cl

si bien el NaHCO3 es usado en la industria y medicinalmente, por lo general se pasa a la etapa siguiente para su almacenamiento:

7) Filtro Rotatorio
Separa el NaHCO3 presipitado del cloruro de amonio NH4Cl, que se almacena aparte.

8) Caldera de calcinación
En una caldera de calcinación se produce la siguiente reacción:

2NaHCO3 --> Na2CO3 + CO2 + H2O

9) El Na2CO3 se conoce como soda calcinada y se comercializa.

10) Depósito de lejía de cloruro de amonio.

11) Intercambiador de calor

El cloruro de amonio se calienta, enfriando el gas amoníaco para mejorar la eficiencia de la reacción.

12) El cloruro de amonio reacciona con el hidróxido de calcio producido en (13) según:

Ca(HO)2 + 2NH4Cl --> CaCl2 + 2H2O + 2NH3

el NH3 se recicla, el CaCl2 es lejía de cloruro de calcio, un subproducto del proceso.

13) Vasija de dilución

H2O + CaO --> Ca(HO)2

b) ¿cuál es la propiedad clave del bicarbonato de sodio que hace que el método sea posible?;

c) ¿cuál es el aspecto fundamental del proceso para que sea económico?;

que se puede reciclar el NH3

d) ¿por qué la secuencia de reacciones del proceso es un ejemplo de que “el orden de los reactivos altera el producto”?;

porque al diluir primero el NH3 en H2O aumentamos la capacidad de esta solución de absorber CO2.

El agua por si misma podría diluir solamente 0,1M de CO2, mientras que puede diluir hasta 16M de NH3, que reacciona con el CO2 absorbido luego permitiendole al agua absorber aun mas CO2 haciendo que la reacción continue y trayendo resultados muy distintos segun cual se diluya primero.

e) ¿Cómo se transforma el bicarbonato en carbonato de sodio?;

Mediante hornos rotativos de calcinación como los usados en la produccion de cemento.

f) ¿De qué manera se fabrica actualmente carbonato y bicarbonato de sodio? ¿Qué beneficio ambiental tiene esto?;

Se recicla el CO2 y el amoníaco, trayendo poco impacto ambiental salvo fallas y fugas.

g) ¿cómo se almacenan el carbonato y el bicarbonato de sodio?

Blog de Ingeniería UCA

Thursday, July 20, 2017

Química Industrial: Unidad 2