Propiedades, usos y procesos industriales del cloro, ácido clorhídrico y sosa cáustica

Características y usos del cloro (Cl2)

Características: El cloro es un gas venenoso, medianamente tóxico y de olor picante. No se encuentra libre en la naturaleza, sino combinado con otros elementos.

Usos:

• Productos farmacéuticos
• Plásticos
• Detergentes
• Desinfectantes

Características y usos del ácido clorhídrico (HCl)

Características: Ácido fuerte, corrosivo y muy tóxico.

Usos: Se utiliza para eliminar el sarro de los equipos; también elimina iones como Ca²⁺ y Mg²⁺ del agua; y para eliminar capas o recubrimientos en metales.

Características y usos de la sosa cáustica (NaOH)

Características: Corrosiva, base fuerte.

Usos:

• Fabricación de jabones
• Industria cosmética

Diferencias entre una pila y una celda

Concepto:

• Pila: Entrega energía de forma instantánea mediante una reacción química que ocurre en su interior.
• Celda (electrolítica): Requiere energía externa con la finalidad de separar iones (aniones y cationes) de una solución por medio de una corriente eléctrica.

Tipos de celdas para la obtención de NaOH

Celda Down

Ventajas: Separa fácilmente el cloro mediante un proceso electrolítico.

Desventajas: Como requiere sal fundida, es necesario gastar más energía para fundirla, sumando ese gasto a la energía necesaria para hacer funcionar la celda.

Celda de diafragma

Ventajas: Utiliza salmuera, la cual es más barata que la sal fundida.

Desventajas: La sosa cáustica obtenida sale con aproximadamente un 12% de concentración tras el proceso, y se necesita alrededor de 50%. Por ello se requiere un evaporador de múltiple efecto para concentrarla, lo que conlleva mayor consumo energético.

Celda de amalgama

Ventajas:

• El NaOH obtenido sale con la concentración adecuada (~50%), por lo que no requiere un proceso adicional de concentración.
• El mercurio utilizado se recircula, por lo tanto no se consume en exceso.
• Utiliza salmuera, que es más barata.

Desventajas:

• El Hg (mercurio) es caro y además es cancerígeno y tóxico.
• Es necesario trabajar a bajas temperaturas, ya que a temperatura ambiente el mercurio puede evaporarse, aumentando el riesgo sanitario y ambiental.

Obtención de ácido clorhídrico (HCl)

Fundamento: Obtener dos corrientes gaseosas —una de hidrógeno (H₂) y otra de cloro (Cl₂)— y mezclarlas para formar ácido clorhídrico (HCl).

Proceso descrito

El cloro gaseoso se hace pasar por un lavador, luego se seca con ácido sulfúrico y se filtra. La corriente de H₂ se lava y se refrigera. Luego ambas corrientes se hacen pasar por un soplete de cuarzo, donde reaccionan violentamente formando HCl.

La función del soplete es que Cl₂ y H₂ reaccionen en el punto y momento indicados, formando así HCl de manera controlada. El soplete dispone de una rejilla metálica que impide que los reactivos reaccionen antes de tiempo y formen una reacción detonante.

Observaciones de seguridad

• El manejo de Cl₂, HCl concentrado, NaOH y mercurio requiere medidas estrictas de seguridad por su toxicidad y corrosividad.
• Se deben utilizar sistemas de contención, equipos de protección personal y tratamientos para emisiones y efluentes para reducir riesgos ambientales y sanitarios.