Proceso castner

El proceso Castner es un proceso para fabricar sodio metálico mediante electrólisis de hidróxido de sodio fundido a aproximadamente 330 °C. Por debajo de esa temperatura, la masa fundida se solidificaría; por encima de esa temperatura, el sodio fundido comenzaría a disolverse en la masa fundida.

Historia

El proceso Castner para la producción de sodio metálico fue introducido en 1888 por Hamilton Castner. En ese momento (antes de la introducción en el mismo año del proceso Hall-Héroult), el uso principal del sodio metálico era como agente reductor para producir aluminio a partir de sus minerales purificados. El proceso Castner redujo el costo de producir sodio en comparación con el antiguo método de reducir el carbonato de sodio a alta temperatura utilizando carbono. Esto, a su vez, redujo el coste de producción de aluminio, aunque el método de reducción por sodio todavía no podía competir con Hall-Héroult. Sin embargo, el proceso Castner continuó debido a que Castner encontró nuevos mercados para el sodio. En 1926, la célula de Downs reemplazó al proceso Castner.

Detalles del proceso

El diagrama muestra un crisol de cerámica con un cilindro de acero suspendido en su interior. Tanto el cátodo (C) como el ánodo (A) están hechos de hierro o níquel. La temperatura es más fría en el fondo y más caliente en la parte superior, de modo que el hidróxido de sodio es sólido en el cuello (B) y líquido en el cuerpo del recipiente. El metal sodio se forma en el cátodo pero es menos denso que el electrolito de hidróxido de sodio fundido. La gasa metálica (G) limita el sodio metálico a acumularse en la parte superior del dispositivo de recolección (P). La reacción catódica es

2 Na⁺ + 2 e⁻ → 2Na

La reacción anoda es

4 OH⁻ → O₂ + 2 H₂O + 4 e⁻

A pesar de la elevada temperatura, parte del agua producida permanece disuelta en el electrolito. Esta agua se difunde por todo el electrolito y provoca la reacción inversa que tiene lugar en el sodio metálico electrolizado:

2 Na + 2 H₂O → H₂ + 2 Na⁺ + 2 OH⁻

con el gas hidrógeno también acumulándose en (P). Esto, por supuesto, reduce la eficiencia del proceso.