1. ÜNİTE Elektroliz 5. BÖLÜM 5 BÖLÜM Elektroliz İÇERİK 1.5.1 Elektrik Akımı ve Maddesel Değişim 1.5.2 Faraday ın Elektroliz Kanunları 1.5.3 Endüstriyel Elektroliz İşlemleri Alüminyum fabrikalarında elde edilen alüminyum levhaların yüzeyleri, kullanım ömrünü uzatmak ve görünümünü güzelleştirmek için elektroliz işlemi uygulanarak özel bir madde ile kaplanır. Bu işlemde kullanılan elektrolit genelde asidik bir çözeltidir. Kaplanacak alüminyum ise katotdur. Yeterli doğru akım, kaplanacak alüminyum ile uygun bir anot arasından belirli bir süre geçirilir. Elektrolizin bu endüstriyel uygulaması alüminyum ürünlerde kullanılan en önemli yüzey işlemlerinden birisidir. Bu bölümde elektrik akımı-madde kütlesi ilişkisini, Faraday yasalarını ve elektrolizin endüstriyel uygulamalarını öğreneceğiz. 12. SINIF KİMYA 57
1. ÜNİTE KİMYA VE ELEKTRİK 1.5.1 Elektrik Akımı ve Maddesel Değişim Bütün elektrokimyasal işlemler istemli bir kimyasal tepkime sonucunda oluşan enerjinin elektrik enerjisine dönüştürüldüğü veya istemsiz bir tepkimenin elektrik enerjisi kullanılarak gerçekleştirilmesi ile oluşan redoks tepkimeleridir. Metallerin elektriksel iletkenliği elektronların hareketi ile gerçekleşir ve üzerinden elektronlar akan metalin yapısında bir değişme olmaz. Elektrolitlerin elektriksel iletkenliği ise iyonların hareketi ile gerçekleşir ve elektrotlar üzerinde kimyasal değişim oluşması ile sonuçlanır. Oluşan bu kimyasal değişim sonucunda bir elektrodun kütlesinde azalma, diğer elektrodun kütlesinde ise artma oluşabilir. Bu şekilde elektrik akımı yardımı ile elektrolit ve elektrotlar arasında indirgenme ve yükseltgenme gerçekleştirilerek maddesel bir değişim oluşturulur. Bir galvanik hücre olan Daniell pilinde elektronlar çinko elektrottan (anot) bakır elektroda (katot) doğru akarlar. Kendiliğinden gerçekleşen tepkime sonucunda E 0 = 1,100 V olarak bulunur. hücre Zn(k) + Cu 2+ (suda) Zn 2+ (suda) + Cu(k) 0 hücre E = 1,100 V Daniel pilinde (Şekil 1.8) elde ettiğimiz gerilimi belirleyebilmek için dış devrede bir voltmetre kullandığımızda standart hücre potansiyelini 1,100 V olarak ölçeriz. Daniel pilini Şekil 1.13 te görüldüğü gibi 1,100 V değerinden daha büyük gerilim uygulayan bir dış elektrik kaynağına bağlayalım. Zn elektrot (katot) e pil Tuz köprüsü e Cu elektrot (anot) KCI(suda) Zn(k) pamuk Cu(k) 1M ZnSO 4 (suda) 1M CuSO 4 (suda) Şekil 1.13 Bir elektroliz hücresi 58 12. SINIF KİMYA
Elektroliz 5. BÖLÜM Daniell piline 1,100 V değerinden büyük bir gerilim uygulandığında elektronlar, bakır elektrottan (şimdi anot) çinko elektroda (şimdi katot) doğru gitmeye başlar. Elektronların bu akışı kendiliğinden değil voltmetre yerine bağlanan elektrik kaynağı zorlaması ile olur. Bu durumda elektrolitik hücrede oluşan toplam tepkime galvanik hücrede oluşan toplam tepkimenin tersidir. E 0 değeri de negatiftir. hücre Katot : Zn 2+ (suda) + 2e Zn(k) Anot : Cu(k) Cu 2+ (suda) + 2e Net tepkime : Zn 2+ (suda) + Cu(k) Zn(k) + Cu 2+ (suda) E 0 hücre E 0 hücre = E0 katot E0 anot = 0,763 (+ 0,337) = 1,100 V Böylece elektron akışının yönünü değiştirerek bir galvanik hücreyi elektrolitik hücreye (elektroliz hücresi) çevirmiş oluruz. Bu elektrolitik hücrede çinko elektrodun kütlesinde artış, bakır elektrodun kütlesinde ise azalma olur. Dış devrede 1,100 V değerinden daha büyük akım yardımı ile elektronların akış yönü tersine çevrilip anot O+ SO 4 ve katotta zorlama ile yükseltgenme ve indirgenme tepkimeleri gerçekleştirilmiştir. Elektrik akımı ile gerçekleştirilen bu redoks tepkimelerinde çinko metali elde edilirken bakır elektrodun kütlesi azalmıştır. Elektrolit olan sulu çözeltilerin veya erimiş tuzların elektrolizi elektrik enerjisi yardımı ile gerçekleştirilebilir. Erimiş bir tuzdan eriyik olarak bahsedersek suyun, NaCI eriyiğinin ve NaCI sulu çözeltisinin elektrolizini açıklayalım: Saf su, 25 C ta az da olsa iyonlaşarak elektrik akımını iletir. Ancak suya az bir miktarda katılacak SO 4, suyun elektrolizini hızlandırır. SO 4 den gelen SO 2-4 iyonunun ise suyun elektrolizine bir etkisi olmaz. O 2 Laboratuvar ortamında suyun elektrolizi için Hoffman voltmetresi denilen hazır bir düzenek kullanılır. Şekil 1.14 te görülen düzenekte ortadaki bölüme sürekli olarak O ilavesi yapılır. Cihazın anot ve katot bölmelerinde ise yükseltgenme ve indirgenme tepkimeleri gerçekleşir. Bu olaylar sonucunda yanlarda bulunan cam tüplerde ve O 2 gazları toplanır. Bu gazlar üst musluklardan alınarak rahatlıkla kullanılabilir. Şekil 1.14 Suyun elektrolizinde kullanılan Hoffman voltmetresi 12. SINIF KİMYA 59
1. ÜNİTE KİMYA VE ELEKTRİK Suyun elektrolizi sırasında katot ve anotta oluşan tepkimeler aşağıdadır: Katot : 2H + (suda) + 2e Anot : O(s) 1/2 O 2 + 2H + (suda) + 2e Net tepkime : O(s) + 1/2 O 2 1. Etkinlik Suyun Elektrolizi Ne Öğreneceğiz? Elektroliz işleminde elektrik akımı ile madde miktarı arasındaki ilişkiyi belirleyeceğiz. Araç ve Gereçler Doğru akım kaynağı, krokodil kablo (2 adet), bunzen kıskacı (2 adet), 500 ml lik beherglas (1 adet), 100 ml lik beherglas (1 adet), bunzen mesnedi (2 adet), bağlantı parçaları, su, deney tüpü (2 adet), platin elektrot (2 adet), derişik SO 4 çözeltisi, baget, paket lastikleri. Etkinlik Basamakları 500 ml lik beherglasa yarısından fazla su doldurulur. Tamamı su ile doldurulmuş 2 adet deney tüpü ağızları kapatılarak içlerine hava kaçırılmadan ters bir şekilde 500 ml lik içinde su bulunan beherglasa batırılır. Bunzen mesnetleri, bağlantı parçaları ve bunzen kıskaçları kullanılarak deney tüpleri Resim 1.11 de görüldüğü gibi sabitlenir. Elektriksel iletkenliği artırmak için derişik SO 4 çözeltisi 100 ml lik bir beherglasa az bir miktar alınarak 500 ml lik beherglastaki suya 1-2 ml ilave edilir. Bir baget ile karıştırılır. Paket lastikleri kullanılarak 2 adet platin elektrot, uzun olan açık uçları deney tüpü içinde olacak şekilde sabitlenir. Krokodil kablolar platin elektrotların uçlarına ve doğru akım kaynağının pozitif ve negatif uçlarına bağlanır. Doğru akım kaynağından 12 V değerinde bir gerilim uygulandığında ve yeterli süre beklendiğinde deney tüplerinde, platin elektrotların ucunda açığa çıkan gazların toplandığı görülür. Resim 1.11 Suyun elektrolizi deney düzeneği 60 12. SINIF KİMYA
Elektroliz 5. BÖLÜM Yorum Yapılan etkinlikte, deney tüplerinde toplanan gaz hacimlerinin farklı olduğu belirlenebilir. 2 hacim gazına karşılık 1 hacim O 2 gazı toplanır. Anotta bir yükseltgenme gerçekleşir. Anotta, O(s) 1/2 O 2 + 2H + (suda) + 2e tepkimesi oluşur. O molekülündeki O 2 iyonları yükseltgenerek O 2 gazını oluştururlar. Katotta bir indirgenme gerçekleşir. Katotta, 2 O(s) + 2e + 2OH (suda) tepkimesi oluşur. O molekülündeki H + iyonları indirgenerek gazını oluştururlar. Tek bir hücrede gerçekleşen elektroliz tepkimesinde istemsiz bir tepkime gerçekleştirilmiş ve elektrik akımı yardımı ile redoks tepkimeleri sonucunda O kendisini oluşturan elementlerine ayrıştırılmıştır. Sodyum klorür, mineral kaya tuzu olarak doğada bol miktarda bulunur. Katı hâlde iyonlar hareketsiz olduğu için elektrik akımını iletmez ve elektroliz yapılamaz. Elektroliz için eriyik veya çözelti hâline getirilmelidir. Yemek tuzu (NaCI) eriyiği, iyonik bir madde olan NaCI ün ısıtılarak sıvı hâle getirilmesi ile elde edilir. NaCI katısının erime noktası normal koşullar altında 801 C değerindedir. Bu yüksek erime noktasını düşürüp elektroliz işlemini kolaylaştırmak için NaCI maddesine CaCI 2 eklenir. NaCI eriyiğinin elektrolizinde soy elektrotlar (Pt, Au) kullanıldığında elektrotların kendisinde bir yüksetgenme ve indirgenme oluşmaz. Elekrolitik hücrede ise sadece bir tane indirgenecek bir tanede yükseltgenecek iyon bulunduğundan gerçekleşmesi olası başka bir tepkime yoktur. Yemek tuzu eriyiğinin elektrolizindeki hücre, elektroliz sonucu açığa çıkan sodyum ve klorun hem birbirleri ile hem de havayla temas etmeyecekleri şekilde tasarlanır. Bu yöntemle aşağıdaki tepkimeler sonucunda sodyum metali (Na) ve klor gazı (CI 2 ) elde edilir. Katot : 2Na + (eriyik) + 2e 2Na(s) Anot : 2CI (eriyik) CI 2 + 2e Net tepkime : 2Na + (eriyik) + 2CI (eriyik) 2Na(s) + CI 2 12. SINIF KİMYA 61
1. ÜNİTE KİMYA VE ELEKTRİK Normal erime noktası 98 C olan sodyum (Na) metali, elektroliz ortamındaki yüksek sıcaklıktan dolayı sıvı hâlde elde edilir. Elde edilen Na(s) oda koşullarında katı hâle gelir. Sodyum klorür sulu çözeltisinin soy elektrotlarla elektrolizinde iki indirgenme yarı tepkimesi ve iki yükseltgenme yarı tepkimesi olasıdır. Elektrolitik hücrelerde standart indirgenme elektrot gerilimi büyük olan iyon öncelikle indirgenirken standart yükseltgenme elektrot gerilimi büyük olan iyon öncelikle yükseltgenir. Katot elektrotta oluşabilecek olası indirgenme tepkimeleri şunlardır: 2Na + (suda) + 2e 2Na(k) E 0 = 2,714 V 2H + (suda) + 2e E 0 = 0,00 V Anot elektrotta oluşabilecek olası yükseltgenme tepkimeleri şunlardır: 2CI (suda) CI 2 + 2e E 0 = 1,359 V 2 O(s) O 2 + 4H + (suda) + 4e E 0 = 1,229 V Anottaki olası tepkimelerin elektrot potansiyellerinin önüne yazdığımız eksi işareti yükseltgenme elektrot gerilimini göstermek içindir. İndirgenme ve yükseltgenme elektrot gerilimlerine bakıldığında katotta öncelikle H + iyonunun indirgeneceği, anotta ise öncelikle CI iyonunun yükseltgeneceği görülür. Bu açıklamalarla NaCI sulu çözeltisinin elektrolizinde katotta gazı anotta ise CI 2 gazı oluşur. Katot : 2H + (suda) + 2e E 0 = 0,00 V Anot : 2CI (suda) CI 2 + 2e E 0 = 1,359 V Net tepkime : 2H + (suda) + 2CI (suda) + CI 2 E 0 hücre = E0 katot E0 anot E 0 hücre = 0,00 (+ 1,359) E 0 hücre = 1,359 V 0 E h ü cre değerinin negatif olması, elektroliz olayının istemsiz olduğunu gösterir. 62 12. SINIF KİMYA
Elektroliz 5. BÖLÜM 1.5.2 Faraday ın Elektroliz Kanunları Michael Faraday, yaptığı çalışmalar sonucunda 1833 yılında elektroliz kanunlarını belirlemiştir. Bu elektroliz kanunları günümüzde Faraday ın Elektroliz Kanunları olarak bilinir. Faraday ın I. Elektroliz Kanunu Elektrik akımı bir elektrolit içinden geçirildiğinde serbest hâle geçen veya çözünen madde miktarı, elektrolitten geçen elektrik yükü miktarı ile doğru orantılıdır. m Q m : Elektrotlarda değişen madde miktarı Q : Elektrik yükü miktarı Bu orantı aşağıdaki denklemde görülebilir. m A n QxA = 96485 xn : Elementin atom kütlesi : Alınan veya verilen elektron sayısı 96485 : 1 mol e nun yükü (Coulomb, C) Faraday ın I. elektroliz kanununa göre devreden geçen yük miktarı ne kadar fazla ise elektrotlarda açığa çıkan madde miktarı da o kadar fazladır. Bu kanun ile Faraday elektrik yükü-kütle ilişkisini oluşturmuştur. Faraday ın II. Elektroliz Kanunu Aynı miktar elektrik yükü ile elektroliz edilen farklı elektrolitlerin her birinin hücre elektrotlarında, indirgenerek veya yükseltgenerek değişen madde miktarları, bu maddelerin eşdeğer kütleleri ile doğru orantılıdır. Faraday ın II. elektroliz kanununda yük-kütle ilişkisi farklı elementlerin veya aynı elementin farklı yükseltgenme basamağındaki iyonları için kurulmuştur. Avogadro sayısı kadar elektrondan 1 mol elektron olarak bahsedilir. 1 mol elektronun yükü de elektroliz hesaplamalarında kullanılabilecek uygun bir elektrik yüküdür. Bu nedenle 1 mol elektronun yükü 1 Faraday kabul edilmiştir. 1 Faradaylık yük birimi Coulomb (Kulon, C) cinsinden 96485 C olarak kullanılır. 1 mol e nun yükü = 1 Faraday = 96485 C 96485 C değeri, hesaplamalarda kolaylık olması açısından 96500 C olarak kullanılabilir. 12. SINIF KİMYA 63
1. ÜNİTE KİMYA VE ELEKTRİK Bir iletken telden 1 Amperlik akım 1s süre ile akıyorsa devreden 1 Coulomb elektrik yükü geçmiş demektir. Devreden geçen elektrik yükü miktarı, akım şiddeti (Amper, A) ile akım süresinin (saniye, s) çarpımına eşittir. Q = I x t I : Akım şiddeti (Amper, A) t : Akım süresi (saniye, s) Q : Elektrik yükü miktarı (Coulomb, C) Erimiş NaCI tuzunun elektrolizinde katot ve anot reaksiyonlarını yazalım. Katot : 2/Na + (eriyik) + e Na(s) Anot : 2CI (eriyik) CI 2 + 2e 2Na + (eriyik) + 2CI (eriyik) 2Na(s) + CI 2 Katot elektrotta Na + iyonu bir elektron olarak Na atomunu oluşturur. Na metali katot elektrot üzerinde açığa çıkar. Bir elektron bir Na + iyonu indirgeyip bir tane Na atomu oluşturuyorsa 1 mol elektronda 1 mol Na + iyonunu indirgeyip 1 mol Na atomu oluşturur. 1 mol Na atomu da (1 atom-gram) 23 g gelir. Na + (eriyik) + e Na(s) 1 mol 1 mol 1 mol 1 mol e yükü, 96500 C veya 1 Faradaylık elektrik yükü olduğundan, 1 Faradaylık elektrik yükü 1 mol Na (23 g) oluşturur. Anot elektrotta ise 2 mol CI iyonu, 2 mol e vererek, 1 mol CI 2 gazı oluşturur. 2CI (eriyik) CI 2 + 2e Devreden 1 mol elektron geçtiğinde, oluşan CI 2 gazı 0,5 mol olur. Oluşan 0,5 mol CI 2 gazının NK da kapladığı hacim de 11,2 L olarak belirlenebilir. Örnek 1) Gümüş nitratın (AgNO 3 ) elektrolizi ile katotta 2,16 g gümüş (Ag) metalinin serbest hâlde açığa çıkabilmesi için devreden geçmesi gereken elektrik yükü miktarı kaç Coulomb olur (Ag: 107,86)? Çözüm Katot : Ag + + e Ag 1 mol Ag metali elde edebilmek için 1 mol e yükü (96500 C = 1 F) gereklidir. 1 mol Ag metali de 107,86 g gelir. 64 12. SINIF KİMYA
Elektroliz 5. BÖLÜM 107,86 g Ag için 96500 C elektrik yükü 2,16 g Ag için X C elektrik yükü 216, x 96500 X = = 1932, 5 C 107, 86 2) Bakır(II)sülfat (CuSO 4 ) çözeltisinin elektrolizinde devreden 3860 C elektrik yükü geçtiğinde katotta açığa çıkan bakır (Cu) metalinin kütlesi kaç gramdır (Cu: 63,54)? Çözüm Katot : Cu 2+ + 2e Cu 1 mol (63,54 g) Cu metalinin serbest hâlde açığa çıkabilmesi için 2 mol e yükü (2 x 96500 C) gereklidir. 2 x 96500 C elektrik yükü 63,54 g Cu için 3860 C elektrik yükü X g Cu için 3860 x 63, 54 X = = 127, g 2 x 96500 3) Birbirine seri olarak bağlanmış elektroliz hücrelerinde AgNO 3 ve PbSO 4 çözeltilerinin elektrolizinde 5,4 g Ag metali açığa çıkarken diğer hücrenin katot elektrodunda açığa çıkan Pb metalinin kütlesi kaç gramdır (Ag : 107,86, Pb: 207,20)? Çözüm Elementlerin atom kütlelerinin bileşikteki yükseltgenme basamağına bölünmesi ile birer eşdeğer gramlarının kütleleri bulunur. 107, 86 1 eşdeğer gram Ag : = 107, 86 g 1 207, 20 1 eşdeğer gram Pb : = 103, 60 g 2 Elementin verilen kütlesinin 1 eşdeğer gramlık kütleye bölünmesi sonucunda ise o elementin eşdeğer gram sayısı bulunur. Ag metalinin eşdeğer gram sayısı = 54, = 005, 107, 86 Seri bağlı elektroliz hücrelerinde açığa çıkan metallerin eşdeğer gram sayıları eşit olduğundan 0,05 eşdeğer gram Pb metali diğer hücre katotunda oluşur. 1 eşdeğer gram Pb 103,60 g 0,05 eşdeğer gram Pb X g 005, x 103, 60 X = = 518, g 1 Açığa çıkan Pb metalinin kütlesi 5,18 gramdır. 12. SINIF KİMYA 65
1. ÜNİTE KİMYA VE ELEKTRİK Öğrendiklerimizi Uygulayalım 1) Erimiş NaCI tuzunun elektrolizinde devreden 0,02 mol e geçtiğinde anotta NK da kaç cm 3 CI 2 gazı toplanır? 2) Bir elektroliz hücresinin katotunda aşağıdaki indirgenme tepkimesi gerçekleşmektedir. 2+ - Cu ( suda) + 2e $ Cuk ( ) 5,08 g Cu elde edebilmek için; a) Kaç mol e gerekir? b) Kaç coulumb elektrik yükü gerekir? c) Devreden geçen akım şiddeti 4 Amper olduğuna göre, elektroliz işlemi kaç saniye sürer (Cu: 63,54)? 1.5.3 Endüstriyel Elektroliz İşlemleri Çok yaygın olarak kullanılan elektroliz tepkimeleri olmasaydı modern endüstri bugünkü şekliyle faaliyet gösteremeyebilirdi. Alüminyum, magnezyum, klor ve flor gibi elementlerin hemen hemen tamamı elektroliz yöntemi ile elde edilir. Endüstriyel olarak üretilen bu kimyasal bileşikler arasında NaOH, K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4, Na 2 S 2 O 8 gibi birçok anorganik bileşik sayılabilir. Metaller doğada genellikle bileşikleri hâlinde bulunur. Bir cevherde bulunan mineralden saf metal elde edebilmek için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Bunlardan birisi de elektroliz yöntemidir. Metallerin elektroarıtımı (elektrokimyasal saflaştırılması), metal iyonu içeren bir çözeltiden, katotta saf metal biriktirilmesi işlemidir. Elektroliz yöntemi ile saf metal elde etme işlemine elektrometalurji de denir. Tesisat yapımı işlerinde kullanılan bakır yeterli derecede saf olup bakır cevherinin eritilmesi ile elde edilir. Ancak elde edilen bu bakır yüksek elektriksel iletkenlik gerektiren kullanımlar için yeterince saf değildir. Bu tür kullanımlar için bakırın % 99,5 değerinden daha saf olması gerekir. Bu saflıkta bakır metali ancak elektroliz yöntemi ile elde edilir. 1.5.3.1 Elektrolitik Bakır Eldesi Bakırın elektroliz yöntemi ile eldesinde safsızlık içeren bakır külçesi anot, saf bir metal plaka da katot olarak kullanılır. 66 12. SINIF KİMYA
Elektroliz 5. BÖLÜM Batarya anot (saf olmayan bakır) katot (saf bakır) CuSO 4 sulu çözeltisi Şekil 1.15 Elektrolitik saflaştırma ile bakır eldesi Şekil 1.15 te görüldüğü gibi bakırın elektrolitik saflaştırma işleminde elektrolit olarak CuSO 4 tuzunun sulu çözeltisi kullanılır. Anotta Cu metali Cu 2+ iyonuna yükseltgenirken, katotta ise çözeltiye geçen bu iyonlar indirgenerek Cu metali olarak açığa çıkar. Saf olmayan bakır külçe tüketilirken, saf bakır katodun kütlesi artar. 2+ Anot : Cu(k) Cu ( suda) + 2e 2+ Katot : Cu ( suda) + 2e Cu(k) Elektrolit olarak kullanılan CuSO 4 çözeltisinde bir değişiklik olmazken, Cu metali anottan katoda taşınmış olur. Bu taşınma işleminde safsızlık içeren bakır külçesi saflaştırılmış olur. Bakırın elektrolitik saflaştırılmasında e l e k t r o l i z i ş l e m i 0,15-0,30 V luk düşük bir potansiyelde gerçekleştirilir. Bu koşullar altında Ag, Au ve Pt safsızlıkları anotta yükseltgenmez. Bunlar elektroliz kabının dibinde anot çamuru olarak adlandırılan sulu bir çamur halinde toplanır. Sn, Bi ve Sb safsızlıkları yükseltgenir fakat oksitleri veya hidroksitleri halinde çökerler. Pb yükseltgenir ancak PbSO 4 (k) hâlinde çöker. As, Fe, Ni, Co ve Zn yükseltgenip suda çözünen türler oluştururlar. Anot çamurundan geri kazanılan Ag, Au ve Pt metalleri, elektroliz maliyetinin karşılanmasına katkı sağlar. 1.5.3.2 Sudan Hidrojen Eldesi Laboratuvar ortamında suyun elektrolizi için Hoffman Voltmetresi (Şekil 1.14) kullanılırken, endüstride sudan gazı elde etmek için daha büyük elektroliz hücreleri kulanılır. Sudan elektroliz yöntemi ile gazı elde edilmesi laboratuvar ve endüstride uygulanan bir işlemdir. Suyun elektrolizinde anottaki yükseltgenme ve katottaki indirgenme tepkimeleri aşağıdaki şekildedir: Katot : 2H + (suda) + 2e Anot : O(s) 1/2 O 2 + 2H + (suda) + 2e Net tepkime : O(s) + 1/2 O 2 12. SINIF KİMYA 67
1. ÜNİTE KİMYA VE ELEKTRİK Endüstride elektroliz yöntemi ile sudan elde edilen gazı çoğunlukla yakıt olarak kullanılmaktadır. 1.5.3.3 Sodyum Hidroksit (NaOH) Eldesi NaCI tuzunun sulu çözeltisinin elektrolizi endüstriyel boyutta yapıldığında klor ve alkali (NaOH) oluştuğundan bu işlem klor-alkali işlemi olarak adlandırılır. Klor-alkali işlemi, oluşturduğu ürünlerin yüksek değeri nedeni ile tüm elektroliz işlemleri içinde en önemlilerinden biridir. Şekil 1.16 da gösterilen diyafram hücresinde, CI 2 anot bölmesinde, ve NaOH(suda) ise katot bölmesinde üretilir. Cl 2 Cl 2 NaCI(suda) NaCI(suda) + NaOH(suda) Diyafram ve katot Şekil 1.16 Diyaframlı bir klor-alkali hücresi Klor-alkali hücresinde CI 2 gazı NaOH sulu çözeltisi ile temas ettiğinden CIO (suda), CIO - 3 (suda) ve CI (suda) türlerini oluşturur. Diyaframın görevi bu teması önlemektir. Anot bölmesindeki NaCI(suda) düzeyi, katot bölmesindekinden biraz yüksek tutulur. Bu farklılık, NaCI(suda) çözeltisinin bölmeler arasında aşamalı akışına neden olur ve NaOH(suda) çözeltisinin anot bölmesine geri akışını azaltır. Katot bölmesinde elde edilen çözeltinin suyu buharlaştırılıp NaCI(k) kristallendirildiğinde son ürün % 1 e kadar NaCI(suda) içeren % 50 lik NaOH(suda) çözeltisidir. 68 12. SINIF KİMYA