ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL Departamento de Ciencias Químicas y Ambientales Proyecto final de Laboratorio de Química General
Tema: ¨Proceso de la electrolisis para la obtención de hipoclorito de sodio de forma casera a partir de cloruro de sodio” Integrantes: Cordovillo Paredes Carlos Fernando Mogrovejo Bastidas Santiago Javier
Paralelo:
15
Grupo:
B
Termino:
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2015-2016 1
Contenido RESUMEN............................................................................................................... 3 ABSTRAC................................................................................................................ 4 INTRODUCCIÓN...................................................................................................... 5 EL PROBLEMA........................................................................................................ 6 OBJETIVO GENERAL............................................................................................... 6 OBJETIVOS ESPECIFICOS....................................................................................... 6 JUSTIFICACIÓN....................................................................................................... 7 MARCO TEÓRICO.................................................................................................... 7 Cloruro de Sodio..................................................................................................... 7 Electrolisis.............................................................................................................. 7 Corriente eléctrica................................................................................................... 8 Tensión eléctrica..................................................................................................... 8 METODOLOGÍA....................................................................................................... 8 ANALISIS DE RESULTADOS..................................................................................... 9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES...............................................................10
Bibliografía.......................................................................................................... 10
RESUMEN 2
El presente trabajo consiste en la obtención de hipoclorito de sodio (lejía casera) a partir del cloruro de sodio diluido en agua. El proceso por el cual se va a tener dicha sustancia es la “electrolisis” que consiste en hacer atravesar una corriente eléctrica en una disolución para que este se descomponga en elementos que lo componen. La metodología utilizada es experimental para que a través de este se pueda observar el comportamiento de las sustancias utilizadas y de como se da la formación del compuesto que se quiere obtener, además de otras reacciones que no se puedan está considerando dentro del marco teórico. A través de este proyecto se logra obtener “lejía casera” de una forma fácil, y que teniendo las mismas características blanqueadoras y desinfectantes de los que se comercializan en los almacenes, resulta mucho más económico, considerando que el tiempo de vida del sistema eléctrico es de unos 20 años.
ABSTRAC
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This work consists in obtaining sodium hypochlorite (household bleach) from sodium chloride diluted in water. The process by which the substance is going to have is the "electrolysis" which consists of an electric current through a solution so that it breaks down into component parts. The experimental method used is that through this you can observe the behavior of the substances used and how the formation of the compound to be obtained, and other reactions that may not being considered within the theoretical framework is given. Through this project it is possible to obtain "household bleach" in an easy way and have the same bleaching characteristics and disinfectants that are sold in stores, it is much cheaper, considering the lifetime of the electrical system is 20s.
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INTRODUCCIÓN
Desde tiempos remotos el hombre ha tenido la necesidad de limpiar, ya sea su espacio, sus objetos, y todo cuanto lo rodea. Así por ejemplo al limpiar el ambiente de su casa se vio obligado a utilizar un desinfectante que me de la seguridad de una limpieza total y eliminación de las bacterias. Entonces a partir de esto se empezó la fabricación de todo tipo de desinfectantes o como comúnmente se lo llama lejía o cloro que además funciona como blanqueador. La lejía también llamada cloro, límpido o lavandina es un compuesto químico llamado hipoclorito de sodio, disuelto en agua. Fue desarrollado por el francés Berthollet en 1787 para blanquear telas. Luego, a fines del siglo XIX, Luis Pasteur comprobó su incomparable poder de desinfección, extendiendo su uso a la defensa de la salud contra gérmenes y bacterias. El principio químico de este es el hipoclorito de sodio cuya fórmula es NaClO que conteniendo cloro en grado de oxidación +1 es un oxidante fuerte y económico. El proyecto consiste en la investigación y experimentación para llegar a obtener de una manera casera, económica y segura este tipo de compuesto, la cual pueda ser utilizada en casas sin ningún problema y que tenga la misma efectividad que uno comprado en las tiendas de supermercados En la experimentación se utiliza el proceso de la electrolisis, proceso químico en el cual se descompone una sustancia al hacer atravesar una corriente eléctrica, en este caso utilizando cloruro de sodio diluido en agua se llega obtener hipoclorito de sodio que es el principio químico de la lejía.
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EL PROBLEMA El cloro utilizado para la limpieza puede ser sustituido por un cloro obtenido de forma casera y de bajo costo.
OBJETIVO GENERAL Obtener “cloro casero” a través del proceso electrolisis del cloruro de sodio para la utilización de procesos de limpieza.
OBJETIVOS ESPECIFICOS Analizar el proceso de electrolisis de la sal (cloruro de sodio) Observar el comportamiento de los iones de cloro y sodio cuando se hace atravesar una corriente eléctrica. Determinar que se obtiene en la separación de los iones del compuesto Determinar de manera específica que compuestos se obtiene durante este proceso Analizar y detallar los cuidados que se deba de tener cuando se desarrolle este sistema para la obtención de “cloro casero”.
JUSTIFICACIÓN La obtención del cloro casero por medio de este proceso evita el gasto por compra de blanqueadores y desinfectantes, hay un ahorro del casi 70% por cada galón frente al compuesto comercial. Con una instalación correcta del sistema eléctrico tenemos un tiempo de vida útil de unos treinta años con algunas excepciones que se especificaran, lo que hace que sea una propuesta factible.
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MARCO TEÓRICO Cloruro de Sodio Conocido comúnmente como sal de mesa, compuesto con formula NaCl. Es una de las sales responsables de la salinidad del océano y también es el mayor componente de la sal comestible, es comúnmente usada como condimento y conservante de comidas. Químicamente el cloruro de sodio es un compuesto de tipo iónico que se encuentra formado por un catión y un anión. El catión es el Na^+ y el anión cloruro es el Cl^Electrolisis La electrólisis es un procedimiento electroquímico que consiste en hacer atravesar una corriente eléctrica continua a través de un electrólito fundido o disuelto y que como efecto se produce una reacción química. En el caso de la electrólisis del cloruro de sodio, las cargas eléctricas negativas (aniones) son atraídos por el polo positivo (ánodo), donde ocurre el proceso denominado oxidación y los iones positivos serán atraídos por el polo negativo (cátodo) y es donde se produce la reacción de reducción.
Corriente eléctrica La corriente eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de las cargas en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s, unidad que se denomina amperio.
Tensión eléctrica Es una diferencial de potencial entre dos puntos. Es una energía potencial. Capacidad que tienen los electrones para realizar un trabajo. La tensión continua la producen dínamos, pilas, baterías, acumuladores La tensión alterna la producen los generadores de C.A (alternadores)
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METODOLOGÍA La metodología utilizada es experimental, a continuación explicaremos el proceso y las diferentes reacciones que se presentan. El proceso de generación electrolítica de cloro se basa, en términos generales, en la electrólisis de una disolución de cloruro sódico o sal común en agua (salmuera). El corazón del generador es una célula o tanque de electrólisis que contiene dos electrodos: el ánodo + y el cátodo -. En este tanque se introduce una solución de cloruro sódico, que se obtiene simplemente disolviendo sal en agua, sabiendo que 100 ml de agua son capaces de disolver en torno a 36 gramos de este. Los iones que se hallan presentes son: Procedentes de la sal, el ión cloruro (Cl-) y el ión sodio (Na+): NaCl ↔ Na+ + Cl-. Procedentes del agua, el hidrogenión (H+) y el ión hidroxilo (OH-): OH- .
H2O ↔ H+ +
A continuación se hace pasar una corriente continua a través de los electrodos. En estas condiciones: En el electrodo positivo (ánodo), los iones cloruro ceden un electrón y se transforman en cloro: 2 Cl- ↔ Cl2 + 2 e-
cloruro ↔ cloro + electrón
En el agua queda el sodio (Na+) restante. E n el electrodo negativo (cátodo), el hidrogenión (H+) capta un electrón y se transforma en hidrógeno (H2): 2 H+ + 2 e- ↔ H2
hidrogenión + electrón ↔ hidrógeno
Los iones sodio (Na+) e hidroxilo (OH-) restantes se unen para formar hidróxido sódico (NaOH), que queda en solución junto con el resto de la salmuera no utilizada en el proceso de electrólisis: Na+ + OH- ↔ NaOH
ión sodio + ión hidroxido ↔ hidróxido sódico
En presencia de hidróxido sódico (NaOH), el cloro (Cl2) formado en el ánodo no puede extraerse de la célula ya que reacciona inmediatamente para formar hipoclorito sódico (NaOCl) y cloruro sódico (NaCl): Cl2 + 2 NaOH ↔ NaOCl + NaCl + H2O Cloro (gas) + hidróxido sódico ↔ hipoclorito sódico + + cloruro sódico + agua Finalmente, se obtiene una mezcla de: Hipoclorito sódico de aproximadamente al 0,8%.
baja
concentración,
Una concentración residual de cloro en equilibrio. Una concentración residual de hidróxido sódico en equilibrio. Gráfico 1 proceso de electrolisis
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Para la realización del proyecto se utiliza 9v continuos procedentes de una batería, conductores número 18 AWG, como electrodo se ha utilizado grafito del lápiz de carpintero, un interruptor para encender y apagar el circuito y un recipiente donde va ir alojada la sustancia y se realizara la electrolisis.
ANALISIS DE RESULTADOS Al hacer atravesar la corriente eléctrica en la solución se presenta un burbujeo en los electrodos ánodo y cátodo, producto de la separación de los iones ya explicado anteriormente. No es posible determinar si hay un desprendimiento de gas aunque en teoría existe, no hay un olor o vapor que sea posible visualizar. Se obtiene una sustancia que presenta un olor característico a lejía, en efecto se trata de hipoclorito de sodio a una cierta concentración. Se realizó un estudio local de alguna casa o pequeña industria donde realicen este proceso para la obtención de hipoclorito de sodio. Se obtuvo resultado en la Asociación San Gabriel, la cual se auto gestiona el cloro que necesitan, poseen un sistema eléctrico por medio la cual generan de forma “casera” esta sustancia. Utilizan alrededor de 40 litros de agua con 1 kilogramo de sal común, el tiempo que tarda el proceso es de entre 10 a 12 horas, llegan a ahorrar de esta forma en los 40 litros de formación de lejía alrededor de 10 dólares, considerando que consumen 80 litros por mes, hay un ahorro de 20 dólares.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES El sistema de generación de lejía casera por proceso de electrólisis permite obtener cloro o hipoclorito concentrado de forma fácil y económica, con un bajo riesgo de accidentes. Se concluye que aunque el proceso es a escala pero que de todas formas se demuestra como poder obtener cloro de forma fácil y económica. Por último se concluye que este proceso permite un ahorro promedio de 20 dólares, según el estudio realizado y que se expuso en los análisis de resultados. Se recomienda que en caso de realizar un prototipo a mayor escala, ya sea para comercio o para auto gestión de este cloro casero, se haga el sistema eléctrico con gente técnica capacitada para realizar este tipo de trabajo.
Se recomienda además tener mucho cuidado en el transcurso del proceso puesto que hay desprendimiento de gases tóxicos y explosivo como el hidrogeno.
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Bibliografía Catarina. (2010). Obtenido de http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lco/elias_m_a/resumen.p df marcó, j. (s.f.). generadores de cloro. Obtenido de http://hispagua.cedex.es/sites/default/files/hispagua_documento/procesosy-sistemas-generadores-cloro-electrolisis-salmuera-tecnoaqua-es.pdf Outeiriño, J. F. (2008). Obtenido de http://materialeslaboratorio.blogspot.com/2008/11/matraz-aforado.html quimico, T. l. (2015). TP laboratorio quimico. Obtenido de https://www.tplaboratorioquimico.com/laboratorio-quimico/materiales-einstrumentos-de-un-laboratorio-quimico/capsula-de-porcelana.html quimitube. (2015). quimitube. Obtenido de http://www.quimitube.com/fabricacion-de-hipoclorito-sodico-lejia-caseracon-una-pila-y-agua-con-sal wiki. (12 de junio de 2015). wikipedia . Obtenido de https://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctrica wiki. (7 de enero de 2016). wikipedia. Obtenido de https://es.wikipedia.org/wiki/Lej%C3%ADa wikipedia. (8 de marzo de 2013). Obtenido de https://es.wikipedia.org/wiki/Embudo
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INTEGRANTE: CORDOVILLO PAREDES CARLOS FERNANDO NUMERO DE MATRICULA: 201508453 NOMBRE DE LA CARRERA: INGENIERIA ELECTRICA. POTENCIA CORREO ELCTRONICO:
[email protected] NUMERO DE TELEFONO: 0995887412
INTEGRANTE: MOGROVEJO BASTIDAS SANTIAGO JAVIER
NUMERO DE MATRICULA: 2015814 NOMBRE DE LA CARRERA: INGENIERIA MECANICA CORREO ELCTRONICO:
[email protected] NUMERO DE TELEFONO: 0996524788
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