Electrólisis *

Características

La sal químicamente es cloruro de sodio, tiene brillo vítreo, su coloración normalmente varía de incolora a blanca, ocasionalmente presenta color rojo, amarillo o azul. Entre sus características conviene resaltar que es altamente diatérmica, plástica, viscosa y fluye a grandes presiones, esto la habilita como sello en fracturas y fisuras de las rocas que la circundan. Puede contener otras sustancias como: sulfato de calcio, cloruro de calcio, sulfato de magnesio, cloruro de magnesio, sulfato de sodio, bicarbonato de calcio, cloruro de potasio y bromuro de magnesio.

VARIEDADES DE SALES

PRINCIPALES USOS DE LA SAL

a) Tratamiento de aguas

El contenido de carbonatos de calcio y magnesio determinan el grado de dureza del agua potable. En algunos casos, principalmente para la generación de vapor, se utilizan resinas para suavizar el agua mediante el intercambio de los iones de calcio y magnesio del agua por iones de sodio que contiene la resina.

La sal proporciona nuevos iones de sodio a las resinas para que sean reutilizables indefinidamente.

El cloro, como hipoclorito de sodio se emplea como desinfectante del agua.

b) Industria química

La industria del cloro-álcali es el mayor segmento del sector químico que usa sal para producir cloro y como subproducto hidróxido de sodio (comúnmente conocido como sosa cáustica o lejía). Para elaborar la sosa comercial sintética.

En plantas que elaboran clorato de sodio, sodio metálico y otros procesos que utilizan sal como materia prima. Es usada en la elaboración de cloruro de vinil, el cual es la base de las resinas polivinílicas de cloruro. La sal junto con ácido sulfúrico se utiliza para producir sulfato de sodio y ácido clorhídrico.

En jabones y detergentes en polvo, la sal se utiliza como agente de carga y como coagulante para la dispersión coloidal después del proceso de saponificación. La industria farmacéutica utiliza la sal como reactivo químico y electrolito en soluciones salinas.

c) Otras industrias

Exploración de petróleo y gas

Se usa como floculante y para aumentar la densidad de los fluidos de perforación, para evitar la disolución de horizontes salinos y para aumentar la velocidad de cementación del concreto utilizado en la perforación.

Procesado de metales

En fundiciones, refinerías y fábricas de metales ferrosos y no ferrosos. La sal se utiliza en los procesos de manufactura de aluminio, berilio, cobre, acero y vanadio y en el proceso de concentración de uranio.

Celulosa

Para blanquear o decolorar la pulpa de madera.

Textiles y colorantes

Es utilizada en forma de soluciones saturadas (salmueras) para separar contaminantes orgánicos en las fibras; se mezcla con los colorantes para estandarizar los concentrados y favorece la absorción de los colorantes en las telas.

Curtidurías

En estas industrias la sal es usada para inhibir la acción microbiana en el interior de las pieles, así como para restarles humedad.

Huleras

La salmuera y el ácido sulfúrico se utilizan como coagulantes del látex, lo que la hace necesaria para la elaboración de algunos tipos de hules (neopreno y hule blanco).

d) Consumo humano

La sal se agrega a los alimentos para resaltar el sabor; como preservativo, aglutinante y aditivo para controlar la fermentación; para dar textura, desarrollar color y como agente deshidratador, ablandador e inhibidor de enzimas.

En forma particular, es usada en:

Carnes

La sal se agrega a las carnes procesadas para desarrollar el color en tocinos, jamones y otros productos. Inhibe el crecimiento de bacterias en los alimentos. Actúa como aglutinante en embutidos formando una gelatina constituida por carne, grasa y líquidos. Acentúa los sabores y ablanda las carnes.

Pan

Para controlar el grado de fermentación de las masas de los panes, para fortalecer el gluten (proteína elástica) y para mejorar el sabor.

Lácteos

La sal se añade a los quesos, mantequillas y cremas para controlar la fermentación, color y textura y para mejorar los sabores.

Harinas

Este sector incluye tanto a los molinos de trigo y arroz como a los fabricantes de cereales y harinas especiales para repostería para realzar los sabores.

Otros alimentos

En la fabricación de alimentos para consumo humano (papas fritas, botanas, etc.) y de animales (perros y gatos), en estos casos la sal es utilizada para realzar los sabores y como sazonador.

e) Control de hielo y estabilización de carreteras

Para controlar el deshielo en calles y carreteras.  Durante la construcción de carreteras la sal se utiliza para dar firmeza al terreno.

f) Pecuario

Es utilizado en los alimentos para ganado, fertilizantes, pesticidas y químicos agrícolas.

Producción química

El cloro, principal salida para el cloruro de sodio es un barómetro confiable para la actividad económica en la cual es una materia prima básica para otros productos químicos y plásticos. Los métodos de producción están cambiando donde la conversión a células membrana repite la fase-salida de mercurio-base de las unidades de producción. Las disminuciones de la actividad económica tuvieron un importante impacto a la baja en la producción de cloro en 2001. El PVC continúa siendo su principal y único uso final, sumando el 35%. Aparte de los cambios del PVC, los censuradores de la industria del cloro han cuestionado también las emisiones de mercurio. La proporción de células del mercurio ha caído en los últimos cinco años de 64% a 53%. Según Euro Chlor, seguirán a la baja "con el compromiso de ir logrando 1.0g Hg (mercurio) por tonelada de cloro por diciembre de 2007". Además de este movimiento hacia el desarrollo sustentable que pavimenta el camino hacia el reemplazo progresivo por las células membranas, muchos productores europeos de cloro operan complejos integrados donde altos niveles de reciclaje pueden ser alcanzados. Más del 35% del cloro se recicla actualmente dentro de procesos químicos.

El precio de la electricidad es el costo principal en la producción de cloro. La cogeneración, que está desarrollando, parece ser una respuesta apropiada. El cambio acelerado a células membrana (23% de la capacidad actual) es esperado por los proveedores de sal cristalizada, y es empujado por un número de compradores de los productos de cloro-álcali. Por referencia a las capacidades instaladas en la Unión Europea (siguiente cuadro), la oferta de electrólisis dependiendo de la sal cristalizada representa en teoría alrededor de 13 millones de toneladas al año. Un volumen significativo para la sal usada en cloro-álcali (y no sólo sal en salmuera) se basa en el abasto cautivo. El aumento de la capacidad en electrólisis de diafragma no debe ser excluido. Los pronósticos de crecimiento para la sal cristalizada son algo difíciles en este sector.

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Cromado electrolítico

El cromo es un metal muy difícil de trabajar en frío porque es muy duro y quebradizo, en caliente es igual de difícil porque se oxida con una capa de oxido de cromo dura e infusible. Por estas razones el cromo no se suele emplear como metal puro salvo en ocasiones muy raras aunque eso si, entra a formar parte de muchas aleaciones. Especialmente es aleado con el hierro porque mejora su dureza y resistencia a la corrosión. El acero inoxidable contiene entre un 8 y un 12 % de cromo, y es el principal responsable de que sea inoxidable. Muchas herramientas están fabricadas con aleaciones de hierro cromo y vanadio. El nicrom o cromoniquel se emplea para fabricar resistencias eléctricas.

Debido a las dificultades de la metalurgia de cromo cuando es necesario aplicarlo se emplean básicamente dos procedimiento, sputering y recubrimiento electrolítico. El recubrimiento electrolítico con cromo es extensivamente usado en la industria para proteger metales de la corrosión y mejorar su aspecto. También se emplea para restaurar piezas metálicas o conseguir superficies muy duraderas y con bajo coeficiente de rozamiento (cromo duro).

El llamado cromo duro son depósitos electrolíticos de espesores relativamente grandes ( 0.1 mm ) que se depositan en piezas que deben soportar grandes esfuerzos de desgaste. Se realizan este tipo de depósitos especialmente en asientos de válvulas, cojinetes cigüeñales ejes de pistones hidráulicos y en general en lugares donde se requiera bastante precisión. El cromo duro se emplea especialmente en el rectificado de motores de explosión. Los cigüeñales y otras piezas fundamentales de los motores de explosión sufren desgastes que se manifiestan como holguras en sus rodamientos y que pueden comprometer su funcionamiento. Por ello antes de que exista una rotura grave se reponen las partes de metal perdidas mediante cromo electrolítico. Generalmente la capa de cromo depositada no es totalmente uniforme por lo cual se da espesor mayor del necesario y después se rectifican las piezas para conseguir las dimensiones y acabado adecuadas .

El cromo brillante o decorativo son finas capas de cromo que se depositan sobre cobre o níquel para mejorar el aspecto de algunos objetos. El famoso niquelado de paragolpes y otros embellecedores de coche suele consistir en una capa de níquel terminada con un Flash de cromo de algunas micras de espesor. El color del cromo es mas azulado y reflectante que el níquel y es mucho mas resistente a la corrosión ya que inmediatamente se forma una fina e imperceptible capa de oxido que protege al metal.

El cromo tiene poco poder cubriente, menos aun si las capas que se depositan son tan finas como una micra. Por ello las superficies a cubrir deben estar bien pulidas, brillantes y desengrasadas ya que el cromo no va a tapar ninguna imperfección. Es por esto por lo que frecuentemente las piezas que se croman con objeto decorativo se recubren con cobre y níquel antes de ser cromadas. El cromo se aplica bien sobre el cobre el níquel y el acero, pero no sobre el zinc o la fundición.

Para conseguir un baño electrolítico de cromo se disuelve ácido crómico en agua en una proporción de 300 gramos por litro y se añade 2 gramos por litro de ácido sulfúrico. Se emplea como ánodo un electrodo de plomo o grafito. El plomo sirve como ánodo porque se forma una placa de oxido de plomo que es conductor pero que impide que se siga corroyendo por oxidación anódica. Al contrario que en otros baños como los del níquel el cromo que se deposita en el cátodo procede del ácido crómico disuelto y no del ánodo, por lo que poco a poco se va empobreciendo en cromo la solución. Con el uso el cromo se va agotando y hay que reponerlo añadiendo mas ácido crómico.

El ácido crómico se descompone por la corriente eléctrica en cromo metálico que se deposita en el cátodo y oxígeno que se desprende en el ánodo. El ácido crómico (en realidad es un anhídrido soluble en agua) contiene aproximadamente un 50% en cromo metálico, esto significa que para que un litro de baño pierda solo un 10 % de concentración tienen que haberse depositado 15 gramos de cromo. Lo cual equivale a recubrir una superficie de aproximadamente dos metros cuadrado con una capa de cromo de 1 micras, mas que suficiente para efectos decorativos.

Anodos

Los ánodos se fabrican en plomo o mejor en una aleación de plomo-antimonio. También se pueden realizar en grafito. Es conveniente aunque no imprescindible que el ánodo tenga al menos diez veces mas superficie que la de la pieza a recubrir, Para el recubrimiento en cromo duro, cuanto mas cerca este el ánodo del cátodo mas uniforme es la distribución del cromo. En ese caso se recomienda que ambos estén separados entre 2 y 3 cm. Un ánodo que este trabajando bien debe tener un color grisáceo de oxido de plomo. Si el ánodo tiene un color amarillento es que se ha formado una capa de cromato de plomo debido a que hay poca densidad de corriente. Conviene sacar los ánodos del electrolito cuando no este en operación.

Corriente

Para la electrólisis del cromo es conveniente emplear corriente continua filtrada. No es conveniente emplear corriente rectificada de media onda sin filtrar ya que el los momentos en que la tensión es nula el ácido crómico ataca al cromo pasivandolo . Al pasivarse aumenta la resistencia eléctrica del cromo y se disminuye la adherencia de las capas subsiguientes. De igual manera no se deben dejar las piezas a cromar inmersas en el electrolito sin corriente y cuando se sumerjan por primera vez deberán llevar la corriente conectada.

Voltaje

El voltaje esta determinado por la configuración de la cuba y los electrodos. Lo que hay que controlar es la intensidad. De cualquier manera el voltaje suele estar por debajo de los 7 voltios. El cromo duro y el cromo brillante son exactamente iguales, lo único que ocurre es que la capa de cromo duro suele ser mucho mas gruesa y se aplican mayores intensidades para que este mayor espesor se consiga antes.

El proceso de cromado electrolítico requiere pericia y el manejo de sustancias peligrosas, por lo que no debe ser llevado a cabo por personas sin experiencia.

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El Ácido Fluorhídrico y otros compuestos fluorinados

El ácido fluorhídrico se obtiene por la reacción de la fluorita (fluoruro de calcio) con el ácido sulfúrico.
H2SO4 + CaF2  =  CaSO4 + 2HF
Es un líquido volátil a temperatura y presión normales que por dilución con agua se obtiene la solución al 70% de ácido fluorhídrico, extremadamente corrosiva

DATOS TÉCNICOS

Aplicaciones del Acido Fluorhídrico HF
Es la principal fuente de flúor y por lo tanto es el precursor para muchos compuestos incluyendo farmacéuticos y polímeros. Se utiliza para la fabricación de compuestos fluorinados orgánicos e inorgánicos.
Es la base para la producción de fluoroboratos, criolita, fluoruros, ácidos fluorados 

En química orgánica forma gran variedad de compuestos fluorados. Se utiliza para fluorinar polímeros dando fluorocarbonos

Se utiliza en la refinación del petróleo. En la industria petroquímica se utiliza como catalizador para la producción de gasolina en alto octanaje en la operación conocida como alquilación de la gasolina.

Se utiliza ampliamente para opacar el vidrio.

En mantenimiento se utiliza como un magnífico limpiador y abrillantador de aluminio y acero inoxidable, en el tratamiento del titanio, la purificación de cuarzo y en el terminado de metales.

También se utiliza para la síntesis del UF6, que es utilizado para separar isótopos del uranio. En la industria nuclear se utiliza para la manufactura y reprocesamiento de los elementos combustibles.

El ácido fluorhídrico es un compuesto tan reactivo que es base de lo que se ha llegado en llamar la química del fluor.

Aplicaciones del Fluoruro de sodio NaF2

La tasa relativamente constante de solubilidad del fluoruro de sodio lo hace una fuente excelente del Ion fluoruro para el tratamiento de agua. Esta capacidad de solubilizarse de forma uniforme resulta extremadamente importante para los sistemas continuos y automáticos.  También se utiliza en la producción de acero, incorporándose al metal fundido para incrementar su desoxidación permitiendo así lingotes uniformes.
También tiene usos industriales en: Funguicidas, fabricación de vidrio, adhesivos y pegamentos, insecticidas, agente de flotación minero, pesticidas, pastas de dientes, en la industria del cuero, preservativos de madera, producción de cerámica así como para la producción de agentes de soldadura.

Aplicaciones del Fluoruro de bario BaF2

El floruro de barrio es un material transparente del ultravioleta al infrarrojo, de 150-200 nm a 11-11.5 µm, lo que lo hace un material conveniente para la fabricación de componentes ópticos como los lentes.
Se utiliza para la detección de rayos X, rayos gama y otras partículas de alta energía. 
También se utiliza como agente preopacificante y en la producción de esmaltes. Se utiliza también en la producción de agentes de soldadura y en metalurgia en la refinación del aluminio. En la industria de la cerámica se utiliza para la fabricación de Fritas

Aplicaciones del Fluoruro de magnesio MgF2
Es una sal blanca cristalina que se utiliza en la electrolisis de aluminio.
Su transparencia a lo largo de un gran rango de frecuencias lo hace un material muy apto para la fabricación de cristales, lentes y prismas para la industria óptica.  Pequeñas capas de fluoruro de magnesio se aplican a las superficies de elementos ópticos como parte de la protección anti-reflejante. En la industria de la cerámica se le utiliza para la elaboración de Fritas

Aplicaciones del Fluoruro de potasio  KF
Es una fuente importante del Ion fluoruro para aplicaciones diversas en manufactura y química. Las soluciones acuosas de fluoruro de potasio sirven para el pulido del vidrio. Se utiliza también para la conversión de clorocarbonos a fluorocarbonos.

Aplicaciones del Acido fluobórico HBF4
El ácido fluobórico se utiliza en la galvanoquímica como base para los baños galvánicos y para el plateado del aluminio y sus aleaciones.
También se utiliza en la fabricación de fluoroboratos.
Se utiliza en la manufactura de fluoruros orgánicos e inorgánicos y para el tratamiento de superficies de metales.

Aplicaciones del Fluoro borato de potasio (KBF4)
Se utiliza en la metalurgia del aluminio para la producción de abrasivos, agentes de soldadura y en la industria química.

Aplicaciones de los fluoboratos  (MBF4)       M = metal
Los fluoboratos son ampliamente utilizados en la industria de la galvanoplastía gracias a la gran velocidad de sus iones en el baño electrolítico, lo que permite depósitos muy cercanos a lo estequiométrico de las aleaciones deseadas. Los más usados son los fluoboratos de cobre, estaño, plomo, potasio y sodio.
Lo anterior les da gran aplicación en la fabricación de tarjetas electrónicas y en la fabricación de cojinetes en la industria automotriz.
En particular los de sodio y potasio son magníficos limpiadores en la fundición del aluminio y el zamac

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