Chloralkalielektrolyse

Chloralkalielektrolyse, chemisches Verfahren zur Gewinnung von Chlor und Natronlauge (siehe Natriumhydroxid). Bei der Chloralkalielektrolyse wird eine wässrige Lösung von Natriumchlorid durch elektrischen Strom (siehe Elektrolyse) in gasförmiges Chlor, Wasserstoff (H₂) und Natronlauge (NaOH) umgewandelt:

2NaCl + 2H2O → Cl2 + H2 + 2NaOH

Hierbei ergibt sich das Problem, dass Chlorgas einerseits mit Wasserstoff ein explosives Gemisch bildet und andererseits mit Natronlauge zu Hypochlorit (OCl^-) und Chlorid zurückreagiert. Um diese beiden Prozesse zu verhindern, werden die Vorgänge an der Kathode (Minuspol) und an der Anode (Pluspol) räumlich getrennt. Hierbei gibt es zwei technisch bedeutende Verfahren. Im Diaphragma-Verfahren liegt zwischen Anoden- und Kathodenraum eine poröse Trennwand („Diaphragma”). Im Anodenraum befindet sich die NaCl-Lösung. An einer Graphitanode wird hier aus den Chloridionen elementares Chlor gebildet:

2Cl- → Cl2 + 2e-

Die übrig gebliebenen Natriumionen diffundieren durch das Diaphragma in den Kathodenraum. Dort wird an einer Stahlkathode aus Wasserstoffionen gasförmiger Wasserstoff erzeugt:

2H+ + 2e- → H2

Da die Wasserstoffionen durch Dissoziation des Wassers

H2O ⇄ H+ + OH-

gebildet werden, bleiben hier die Hydroxyl-Ionen (OH^-) übrig. Sie bilden zusammen mit den Natriumionen eine wässrige Lösung von NaOH, die Natronlauge.

Neben dem Diaphragma-Verfahren hat auch das Quecksilber-Verfahren große Bedeutung. Hier entsteht aus den Chloridionen Chlor und aus den Natriumionen elementares Natrium

Na+ + e- → Na,

wobei sich Letzteres mit Quecksilber zu einem Amalgam vermischt – daher auch Amalgam-Verfahren genannt. Das Amalgam wird abgetrennt und in einem zweiten Schritt, räumlich vom Chlor getrennt, mit Wasser elektrolytisch zu Natronlauge und Wasserstoff umgesetzt:

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2