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| Chlor
ist in der chemischen Industrie ein bedeutendes Zwischenprodukt zur Herstellung
zahlreicher anderer Verbindungen (>Chemie des
Chlors). Beim Lösen von Natriumchlorid
in Wasser bilden sich durch eine Dissoziation Ionen.
Elektrolysiert man eine gesättigte, wässrige Lösung dieser
Sole mit Graphitelektroden, entsteht am Pluspol Chlor. Am Minuspol zersetzt
sich Wasser zu Wasserstoff und Hydroxid-Ionen, die mit den Natrium-Ionen
Natronlauge bilden. In modernen Verfahren
verwendet man korrosionsbeständige Anoden aus Titan, die mit Rutheniumoxid
versetzt sind und Kathoden im Form eines Stahlnetzes. [Lit
1 und 3]
Die Zelle muss so aufgebaut sein, dass eine Chlorknallgas-Reaktion mit
Wasserstoff ausgeschlossen ist.
Das Diaphragma-Verfahren Zur Chlor-Alkali-Elektrolyse
wurden drei Verfahren entwickelt, die von Bedeutung sind. Das Diaphragma-Verfahren
ist seit 1890 im Einsatz und wird vor allem in den USA verwendet. Die Vermischung
der Reaktionsprodukte in der Elektrolysezelle wird durch ein poröses
Diaphragma verhindert. Das Diaphragma besteht aus 5mm dickem Stahl-Lochblech,
auf das Asbestfasern und eine Teflonschicht aufgebracht sind. Dies ist
eine der letzten erlaubten Anwendungen für Asbest. [Lit
2] Der Flüssigkeitsspiegel
ist im Anodenraum höher als im Kathodenraum. [Lit
1] Dadurch wird verhindert,
dass die im Kathodenraum gebildeten Hydroxid-Ionen OH-
in den Anodenraum wandern, während die Na+-Ionen durch
das Diaphragma hindurchwandern.
 An der Anode, dem Pluspol, werden Chlorid-Ionen zu Chlor oxidiert. An der Kathode, dem Minuspol, wird Wasser zu Wasserstoff reduziert, wobei auch negativ geladene Hydroxid-Ionen entstehen, die mit den positiv geladenen Natrium-Ionen Natronlauge bilden. Die entnommene Natronlauge enthält noch einen hohen Anteil an Sole. Durch Eindampfen der Lösung trennt sich das Natriumchlorid ab und man erhält eine 50%ige Natronlauge, die danach nur noch etwa 1% Natriumchlorid enthält. Das anfallende Salz wird erneut in der Sole dem Elektrolyseprozess zugeführt. Reaktionsgleichung
Das Amalgam-Verfahren Das Amalgam-Verfahren wurde um 1890 bis 1894 von dem amerikanischen Industriellen Hamilton Castner (1858-1899) und von dem österreichischen Chemiker Karl Kellner (1851-1905) unabhängig voneinander entwickelt. [Lit 4] Es wird hauptsächlich in Europa angewandt.  Die Anode besteht aus dicken, waagerecht liegenden und mit Ruthenium beschichteten Titanplatten, die mit Bohrungen zum Chlordurchlass versehen sind. [Lit 5 und 6] Dort werden Chlorid-Ionen zu elementarem Chlor oxidiert. Als Kathode wird flüssiges Quecksilber eingesetzt, das am Boden der Zelle als 3-5mm dünner Film fließt. Die darüber fließende Sole fließt in gleicher Richtung. Das bei der Elektrolyse entstehende Natrium bildet mit dem Quecksilber ein Amalgam NaHg . Im Amalgam-Zersetzer rieselt das Amalgam durch Graphitkörner, im Gegenstrom wird Wasser zugeführt. [Lit 3] Dabei reagiert das Natrium mit dem Wasser zu konzentrierter Natronlauge und Wasserstoff. 2 NaHg + 2 H2O 
2 NaOH + H2 + 2 Hg
Die Elektrolyse wird bei 80°C und einer hohen Natriumchloridkonzentration von bis zu 270 Gramm pro Liter durchgeführt. Die Spannung beträgt 4 bis 5 Volt, die Stromstärken können 300000 Ampere oder mehr erreichen. Der Vorteil gegenüber dem Diaphragma-Verfahren besteht darin, dass eine konzentrierte Natronlauge erzeugt wird, die frei von Natriumchlorid ist. Mit dem abfließenden Amalgam werden auch Quecksilber und Quecksilberverbindungen herausgetragen, die selbst nach dem Amalgam-Zersetzer noch im Abwasser enthalten sind. Dies erfordert einen hohen Reingungsaufwand, bevor die Abwässer in die Umwelt geleitet werden. [Lit 5] Reaktionsgleichung
An der Kathode scheidet sich Natrium ab und nicht Wasserstoff, wie man es eigentlich nach dem Normalpotenzial für Natrium erwarten würde. Dies hängt damit zusammen, dass sich das entstehende Natrium sofort mit dem Quecksilber verbindet und dass das Metall Quecksilber die Wasserstoffentwicklung hemmt. [Lit 1] Werden Schwermetall-Ionen in Form von Verunreinigungen in der Sole zugeführt, entsteht an der Kathode Wasserstoff, was zu einer Chlorknallgasreaktion führen kann. Spuren von Vanadium, Chrom, Nickel, Eisen oder von andere Metallen können diese gefährliche Reasktion auslösen. Daher muss die Sole sorgfältig gereinigt werden. [Lit 3] Das
Membran-Verfahren
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