A soda cáustica ou hidróxido de sódio é um sólido branco, higroscópico, e muito corrosiva. Devido a sua reatividade a soda cáustica é caracterizada de base forte, onde é utilizada para neutralizar ácidos fortes, alcalinizar meios reacionais mesmo em poucas concentrações, e lavagem de gases.
Atualmente a Soda Cáustica é fabricada através de dois processos: o Processo de Solvay e o Processo Eletrolítico.
O Processo de Solvay (ou processo da amônia-soda) tem como reação total:
2NaCl + CaCO3 → Na2CO3 + CaCl2
O processo é muito mais complicado do que o sugerido pela reação total, e para complicar ainda mais a situação a reação é reversível e apenas 75% do NaCl é convertido em produto.
1º estágio: purificação da salmoura saturada, que então reage com a amônia gasosa.
2º estágio: a salmoura amoniacal é carbonatada em seguida com CO2, formando NaHCO3. Este é insolúvel na salmoura por causa do efeito do íon comum, podendo ser separado por filtração.
3º estágio: aquecendo à 150ºC, o bicarbonato NaHCO3 se decompõe em carbonato anidro Na2CO3 (chamado na indústria de “soda leve”, por que é um sólido com baixa densidade, 0,5g/cm³).
4º estágio: remover o CO2 por aquecimento da solução e a amônia NH3 por adição de álcali (solução de cal em água), ambos sendo reaproveitados para o processo anterior. reaproveitada também. A cal (CaO) é obtida por aquecimento de calcário (CaCO3), que também fornece o CO2 necessário. Quando a cal (CaO) é misturada com a água forma-se Ca(OH)2.
NH3+ H2O + CO2 → NH4.HCO3
NaCl + NH4.HCO3 → NaHCO3 + NH4Cl
2NaHCO3 → (150ºC) Na2CO3 + CO2 H2O
CaCO3 → (1100ºC em forno de cal) CaO + CO2
2 NH4 + Ca(OH)2 → 2 NH3 + CaCl2 + 2H2O
Desse modo os materiais consumidos são NaCl e CaCO3, havendo além do produto desejado, Na2CO3, a formação do subproduto CaCl2. Há poucos usos para o CaCl2, e só uma parte é recuperada da solução, sendo o restante desprezado. O principal uso do Na2CO3 é na indústria de vidro, o que requer a “soda pesada” Na2CO3. H2O. Para a sua obtenção a “soda leve”, obtida pelo processo de Solvay, é recristalizada com água quente.
O processo eletrolítico,
a eletrolise da salmoura foi descrita pela primeira vez por Cruickshank, mas só em 1834 Faraday desenvolveu as leis da eletrólise. Naquele tempo era muito restrito o uso da eletrólise, porque as únicas fontes de energia elétrica para realizá-las eram as baterias primárias. Essa situação mudou em 1872, quando Gramme inventou o dínamo. Em todas essas células (e também em muitas células modernas) empregava-se amianto como um diafragma para separar os compartimentos do ânodo e do cátodo. Com a adição constante de salmoura, havia uma produção contínua de NaOH e Cl2
Na mesma época, Castner e Kellner (um americano que trabalhava na Inglaterra e um austríaco que trabalhava em Viena, sucessivamente) desenvolveram e patentearam versões semelhantes da célula de cátodo de mercúrio, em 1897.
Os dois tipos de células, o de diafragma e o cátodo de mercúrio, permanecem em uso. Os primeiros equipamentos de eletrólise produziam cerca de 2 toneladas de cloro por dia; as instalações modernas produzem 1000 toneladas por dia.
Na Eletrólise se da salmoura, ocorrem reações tanto no ânodo como no cátodo.
Se os produtos se misturarem, ocorrem reações secundárias:
ou
e no ânodo pode ocorrer, até certo ponto, outra reação:
Sob o efeito de uma corrente elétrica que passe entre dois eletrodos (o ânodo e o cátodo), ocorre a dissociação das moléculas do cloreto de sódio e da água, o que resulta em cloro de um lado (sobre o ânodo) e hidrogênio e soda cáustica líquida do outro lado (sobre o cátodo).
NaCl+H2O → Eletricidade → NaOH+1/2Cl2↑+1/2H2↑