¿Máxima concentración posible de hipoclorito por electrólisis?

Question

Como referencia, la "electrocloración" no es más que la electrólisis de una simple solución de agua y sal de mesa (NaCl), seguida de la reintroducción del gas de cloro producido.

Pero, el Artículo de Wikipedia sobre las reclamaciones de "electrocloración"

El producto de este proceso, el hipoclorito de sodio, contiene entre un 0,7% y un 1% de cloro. Todo lo que esté por debajo de la concentración del 1% de cloro se considera un producto químico no peligroso, aunque sigue siendo un desinfectante muy eficaz. Además, el hipoclorito de sodio producido está en el rango de pH de 6-7,5. Esto significa que el producto químico es relativamente neutro en cuanto a acidez o basicidad. Además, en ese rango de pH, el hipoclorito de sodio es extremadamente estable y la electrocloración extremadamente eficaz.

¿Es realmente tan pequeño el rendimiento? Parece que deberíamos ser capaces de obtener mucho más. La electrólisis del NaCl en el agua $$\ce{2H+ (aq) + 2Cl- (aq) -> H2(g) + Cl2(g)}$$ al recombinar el gas de cloro $$\ce{2OH- (aq) + Cl2(g) -> OCl- (aq) + Cl- (aq) + H2O(\ell)}$$ debería conducir a un aumento neto en el pH $$\ce{Cl- (aq) + H2O(\ell) -> OCl- (aq) + H2(g)}$$ como $\ce{\; OCl- (aq)\;}$ es la base conjugada de un ácido débil.

En consecuencia, parece que la solución resultante debería tener un mucho mayor porcentaje de cloro activo , debido a el efecto de estabilización hipoclorosa de un pH más alto -- ¡que sólo aumentaría aún más a medida que la electrólisis (dado un voltaje externo suficiente) continúa!

Answer 1

Un poco de Investigación de Wikipedia revela que

El hipoclorito de sodio también puede obtenerse como pentahidrato cristalino $\ce{NaOCl·5 H2O}$ que no es explosivo y es mucho más estable que el compuesto anhidro. 5 La fórmula se da a veces como $\ce{2NaOCl·10H2O}$ . Los cristales ortorrómbicos transparentes de color amarillo verdoso[10][11] contienen un 44% de NaOCl en peso y funden a 25-27°C. El compuesto se descompone rápidamente a temperatura ambiente, por lo que debe conservarse en refrigeración. Sin embargo, a temperaturas más bajas, es bastante estable: según los informes, sólo se descompone un 1% después de 360 días a 7°C. 6 [12]

Así pues, parece que el 44% p/v sería un límite superior para cualquier solución de NaOCl en agua, independientemente de que se haya obtenido mediante electrocloración o no. Esto corresponde aproximadamente al 43,1%. cloro activo .

Además, hay que tener en cuenta que el término "cloro activo" mide la capacidad de oxidación global, no necesariamente la concentración de hipoclorito - los hipocloritos pueden se descomponen fácilmente en cloratos sin alterando la capacidad oxidativa general de la solución mayor $$\ce{3OCl- (aq) -> ClO3- (aq) + 2Cl- (aq)}$$ como se demuestra a través de su equivalente molar yodometrías $$\ce{3OCl- (aq) + 6I- (aq) + 6H+ (aq) -> 3I2(s) + 3Cl- (aq) + 3H2O (\ell) \\ ClO3- (aq) + 6I- (aq) + 6H+ (aq) -> 3I2(s) + Cl- (aq) + 3H2O (\ell)}$$ por lo que es probable que las mediciones más precisas de la concentración de hipoclorito requieran técnicas adicionales (como espectroscopia por ejemplo).

Finalmente, debido a la naturaleza inestable de las soluciones con alta [NaOCl(aq)] y su tendencia natural a $$\ce{2OCl- (aq) -> 2Cl- (aq) + O2 (g)}$$ La maximización de [NaOCl(aq)] únicamente a través de la electrólisis/electrocloración probablemente requerirá una configuración dedicada que simultáneamente:

• Limita la exposición atmosférica alrededor del ánodo para evitar la pérdida de cloro gaseoso al tiempo que permite el escape de hidrógeno gaseoso por el cátodo (o, alternativamente, reducir el oxígeno atmosférico a agua)
• Mantiene la solución a bajas temperaturas (para limitar otras reacciones de descomposición)
• Mantiene un cierto voltaje externo de "tendido" (para preservar la Equilibrio de Nernst )

Para las aplicaciones prácticas, esto podría ser una forma de almacenamiento muy poco manejable.