El hidróxido sódico, comúnmente conocido como sosa cáustica, es un compuesto químico fundamental en la industria.
Se obtiene principalmente a través de dos métodos: la caustificación de lejías de carbonato y la electrólisis de salmuera de cloruro sódico.
En el primer método, se utiliza cal apagada para transformar el carbonato sódico en hidróxido sódico, mientras que en el segundo se parte de salmueras purificadas, lo que resalta su importancia en procesos químicos y manufactura.
Dos procedimientos pueden competir, según las circunstancias, en la fabricación de la sosa cáustica: la caustificación de las lejías de carbonato y la electrólisis de salmuera de cloruro sódico. Según el primero y más antiguo, se trata con cal apagada, en caliente, una solución de carbonato sódico: Ca(OH)2 + Na2CO3 -> CaCO3 + 2NaOH. Después de separar el carbonato cálcico por filtración, se evapora la solución resultante de hidróxido sódico.
En la fabricación electrolítica de sosa cáustica se parte de salmueras, de la concentración adecuada, naturales o preparadas artificialmente por disolución de sal en grandes depósitos verticales de hormigón. En ambos casos es preciso purificar la salmuera para separar los sulfatos, sales magnésicas, etc., que le acompañan —por adición de diversos reactivos y posterior filtración—, tras lo cual se almacena en depósitos resistentes a la corrosión. El proceso electrolítico se realiza según diversas variantes que pueden clasificarse en dos grupos principales: electrólisis en celdas provistas de diafragma y electrólisis con cátodo de mercurio. Las primeras consumen algo menos de energía; en cambio, las de mercurio suministran disoluciones de hidróxido sódico mucho más puras y concentradas, por lo que los gastos de evaporación son menores. Cuando se requiere que el hidróxido sódico tenga una gran pureza, como ocurre en la fabricación de seda rayón, se emplea casi exclusivamente el procedimiento al mercurio. Hasta la II Guerra Mundial la gran mayoría de las instalaciones norteamericanas utilizaban celdas con diafragma; en Europa, por el contrario, eran preferidas las de mercurio, que, constantemente perfeccionadas, han terminado por imponerse en todo el mundo.
En las celdas de diafragma, éste tiene por objeto impedir que el cloro formado por la electrólisis en la región anódica se difunda hacia el cátodo, donde reaccionaría con el hidróxido sódico, dando nuevamente cloruro e hipoclorito o clorato según las condiciones de temperatura y concentración. Los ánodos más generalmente empleados son de grafito no poroso que resiste bastante bien la acción del cloro. La intensidad de la corriente depende del tamaño de la celda, la tensión varía de 3,5 a 4 V y el rendimiento suele alcanzar un 90 por ciento.
Dentro de este grupo se encuentran las celdas de tipo horizontal, como la de Siemens-Billiter que ha sido la más difundida, y las de tipo vertical, entre las cuales pueden citarse las de Hargreaves-Bird, AllenMoore, de Nora, Nelson y Hooker; esta última es la más aceptada en los Estados Unidos.
En todas ellas se desprende cloro gaseoso en el ánodo e hidrógeno en el cátodo, mientras la solución de hidróxido sódico, con bastante cloruro, se descarga por el fondo. Esta lejía se concentra hasta el 50 %, para separar la mayoría del cloruro, y luego se evapora a sequedad para obtener la sosa cáustica sólida, fundida o en escamas.
En las celdas de mercurio, la gran sobretensión de descarga del hidrógeno impide que éste se separe en el cátodo y en cambio lo hace el sodio, que se amalgama inmediatamente con el mercurio. En esta forma pasa a la cuba de descomposición, donde por reacción con el agua se forman hidrógeno, hidróxido sódico y mercurio, que mediante una bomba se devuelve a la celda de electrólisis. Este tipo de celdas es mucho más exigente en lo que se refiere a la pureza de la salmuera y a la vigilancia durante el funcionamiento, pero produce una disolución de hidróxido sódico ya concentrada al 40 % y libre de sal.
La sosa cáustica se consume en grandes cantidades en la fabricación de jabón, seda rayón, productos químicos y papel, y en la industria del petróleo.
El principal problema de la industria de la electrólisis de los cloruros alcalinos ha sido en todo momento el de mantener un equilibrio en la demanda de sus dos productos, la sosa y el cloro, ya que un aumento de la de uno de ellos suponía un exceso de producción del otro.
