Kalsiumklorid (CaCl2): Struktur, bruk og egenskaper

Kalsiumklorid (CaCl2 ₎ Det er et uorganisk salt sammensatt av kalsium, jordalkalimetall og klorhalogen. I den forbindelsen er det flere elektrostatiske interaksjoner som definerer det utvendige utseendet til krystallene og resten av deres fysiske egenskaper.

Det er også alltid ledsaget av vannmolekyler, som danner hydrater med generelle formler CaCl2 · xH20, med x = 0, 1, 2, 4 og 6. Når x = 0, mangler saltet vann og er vannfritt, som indikerer dens kjemiske formel nevnt ovenfor.

Faste deler av CaCl2 er illustrert i det øvre bildet. Under forhold med lav fuktighet er det mulig å holde det vannfrie saltet fri for vann, selv om dens naturlige tendens er å absorbere den inntil den oppløses (deliquescence).

formel

Dens kjemiske formel er CaCl2: det uttrykker at for hver Ca2 + ion er det to Cl- ioner som nøytraliserer den positive ladningen. Metallkalsiumet - fra gruppe 2 i det periodiske bordet (Mr. Becambara) - gir sine to elektroner til hvert kloratom, element i gruppe 17.

struktur

Strukturen av CaCl2 anhydrid er illustrert i det øvre bildet. De grønne kulene samsvarer med Cl- ionene, mens de hvite kulene samsvarer med Ca2 + -ioner. Disse sfærene er arrangert i en parallellpiped, noe som ikke er noe mer enn krystallens orthorhombic enhet celle.

Strukturen kan gi den falske ideen om at kalsium dominerer; Men hvis flere repetisjoner av enhetscellen ble reprodusert, ville den større overflod av grønne sfærer være tydelig: Cl- ioner.

På den annen side har Ca2 + -ioner mindre ionradier enn Cl -ioner. Dette skyldes at når de taper elektroner, utøver atomkjernene større tiltrekkende kraft på de ytre elektroniske lagene, noe som reduserer den ioniske radius.

I tilfelle av Cl- har den en ekstra elektron som ikke kan tiltrekkes med samme kraft, og øker dens ioniske radius tilsvarende.

Molekylær geometri og vandige kalsiumkomplekser

I midten av parallellpiped er Ca2 + omgitt av seks Cl-. Fire av disse ligger i et firkantet plan og de to andre er plassert vinkelrett (de fjerneste grønne kulene i den hvite sfæren).

Som et resultat av arrangementet av disse ionene blir en oktahedron "samlet" rundt Ca2 +, og tilordner den en oktaedisk molekylær geometri.

Med tanke på hvordan de grønne sfærene er ordnet, kan et vannmolekyl erstatte en av disse, som skjer med CaCl ₂ · H ₂ O, muligens i torget. Dette faktum endrer den krystallinske strukturen, og når vannet erstatter de grønne kulene, endrer arrangementet av ionene mer.

Når alle Cl-ionene er erstattet av vannmolekyler, dannes CaCl2 · 6H20-hydratet. På dette tidspunktet er oktaedronet "vandig" og molekylene kan nå interagere med hydrogenbindinger (Ca2 + OH- H-OH2).

Kalsium kan etter hvert akseptere enda flere vannmolekyler uten å endre det etablerte forholdet. Dette betyr at CaCl2 · 6H20 kan adoptere andre komplekse strukturer, til poenget med å bli vurdert som krystallinske polymerer av kalsium og vann.

Imidlertid er disse strukturene mindre stabile enn det som oppstår ved de elektrostatiske interaksjonene (Ca2 + og Cl-) av det vannfrie saltet.

søknader

- Forhindrer frysing av vann om vinteren. Kalsiumklorid genererer mye varme når det oppløses og da, når temperaturen øker, smelter isen. Av denne grunn brukes det til å redusere risikoen for sirkulasjon av mennesker og kjøretøy i løpet av den kalde årstiden.

- Hjelper med å kontrollere støv på ubelagte veier.

- Fremskynder tørkehastigheten til betongen når den er blitt hellet.

- CaCl _2- væsker øker effektiviteten av boring for utvinning av gass fra dens underjordiske forekomster, så vel som olje.

- Det legges til bassengene for å redusere erosjonen av betongene på veggene. Det sedimenterte kalsiumet oppfyller denne funksjonen.

- Fordi det er et hygroskopisk salt, kan kalsiumklorid brukes som tørkemiddel, kunne redusere luftfuktigheten som omgir den og dermed av stoffene som er i kontakt med luften.

- Det brukes som konserveringsmiddel i enkelte matvarer, samt tilsetningsstoffer i flere av disse, for eksempel energidrikker brukt av idrettsutøvere, oster, øl, etc.

- I medisinsk praksis har også nytte i behandling av depresjon forårsaket av overdosering av magnesiumsulfat, så vel som i blyforgiftning.

Hvordan er det gjort?

De naturlige kildene til denne forbindelsen er saltlakeene ekstrahert fra havene eller innsjøene.

Imidlertid kommer hovedkilden sin fra Solvay-prosessen, hvor kalkstenen (CaCO ₃ ) gjennomgår en serie transformasjoner til den kommer ut i kalsiumklorid biproduktet:

2NaCl (aq) + CaCO3 (s) Na2C03 (s) + CaCl2 (ac)

Produktet av interesse i denne prosessen er egentlig natriumkarbonat, Na2C03.

egenskaper

Fysiske egenskaper og deliquescence

Det er et hvitt faststoff, luktfritt og hygroskopisk. Denne tendensen til å absorbere fuktighet fra miljøet er grunnet grunnlaget for Ca2 + -ioner.

Grunnleggende av hvilken type: Lewis eller Bronsted? Fra Lewis, på grunn av det faktum at den positive arten er i stand til å akseptere elektroner. Disse elektronene doneres, for eksempel av oksygenatomer av vannmolekyler.

Fast stoffet absorberer fuktighet i en grad av oppløsning i det samme vannet som væsker dets krystaller. Denne egenskapen er kjent som deliquescence.

Dens tetthet er 2, 15 g / ml. Som det inkorporerer vann inn i strukturen, krystalliserer "krystallet", øker volumet og dermed redusert tetthet. Bare CaCl ₂ · H ₂ O bryter denne trenden, og viser høyere tetthet (2, 24 g / ml).

Molekylvekten til anhydridsaltet er ca. 111 g / mol, og for hvert molekyl av vann i sin struktur øker denne vekten 18 enheter.

løselighet

CaCl ₂ er meget løselig i vann og i noen polare løsningsmidler, så som etanol, eddiksyre, metanol og andre alkoholer.

Oppløsningsvarme

Når det er oppløst i vann, er prosessen eksoterm og oppvarmer derfor løsningen og omgivelsene.

Dette skyldes at det vandige komplekset stabiliserer Ca2 + -ioner i oppløsning i større grad enn elektrostatiske interaksjoner med Cl -ioner. Da produktet er mer stabilt, frigjør det faste stoffet energi i form av varme.

Elektrolytt nedbrytning

Smeltet CaCl2 kan underkastes elektrolyse, en fysisk prosess som består i separering av en forbindelse i dens elementer fra virkningen av en elektrisk strøm. I tilfelle av dette saltet er produktene metallisk kalsium og gassformig klor:

CaCl2 (1) → Ca (s) + Cl2 (g)

Ca2 + -ioner reduseres ved katoden, mens Cl-ioner oksyderes ved anoden.