Calciumchlorid (CaCl2) Struktur, Anwendungen und Eigenschaften

Die Calciumchlorid (CaCl₂₎ Es ist ein anorganisches Salz, das aus Calcium, Erdalkalimetall und Chlorhalogen besteht. In dieser Verbindung sind mehrere elektrostatische Wechselwirkungen gegeben, die das äußere Erscheinungsbild der Kristalle und andere physikalische Eigenschaften zu definieren.

Es wird auch immer von Wassermolekülen begleitet, die Hydrate der allgemeinen Formeln CaCl bilden₂· XH₂Oder, mit x = 0, 1, 2, 4 und 6. Wenn x = 0 ist, fehlt dem Salz Wasser und es ist wasserfrei, wie durch seine oben erwähnte chemische Formel angezeigt wird.

Im oberen Bild sind feste Anteile von CaCl dargestellt₂. Unter Bedingungen mit niedriger Feuchtigkeit ist es möglich, das wasserfreie Salz frei von Wasser zu halten, obwohl seine natürliche Tendenz darin besteht, es zu absorbieren, bis es sich auflöst (Zerfließen).

Index

• 1 Formel
• 2 Struktur
  • 2.1 Molekülgeometrie und wässrige Calciumkomplexe
• 3 Verwendet
• 4 Wie wird es gemacht?
• 5 Eigenschaften
  • 5.1 Physikalische Eigenschaften und Deliqueszenz
  • 5.2 Löslichkeit
  • 5.3 Auflösungswärme
  • 5.4 Elektrolytabbau
• 6 Referenzen

Formel

Seine chemische Formel ist CaCl₂: Drücken Sie das für jedes Ca-Ion aus²⁺ es gibt zwei Cl-Ionen^- das neutralisiert die positive Ladung. Das Metall Calcium - aus der Gruppe 2 des Periodensystems (Mr. Becambara) - liefert seine zwei Elektronen an jedes Chloratom, Element der Gruppe 17.

Struktur

Die Struktur von CaCl ist im oberen Bild dargestellt₂ Anhydrid. Die grünen Kugeln entsprechen Cl-Ionen^-, während weiß zu Ca-Ionen²⁺. Diese Kugeln sind in einem Parallelepiped angeordnet, das nichts anderes als die orthorhombische Einheitszelle der Kristalle ist.

Die Struktur kann die falsche Vorstellung vermitteln, dass Calcium vorherrscht; Wenn jedoch mehr Wiederholungen der Einheitszelle reproduziert würden, wäre die größere Menge an grünen Kugeln klar: Cl-Ionen^-.

Auf der anderen Seite Ca-Ionen²⁺ Sie haben kleinere Ionenradien als Cl-Ionen^-. Dies liegt daran, dass die Atomkerne, wenn sie Elektronen verlieren, eine größere Anziehungskraft auf die äußeren elektronischen Schichten ausüben, was den Ionenradius verringert.

Im Fall von Cl^-, dieses hat ein zusätzliches Elektron, das nicht mit der gleichen Kraft angezogen werden kann, wodurch sein Ionenradius entsprechend erhöht wird.

Molekülgeometrie und wässrige Calciumkomplexe

In der Mitte des Parallelepipeds der Ca²⁺ ist umgeben von sechs Cl^-. Vier davon liegen in einer quadratischen Ebene und die anderen zwei liegen senkrecht (die grünen Kugeln weiter von der weißen Kugel entfernt).

Infolge der Anordnung dieser Ionen, um die Ca herum²⁺ ein Oktaeder ist "bewaffnet" und weist ihm eine oktaedrische Molekülgeometrie zu.

Wenn man bedenkt, wie die grünen Kugeln angeordnet sind, kann ein Wassermolekül eines davon ersetzen, was bei CaCl vorkommt₂· H₂Oder möglicherweise in der quadratischen Ebene. Diese Tatsache verändert die kristalline Struktur und wenn das Wasser die grünen Kugeln ersetzt, ändert sich die Anordnung der Ionen mehr.

Wenn alle Cl-Ionen^- Werden durch Wassermoleküle ersetzt, bildet sich das CaCl-Hydrat₂· 6 Stunden₂O. An diesem Punkt ist das Oktaeder "wässrig" und die Moleküle sind nun in der Lage, durch Wasserstoffbrückenbindungen (Ca²⁺ OH-H-OH₂).

Konsequenterweise kann Calcium noch mehr Wassermoleküle aufnehmen, ohne das festgelegte Verhältnis zu verändern. Dies bedeutet, dass CaCl₂· 6 Stunden₂Oder es kann andere komplexe Strukturen annehmen, bis hin zu kristallinen Polymeren aus Kalzium und Wasser.

Diese Strukturen sind jedoch weniger stabil als die durch elektrostatische Wechselwirkungen (Ca²⁺ und Cl^-) des wasserfreien Salzes.

Verwendet

- Verhindert das Einfrieren von Wasser im Winter. Calciumchlorid erzeugt viel Wärme, wenn es sich auflöst und dann, wenn die Temperatur steigt, schmilzt das Eis. Aus diesem Grund wird es verwendet, um das Risiko der Zirkulation von Personen und Fahrzeugen während der kalten Jahreszeit zu reduzieren.

- Hilft Staub auf unbefestigten Straßen zu kontrollieren.

- Beschleunigt die Trocknungsgeschwindigkeit des Betons nach dem Gießen.

- CaCl Flüssigkeiten₂ Erhöhung der Effizienz von Bohrungen für die Förderung von Gas aus seinen unterirdischen Lagerstätten sowie Öl.

- Es wird zu den Pools hinzugefügt, um die Erosion zu verringern, die der Beton seiner Wände erleidet. Das sedimentierte Calcium erfüllt diese Funktion.

- Da es sich um ein hygroskopisches Salz handelt, kann Calciumchlorid als Trocknungsmittel verwendet werden, da es die Feuchtigkeit der Luft, die es umgibt, und damit der mit dieser Luft in Berührung kommenden Substanzen verringern kann.

- Es wird als Konservierungsmittel in einigen Lebensmitteln verwendet, sowie als Zusatzstoff in einigen von diesen, wie zum Beispiel Energiegetränke, die von Athleten, Käse, Bier usw. verwendet werden.

- In der medizinischen Praxis hat es auch Gebrauch bei der Behandlung von Depressionen, die durch eine Überdosierung von Magnesiumsulfat verursacht werden, sowie bei Bleivergiftung.

Wie wird es gemacht?

Die natürlichen Quellen dieser Verbindung sind die Solen aus den Meeren oder Seen.

Die Hauptquelle stammt jedoch aus dem Solvay-Prozess, bei dem Kalkstein (CaCO)₃) durchläuft eine Reihe von Umwandlungen, bis es im Calciumchlorid-Nebenprodukt abläuft:

2NaCl (aq) + CaCO₃(s) <=> Na₂CO₃(s) + CaCl₂(ac)

Das Produkt von Interesse in diesem Prozess ist tatsächlich Natriumcarbonat, Na₂CO₃.

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften und Deliqueszenz  

Es ist ein weißer Feststoff, geruchlos und hygroskopisch. Diese Tendenz, Feuchtigkeit aus der Umgebung aufzunehmen, ist auf die Basizität der Ca-Ionen zurückzuführen.²⁺.

Basizität von welcher Art: Lewis oder Bronsted? Von Lewis, aufgrund der Tatsache, dass die positive Spezies in der Lage ist, Elektronen aufzunehmen. Diese Elektronen werden beispielsweise von den Sauerstoffatomen von Wassermolekülen abgegeben.

Der Feststoff absorbiert Feuchtigkeit bis zum Grad der Auflösung in demselben Wasser, das seine Kristalle benetzt. Diese Eigenschaft wird als Deliqueszenz bezeichnet.

Seine Dichte beträgt 2,15 g / ml. Wenn es Wasser in seine Struktur einbaut, "erweitert" sich der Kristall und vergrößert sein Volumen und folglich seine Dichte. Nur CaCl₂· H₂Oder brechen Sie mit diesem Trend und zeigen eine höhere Dichte (2,24 g / ml).

Das Molekulargewicht des Anhydridsalzes beträgt ungefähr 111 g / mol und für jedes Molekül Wasser in seiner Struktur erhöht sich dieses Gewicht um 18 Einheiten.

Löslichkeit

Das CaCl₂ Es ist in Wasser und in einigen polaren Lösungsmitteln wie Ethanol, Essigsäure, Methanol und anderen Alkoholen sehr gut löslich.

Auflösungswärme

Wenn es in Wasser gelöst wird, ist der Prozess exotherm und erwärmt daher die Lösung und ihre Umgebung.

Dies liegt daran, dass die wässrige Komplex bessere Note Ca-Ionen stabilisiert²⁺ Lösung, die elektrostatische Wechselwirkungen mit den Ionen Cl^-. Da das Produkt stabiler ist, gibt der Feststoff Energie als Wärme frei.

Elektrolytabbau

Das CaCl₂ Geschmolzenes kann der Elektrolyse unterworfen werden, physikalischer Prozess, der darin besteht, eine Verbindung in seinen Elementen von der Wirkung eines elektrischen Stroms zu trennen. Im Falle dieses Salzes sind die Produkte metallisches Calcium und gasförmiges Chlor:

CaCl₂(1) → Ca (s) + Cl₂(G)

Die Ca-Ionen²⁺ an der Kathode reduziert werden, während Cl-Ionen^- Sie sind an der Anode oxidiert.

Referenzen

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3. J. Mehl, D. Hicks, C. Toher, O. Levy, R. M. Hanson, G. L. W. Hart und S. Curtarolo, The AFLOW Library of Crystallographic Prototypes: Teil 1, Comp. Mat. Sci. 136, S1-S828 (2017). (doi = 10.1016 / j.commatsci.2017.01.017)
4. Zittern und Atkins. (2008). Anorganische Chemie In Die Elemente der Gruppe 2. (Vierte Ausgabe, Seite 278). Mc Graw Hill.
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