Chlorek wapnia (CaCl2): struktura, zastosowania i właściwości
Chlorek wapnia (CaCl 2) Jest to sól nieorganiczna złożona z wapnia, metalu ziem alkalicznych i chlorowca chlorowego. W tym związku występuje kilka oddziaływań elektrostatycznych, które definiują zewnętrzny wygląd jego kryształów i resztę ich właściwości fizycznych.
Ponadto zawsze towarzyszą mu cząsteczki wody, tworzące hydraty o ogólnych wzorach CaCl2 · xH2O, o x = 0, 1, 2, 4 i 6. Gdy x = 0, sól nie ma wody i jest bezwodna, jak wskazuje na powyższy wzór chemiczny.
Stałe części CaCl2 zilustrowano na górnym obrazie. W warunkach niskiej wilgotności możliwe jest utrzymanie bezwodnej soli wolnej od wody, chociaż jej naturalną tendencją jest wchłanianie jej aż do jej rozpuszczenia (rozpływanie się).
Formuła
Jego wzór chemiczny to CaCl 2 : wyraża, że dla każdego jonu Ca2 + istnieją dwa jony Cl-, które neutralizują ładunek dodatni. Wapń metaliczny - z grupy 2 układu okresowego (Mr. Becambara) - daje dwa elektrony każdemu atomowi chloru, pierwiastkowi grupy 17.
Struktura
Strukturę bezwodnika CaCl 2 przedstawiono na górnym obrazie. Zielone kule odpowiadają jonom Cl-, podczas gdy białe kule odpowiadają jonom Ca2 +. Sfery te są ułożone w równoległościan, który jest niczym więcej niż ortomorową komórką elementarną kryształów.
Struktura może dawać fałszywy pogląd, że wapń dominuje; jednakże, gdyby odtworzono więcej powtórzeń komórki elementarnej, większa obfitość zielonych sfer byłaby wyraźna: jony Cl-.
Z drugiej strony, jony Ca2 + mają mniejsze promienie jonowe niż jony Cl-. Dzieje się tak dlatego, że gdy tracą elektrony, jądra atomów wywierają większą siłę przyciągania na zewnętrzne warstwy elektroniczne, co zmniejsza promień jonowy.
W przypadku Cl- ma dodatkowy elektron, którego nie można przyciągnąć tą samą siłą, odpowiednio zwiększając jego promień jonowy.
Geometria molekularna i wodne kompleksy wapnia
W środku równoległościanu Ca2 + jest otoczony przez sześć Cl-. Cztery z nich leżą w płaszczyźnie kwadratowej, a dwie pozostałe znajdują się prostopadle (najbardziej odległe zielone sfery białej kuli).
W wyniku ułożenia tych jonów ośmiościan „składa się” wokół Ca2 +, przypisując mu oktaedryczną geometrię molekularną.
Biorąc pod uwagę rozmieszczenie zielonych sfer, cząsteczka wody może zastąpić jedną z nich, co dzieje się z CaCl 2 · H 2 O, prawdopodobnie w płaszczyźnie kwadratowej. Fakt ten modyfikuje strukturę krystaliczną, a ponieważ woda zastępuje zielone kule, układ jonów zmienia się bardziej.
Gdy wszystkie jony Cl- zostaną zastąpione cząsteczkami wody, powstaje hydrat CaCl 2 · 6H 2 O. W tym momencie ośmiościan jest „wodny” i molekuły mogą teraz oddziaływać ze sobą za pomocą wiązań wodorowych (Ca2 + OH- H-OH2).
W konsekwencji wapń może przyjmować jeszcze więcej cząsteczek wody bez zmiany ustalonego stosunku. Oznacza to, że CaCl 2 · 6H 2 O może przyjmować inne złożone struktury, do tego stopnia, że uważa się je za krystaliczne polimery wapnia i wody.
Jednak struktury te są mniej stabilne niż te powstające w wyniku oddziaływań elektrostatycznych (Ca2 + i Cl-) bezwodnej soli.
Używa
- Zapobiega zamarzaniu wody w zimie. Chlorek wapnia wytwarza dużo ciepła, gdy się rozpuszcza, a następnie, gdy temperatura wzrasta, lód topi się. Z tego powodu jest stosowany w celu zmniejszenia ryzyka cyrkulacji ludzi i pojazdów w zimnej porze roku.
- Pomaga kontrolować kurz na nieutwardzonych drogach.
- Przyspiesza szybkość suszenia betonu po wylaniu.
- Płyny CaCl 2 zwiększają wydajność wiercenia w celu wydobycia gazu z jego podziemnych złóż, a także ropy.
- Jest dodawany do basenów, aby zmniejszyć erozję betonu jego ścian. Osad wapniowy spełnia tę funkcję.
- Ponieważ jest to sól higroskopijna, chlorek wapnia może być stosowany jako środek osuszający, który jest w stanie obniżyć wilgotność powietrza, które go otacza, a tym samym substancji mających kontakt z tym powietrzem.
- Jest stosowany jako środek konserwujący w niektórych produktach spożywczych, a także jako dodatek do kilku z nich, takich jak napoje energetyczne używane przez sportowców, sery, piwa itp.
- W praktyce medycznej ma również zastosowanie w leczeniu depresji spowodowanej przedawkowaniem siarczanu magnezu, a także w zatruciu ołowiem.
Jak to się robi?
Naturalnym źródłem tego związku są solanki wydobywane z mórz lub jezior.
Jednak jego główne źródło pochodzi z procesu Solvay, w którym wapień (CaCO 3 ) przechodzi szereg transformacji, aż do momentu, w którym powstaje w produkcie ubocznym chlorku wapnia:
2NaCl (aq) + CaCO3 (s) Na2CO3 (s) + CaCl2 (ac)
Interesującym produktem w tym procesie jest w rzeczywistości węglan sodu, Na2CO3.
Właściwości
Właściwości fizyczne i rozpływanie się
Jest to biała substancja stała, bezwonna i higroskopijna. Ta tendencja do pochłaniania wilgoci z otoczenia wynika z zasadowości jonów Ca2 +.
Basicity jakiego rodzaju: Lewis czy Bronsted? Od Lewisa, ze względu na fakt, że gatunek pozytywny jest w stanie przyjąć elektrony. Te elektrony są przekazywane na przykład przez atomy tlenu cząsteczek wody.
Ciało stałe absorbuje wilgoć do stopnia rozpuszczenia w tej samej wodzie, która zwilża kryształy. Ta właściwość jest znana jako rozpływanie się.
Jego gęstość wynosi 2, 15 g / ml. Ponieważ zawiera wodę w swojej strukturze, kryształ „rozszerza się”, zwiększając swoją objętość, aw konsekwencji zmniejszając gęstość. Tylko CaCl 2 · H2O przełamuje ten trend, wykazując wyższą gęstość (2, 24 g / ml).
Masa cząsteczkowa soli bezwodnikowej wynosi około 111 g / mol, a dla każdej cząsteczki wody w jej strukturze masa ta zwiększa się o 18 jednostek.
Rozpuszczalność
CaCl 2 jest bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie i niektórych polarnych rozpuszczalnikach, takich jak etanol, kwas octowy, metanol i inne alkohole.
Ciepło rozpuszczania
Po rozpuszczeniu w wodzie proces jest egzotermiczny i dlatego ogrzewa roztwór i jego otoczenie.
Jest tak, ponieważ wodny kompleks stabilizuje jony Ca2 + w roztworze w większym stopniu niż oddziaływania elektrostatyczne z jonami Cl-. Ponieważ produkt jest bardziej stabilny, ciało stałe uwalnia energię w postaci ciepła.
Rozkład elektrolitu
Stopiony CaCl 2 może być poddawany elektrolizie, procesowi fizycznemu, który polega na oddzieleniu związku w jego elementach od działania prądu elektrycznego. W przypadku tej soli produktami są metaliczny wapń i gazowy chlor:
CaCl 2 (l) → Ca (s) + Cl 2 (g)
Jony Ca2 + są redukowane na katodzie, podczas gdy jony Cl- są utleniane na anodzie.
