Cloruro di calcio (CaCl2): struttura, usi e proprietà
Cloruro di calcio (CaCl 2) È un sale inorganico composto da calcio, metallo alcalino-terroso e alogeno al cloro. In quel composto ci sono diverse interazioni elettrostatiche che definiscono l'aspetto esteriore dei suoi cristalli e il resto delle loro proprietà fisiche.
Inoltre, è sempre accompagnato da molecole d'acqua, formando idrati di formule generali CaCl 2 · xH 2 O, con x = 0, 1, 2, 4 e 6. Quando x = 0, il sale manca di acqua ed è anidro, come indica la sua formula chimica sopra menzionata.
Porzioni solide di CaCl 2 sono illustrate nell'immagine superiore. In condizioni di bassa umidità, è possibile mantenere il sale anidro privo di acqua, anche se la sua naturale tendenza è di assorbirlo fino a quando non si dissolve (deliquescenza).
formula
La sua formula chimica è CaCl 2 : esprime che per ogni ione Ca2 + ci sono due Cl-ioni che neutralizzano la carica positiva. Il calcio metallico - dal gruppo 2 della tavola periodica (Mr. Becambara) - produce i suoi due elettroni per ogni atomo di cloro, elemento del gruppo 17.
struttura
La struttura dell'anidride di CaCl 2 è illustrata nell'immagine in alto. Le sfere verdi corrispondono ai Clioni, mentre le sfere bianche corrispondono agli ioni Ca2 +. Queste sfere sono disposte in un parallelepipedo, che non è altro che la cellula unitaria ortorombica dei cristalli.
La struttura può dare la falsa idea del predominio del calcio; tuttavia, se fossero riprodotte più ripetizioni della cellula unitaria, la maggiore abbondanza di sfere verdi sarebbe chiara: Clioni.
D'altra parte, gli ioni Ca2 + hanno raggi ionici più piccoli di quelli di Cl-ioni. Questo perché, quando perdono elettroni, i nuclei degli atomi esercitano una forza attrattiva maggiore sugli strati elettronici esterni, riducendo il raggio ionico.
Nel caso di Cl-, ha un elettrone aggiuntivo che non può essere attratto con la stessa forza, aumentando di conseguenza il suo raggio ionico.
Geometria molecolare e complessi acquosi di calcio
Al centro del parallelepipedo il Ca2 + è circondato da sei Cl-. Quattro di questi si trovano in un piano quadrato e gli altri due si trovano perpendicolarmente (le sfere verdi più distanti della sfera bianca).
Come risultato della disposizione di questi ioni, un ottaedro viene "assemblato" attorno al Ca2 +, assegnandogli una geometria molecolare ottaedrica.
Considerando come sono disposte le sfere verdi, una molecola d'acqua può sostituire una di queste, che avviene con il CaCl 2 · H 2 O, possibilmente nel piano quadrato. Questo fatto modifica la struttura cristallina e, poiché l'acqua sostituisce le sfere verdi, la disposizione degli ioni cambia di più.
Quando tutti i Clioni vengono sostituiti da molecole d'acqua, si forma l'idrato di CaCl 2 · 6H 2 O. A questo punto l'ottaedro è "acquoso" e le molecole sono ora in grado di interagire l'una con l'altra mediante legami idrogeno (Ca2 + OH- H-OH 2 ).
Consecutivamente, il calcio può accettare ancora più molecole d'acqua senza alterare il rapporto stabilito. Ciò significa che CaCl 2 · 6H 2 O può adottare altre strutture complesse, al punto da essere considerato polimeri cristallini di calcio e acqua.
Tuttavia, queste strutture sono meno stabili di quelle erette dalle interazioni elettrostatiche (Ca2 + e Cl-) del sale anidro.
applicazioni
- Previene il congelamento dell'acqua durante l'inverno. Il cloruro di calcio genera molto calore quando si dissolve e quindi, quando la temperatura aumenta, il ghiaccio si scioglie. Per questo motivo viene utilizzato per ridurre il rischio di circolazione di persone e veicoli durante la stagione fredda.
- Aiuta a controllare la polvere su strade non asfaltate.
- Accelera la velocità di asciugatura del calcestruzzo una volta versato.
- I fluidi di CaCl 2 aumentano l'efficienza della perforazione per l'estrazione di gas dai suoi depositi sotterranei, così come quella dell'olio.
- Viene aggiunto alle piscine per ridurre l'erosione subita dal calcestruzzo delle sue pareti. Il calcio sedimentato svolge questa funzione.
- Essendo un sale igroscopico, il cloruro di calcio può essere usato come essiccante, essendo in grado di abbassare l'umidità dell'aria che lo circonda e, quindi, delle sostanze a contatto con quell'aria.
- È usato come conservante in alcuni alimenti, oltre che come additivo in molti di questi, come le bevande energetiche utilizzate da atleti, formaggi, birre, ecc.
- Nella pratica medica ha anche utilità nel trattamento della depressione causata da un sovradosaggio di solfato di magnesio, nonché in avvelenamento da piombo.
Come è fatto?
Le fonti naturali di questo composto sono le salamoie estratte dai mari o dai laghi.
Tuttavia, la sua fonte principale proviene dal processo Solvay, in cui il calcare (CaCO 3 ) subisce una serie di trasformazioni fino a quando deriva nel sottoprodotto del cloruro di calcio:
2NaCl (aq) + CaCO 3 (s) Na 2 CO 3 (s) + CaCl 2 (ac)
Il prodotto di interesse in questo processo è in realtà carbonato di sodio, Na 2 CO 3 .
proprietà
Proprietà fisiche e deliquescenza
È un solido bianco, inodore e igroscopico. Questa tendenza ad assorbire l'umidità dall'ambiente è dovuta alla basicità degli ioni Ca2 +.
Fondatezza di che tipo: Lewis o Bronsted? Da Lewis, a causa del fatto che la specie positiva è in grado di accettare elettroni. Questi elettroni sono donati, ad esempio, dagli atomi di ossigeno delle molecole d'acqua.
Il solido assorbe l'umidità fino al grado di dissolvimento nella stessa acqua che bagna i suoi cristalli. Questa proprietà è nota come deliquescenza.
La sua densità è 2, 15 g / ml. Poiché incorpora l'acqua nella sua struttura, il cristallo "si espande", aumentando il suo volume e, di conseguenza, diminuendo la densità. Solo CaCl 2 · H 2 O interrompe questa tendenza, mostrando una densità più elevata (2, 24 g / ml).
Il peso molecolare del sale di anidride è di circa 111 g / mol, e per ogni molecola di acqua nella sua struttura questo peso aumenta di 18 unità.
solubilità
Il CaCl 2 è molto solubile in acqua e in alcuni solventi polari, come etanolo, acido acetico, metanolo e altri alcoli.
Dissoluzione del calore
Una volta dissolto in acqua, il processo è esotermico e, quindi, riscalda la soluzione e i suoi dintorni.
Questo perché il complesso acquoso stabilizza gli ioni Ca2 + in soluzione in misura maggiore rispetto alle interazioni elettrostatiche con Cl-ioni. Poiché il prodotto è più stabile, il solido rilascia energia sotto forma di calore.
Decomposizione elettrolita
Il CaCl 2 fuso può essere sottoposto a elettrolisi, un processo fisico che consiste nella separazione di un composto nei suoi elementi dall'azione di una corrente elettrica. Nel caso di questo sale, i prodotti sono calcio metallico e cloro gassoso:
CaCl 2 (l) → Ca (s) + Cl 2 (g)
Gli ioni di Ca2 + sono ridotti al catodo, mentre gli ioni di Cl-ione sono ossidati sull'anodo.
