Canxi Clorua (CaCl2): Cấu trúc, công dụng và tính chất
Canxi clorua (CaCl 2) Nó là một loại muối vô cơ bao gồm canxi, kim loại kiềm thổ và clo clo. Trong hợp chất đó, có một số tương tác tĩnh điện xác định hình dạng bên ngoài của các tinh thể của nó và phần còn lại của các tính chất vật lý của chúng.
Ngoài ra, nó luôn đi kèm với các phân tử nước, tạo thành hydrat có công thức chung CaCl 2 · xH 2 O, với x = 0, 1, 2, 4 và 6. Khi x = 0, muối thiếu nước và khan, như chỉ ra công thức hóa học của nó được đề cập ở trên.
Các phần rắn của CaCl 2 được minh họa trong hình trên. Trong điều kiện độ ẩm thấp, có thể giữ cho muối khan không có nước, mặc dù xu hướng tự nhiên của nó là hấp thụ nó cho đến khi tan.
Công thức
Công thức hóa học của nó là CaCl 2 : nó thể hiện rằng với mỗi ion Ca2 + có hai ion Cl- trung hòa điện tích dương. Canxi kim loại - từ nhóm 2 của bảng tuần hoàn (ông Becambara) - mang lại hai electron của nó cho mỗi nguyên tử clo, nguyên tố của nhóm 17.
Cấu trúc
Cấu trúc của anhydrid CaCl 2 được minh họa trong hình trên. Các quả cầu xanh tương ứng với các ion Cl-, trong khi các quả cầu trắng tương ứng với các ion Ca2 +. Những quả cầu này được sắp xếp theo hình song song, không gì khác hơn là tế bào đơn vị trực giao của các tinh thể.
Cấu trúc có thể cho ý tưởng sai lầm rằng canxi chiếm ưu thế; tuy nhiên, nếu nhiều lần lặp lại của ô đơn vị được sao chép, sự phong phú của các quả cầu xanh sẽ rõ ràng hơn: Cl- ion.
Mặt khác, các ion Ca2 + có bán kính ion nhỏ hơn các ion Cl-. Điều này là do, khi chúng mất electron, hạt nhân của các nguyên tử tạo ra lực hấp dẫn lớn hơn trên các lớp điện tử bên ngoài, làm giảm bán kính ion.
Trong trường hợp của Cl-, nó có một electron bổ sung không thể bị hút với cùng một lực, làm tăng bán kính ion tương ứng.
Hình học phân tử và phức hợp canxi nước
Ở trung tâm của song song, Ca2 + được bao quanh bởi sáu Cl-. Bốn trong số này nằm trong một mặt phẳng vuông và hai cái còn lại nằm vuông góc (những quả cầu xanh xa nhất của quả cầu trắng).
Do sự sắp xếp của các ion này, một khối tám mặt được "lắp ráp" xung quanh Ca2 +, gán cho nó một dạng hình học phân tử bát diện.
Xem xét cách các quả cầu xanh được sắp xếp, một phân tử nước có thể thay thế một trong những quả cầu này, xảy ra với CaCl 2 · H 2 O, có thể trong mặt phẳng vuông. Thực tế này làm thay đổi cấu trúc tinh thể và, khi nước thay thế các quả cầu xanh, sự sắp xếp của các ion thay đổi nhiều hơn.
Khi tất cả các ion Cl- được thay thế bằng các phân tử nước, hydrat CaCl 2 · 6H 2 O được hình thành. Tại thời điểm này, bát diện là "nước" và các phân tử hiện có thể tương tác với nhau bằng liên kết hydro (Ca2 + OH- H-OH 2 ).
Liên tiếp, canxi có thể chấp nhận nhiều phân tử nước hơn mà không làm thay đổi tỷ lệ được thiết lập. Điều này có nghĩa là CaCl 2 · 6H 2 O có thể sử dụng các cấu trúc phức tạp khác, đến mức được coi là polyme tinh thể của canxi và nước.
Tuy nhiên, các cấu trúc này kém bền hơn so với cấu trúc tĩnh điện (Ca2 + và Cl-) của muối khan.
Công dụng
- Ngăn nước đóng băng trong mùa đông. Canxi clorua tạo ra rất nhiều nhiệt khi hòa tan và sau đó, khi nhiệt độ tăng, băng tan ra. Vì lý do này, nó được sử dụng để giảm nguy cơ lưu thông của người và phương tiện trong mùa lạnh.
- Giúp kiểm soát bụi trên đường không trải nhựa.
- Tăng tốc độ làm khô của bê tông một khi nó đã được đổ.
- Chất lỏng CaCl 2 làm tăng hiệu quả khoan để khai thác khí từ các mỏ dưới lòng đất, cũng như của dầu.
- Nó được thêm vào các hồ bơi để giảm xói mòn do bê tông của các bức tường của nó. Canxi lắng đọng đáp ứng chức năng này.
- Vì là muối hút ẩm, canxi clorua có thể được sử dụng làm chất hút ẩm, có thể làm giảm độ ẩm của không khí bao quanh nó và do đó, các chất tiếp xúc với không khí đó.
- Nó được sử dụng làm chất bảo quản trong một số loại thực phẩm, cũng như phụ gia trong một số loại này, chẳng hạn như nước tăng lực được sử dụng bởi các vận động viên, pho mát, bia, v.v.
- Trong thực hành y tế cũng có công dụng trong điều trị trầm cảm do dùng quá liều magiê sulfat, cũng như ngộ độc chì.
Làm thế nào được thực hiện?
Nguồn tự nhiên của hợp chất này là nước muối được chiết xuất từ biển hoặc hồ.
Tuy nhiên, nguồn chính của nó đến từ quá trình Solvay, trong đó đá vôi (CaCO 3 ) trải qua một loạt các biến đổi cho đến khi nó xuất phát từ sản phẩm phụ canxi clorua:
2NaCl (aq) + CaCO3 (s) Na 2 CO 3 (s) + CaCl 2 (ac)
Sản phẩm được quan tâm trong quá trình này thực sự là natri cacbonat, Na 2 CO 3 .
Thuộc tính
Tính chất vật lý và sự tinh tế
Nó là một chất rắn màu trắng, không mùi và hút ẩm. Xu hướng hấp thụ độ ẩm từ môi trường này là do tính cơ bản của các ion Ca2 +.
Tính cơ bản của loại nào: Lewis hay Bronsted? Từ Lewis, do thực tế là các loài tích cực có khả năng chấp nhận các điện tử. Những electron này được tặng, ví dụ, bởi các nguyên tử oxy của các phân tử nước.
Chất rắn hấp thụ độ ẩm đến mức hòa tan trong cùng loại nước làm ướt các tinh thể của nó. Khách sạn này được biết đến như là sự tinh tế.
Mật độ của nó là 2, 15 g / mL. Khi nó kết hợp nước vào cấu trúc của nó, tinh thể "nở ra", làm tăng thể tích của nó và do đó, giảm mật độ. Chỉ CaCl 2 · H 2 O phá vỡ xu hướng này, cho thấy mật độ cao hơn (2, 24 g / mL).
Trọng lượng phân tử của muối anhydride là khoảng 111 g / mol và đối với mỗi phân tử nước trong cấu trúc của nó, trọng lượng này tăng thêm 18 đơn vị.
Độ hòa tan
CaCl 2 rất hòa tan trong nước và trong một số dung môi phân cực, chẳng hạn như ethanol, axit axetic, metanol và các rượu khác.
Nhiệt hòa tan
Khi hòa tan trong nước, quá trình này tỏa nhiệt và do đó, làm ấm dung dịch và môi trường xung quanh.
Điều này là do phức chất nước ổn định các ion Ca2 + trong dung dịch ở mức độ lớn hơn so với tương tác tĩnh điện với các ion Cl-. Khi sản phẩm ổn định hơn, chất rắn giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt.
Phân hủy điện giải
Molten CaCl 2 có thể bị điện phân, một quá trình vật lý bao gồm việc tách hợp chất trong các nguyên tố của nó khỏi tác động của dòng điện. Trong trường hợp của muối này, các sản phẩm là canxi kim loại và clo dạng khí:
CaCl 2 (l) → Ca (s) + Cl 2 (g)
Các ion Ca2 + bị khử ở cực âm, còn các ion Cl- bị oxy hóa ở cực dương.
