Struktura chlorku wapnia (CaCl2), zastosowania i właściwości



The chlorek wapnia (CaCl2) 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· XH2Lub, przy x = 0, 1, 2, 4 i 6. Gdy x = 0, sól nie ma wody i jest bezwodna, jak wskazano we wspomnianym wyżej wzorze chemicznym.

Na górnym obrazie zilustrowano stałe części CaCl2. 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).

 

Indeks

  • 1 Formuła
  • 2 Struktura
    • 2.1 Geometria molekularna i wodne kompleksy wapnia
  • 3 zastosowania
  • 4 Jak to się robi??
  • 5 Właściwości
    • 5.1 Właściwości fizyczne i rozpływanie się  
    • 5.2 Rozpuszczalność
    • 5.3 Ciepło rozpuszczania
    • 5.4 Rozkład elektrolitu
  • 6 referencji

Formuła

Jego wzór chemiczny to CaCl2: Wyraź to dla każdego jonu Ca.2+ istnieją dwa jony Cl- to neutralizuje ładunek dodatni. Wapń metaliczny - z grupy 2 układu okresowego (Mr. Becambara) - daje dwa elektrony każdemu atomowi chloru, elementowi grupy 17.

Struktura

Struktura CaCl jest zilustrowana na górnym obrazie2 bezwodnik. Zielone kule odpowiadają jonom Cl-, białe do jonów Ca.2+. Sfery te są ułożone w równoległościan, który jest nie więcej niż rombowa jednolita komórka kryształów.

Struktura może dawać fałszywy pogląd, że wapń dominuje; jednakże, gdyby odtworzono więcej powtórzeń komórki elementarnej, większa obfitość zielonych sfer byłaby czysta: jony Cl-.

Z drugiej strony, jony Ca.2+ 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, zwiększając w ten sposób 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 są ustawione prostopadle (zielone kule dalej od białej kuli).

W wyniku ułożenia tych jonów wokół Ca2+ ośmiościan jest „uzbrojony”, przypisując w ten sposób oktaedryczną geometrię molekularną.

Biorąc pod uwagę rozmieszczenie zielonych sfer, cząsteczka wody może zastąpić jedną z nich, co występuje w CaCl2· H2Lub ewentualnie w płaszczyźnie kwadratowej. Fakt ten modyfikuje strukturę krystaliczną, a ponieważ woda zastępuje zielone kule, zmienia się układ jonów.

Kiedy wszystkie jony Cl- są zastępowane przez cząsteczki wody, tworzy się hydrat CaCl2· 6H2O. 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 CaCl2· 6H2Lub może przyjąć inne złożone struktury, do tego stopnia, że ​​są uważane za krystaliczne polimery wapnia i wody.

Jednak struktury te są mniej stabilne niż te powstałe w wyniku oddziaływań elektrostatycznych (Ca2+ i Cl-) soli bezwodnej.

Używa

- Unikaj zamrażania wody zimą. 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.

- Ciecze CaCl2 zwiększyć efektywność wiercenia w celu wydobycia gazu z jego podziemnych złóż, a także ropy naftowej.

- 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 otaczającego go powietrza, 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 serię transformacji, dopóki nie powstanie w produkcie ubocznym chlorku wapnia:

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

Interesującym produktem w tym procesie jest 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 Ca.2+.

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 CaCl2· H2Lub zerwij z tym trendem, 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

CaCl2 Jest bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie i niektórych polarnych rozpuszczalnikach, takich jak etanol, kwas octowy, metanol i inne alkohole.

Ciepło rozpuszczania

Proces rozpuszczania w wodzie jest egzotermiczny i dlatego ogrzewa roztwór i jego otoczenie.

Dzieje się tak, ponieważ wodny kompleks lepiej stabilizuje jony Ca.2+ w roztworze oddziaływań elektrostatycznych z jonami Cl-. Ponieważ produkt jest bardziej stabilny, ciało stałe uwalnia energię w postaci ciepła.

Rozkład elektrolitu

CaCl2 Stopiony można poddać 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:

CaCl2(l) → Ca (s) + Cl2(g)

Jony Ca.2+ są redukowane na katodzie, podczas gdy jony Cl- są utlenione na anodzie.

Referencje

  1. Lisa Williams (20 grudnia 2009 r.). Icy Road. [Rysunek] Pobrane 9 kwietnia 2018 r. Z: flickr.com
  2. Wikipedia. (2018). Chlorek wapnia. Pobrane 9 kwietnia 2018 r. Z: en.wikipedia.org
  3. J. Mehl, D. Hicks, C. Toher, O. Levy, R. M. Hanson, G. L.W. Hart i S. Curtarolo, The AFLOW Library of Crystallographic Prototypes: Część 1, komp. Mat. Sci. 136, S1-S828 (2017). (doi = 10.1016 / j.commatsci.2017.01.017)
  4. Shiver i Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna W Elementy grupy 2. (Czwarta edycja., Strona 278). Mc Graw Hill.
  5. PubChem. (2018). Chlorek wapnia. Pobrane 9 kwietnia 2018 r. Z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  6. OxyChem. Chlorek wapnia: przewodnik po właściwościach fizycznych. Pobrane 9 kwietnia 2018 r. Z: oxy.com
  7. Carole Ann. Powszechne zastosowania chlorku wapnia. Pobrane 9 kwietnia 2018 r. Z: hunker.com