Кальций хлориді: қасиеттері және қолданылуы

Кіріспе

Химиялық қосылыс

Кальций хлориді – бейорганикалық қосылыс, химиялық формуласы CaCl2 болатын тұз. Бұл бөлме температурасында ақ кристалды қатты зат және суда өте жақсы ериді. Оны тұз қышқылын кальций гидроксидімен нейтралдау арқылы алуға болады. Кальций хлориді көбінесе жалпы формуласы CaCl2*nH2O, мұндағы n = 0, 1, 2, 4 және 6 болатын гидратталған қатты күйде кездеседі. Бұл қосылыстар негізінен мұзды еріту және шаңды басу үшін қолданылады. Сусыз тұз гигроскопиялық және деликасцентті болғандықтан, ол кептіргіш ретінде пайдаланылады.

Тарих

Кальций хлориді алғаш рет 15 ғасырда ашылған, бірақ 18 ғасырға дейін толыққанды зерттелмеген. Тарихи тұрғыдан ол "бекітілген аммиак тұзы" (sal ammoniacum fixum) деп аталған, себебі аммоний хлоридін әкпен дистилляциялау арқылы синтезделген және ұшпайтын (ал бұл тұздың көріне сублимделетіні сезілген); көбірек заманауи кезеңде (18-19 ғасырларда) ол "әктің муриаты" (murias calcis, calcaria muriatica) деп аталды.

Мұзсыздандыру және мұздату нүктесі

Судың тоңазу температурасын төмендету арқылы кальций хлориді мұздың пайда болуын алдын алады және мұзды ерітуге қолданылады. Осы мақсатта қолданылуы кальций хлоридінің ең көп мөлшерін пайдалануға алып келеді. Кальций хлориді өсімдіктер мен топыраққа салыстырмалы түрде зиянсыз. Мұзды кетіру құралы ретінде, ол натрий хлоридіне қарағанда төмен температурада әлдеқайда тиімді. Бұл мақсат үшін таратылғанда, ол әдетте бірнеше миллиметр диаметріндегі ұсақ, ақ шарлар түрінде болады, олар "прилл" деп аталады. Кальций хлоридінің ерітінділері -52°C (-62°F) дейін температурада тоңазуды болдырмайды, бұл оны ауыл шаруашылығы техникасының шиналарын сұйық балласт ретінде толтыруға өте қолайлы етеді, соның арқасында суық климатта жақсырақ ұстауға мүмкіндік береді. Ол сондай-ақ тұрмыстық және өнеркәсіптік химиялық ауа ылғалдығын төмендетуге арналған құрылстарда қолданылады.

Жолдың беті

Кальций хлоридінің екінші басты қолданылуы оның гигроскопиялық қасиеттері мен гидраттарының жабысқақтығын пайдаланады; кальций хлориді жоғары гигроскопиялық және оның гидратациясы экзотермиялық процесс болып табылады. Концентрацияланған ерітінді топырақты жолдардың бетінде сұйық қабатты сақтап, шаңның пайда болуын басады. Ол жолдағы ұсақ шаң бөлшектерін ұстап, серпімді қабатты қамтамасыз етеді. Егер осы бөлшектер желмен шашырап кетсе, ірі құмдар жылжи бастап, жолдың бұзылуына әкеледі. Кальций хлоридін қолдану жолдың тегістеу жұмыстарын 50%-ға дейін, ал материалдармен толтыру қажеттілігін 80%-ға дейін азайтады.

Зертханалық және оған байланысты кептіру жұмыстары

Кептіру түтіктері көбінесе кальций хлоридімен толтырылады. Кельп натрий карбонатын өндіру үшін кальций хлоридімен кептіріледі. Сусыз кальций хлориді FDA-ның құрғақтықты қамтамасыз ететін қаптамаға көмектесу құралы ретінде мақұлдаған (CPG 7117.02). Гидратталған тұзды қайта пайдалану үшін кептіруге болады, бірақ оны тез қыздырса, гидратациялық суында еріп, салқындағанда қатты, біріккен қатты зат түзеді.

Басқа қолданбалар

Кальций хлориді бетон қоспаларында бастапқы бекітілуді жеделдету үшін қолданылады, бірақ хлорид иондары болат арматураның коррозиясына әкеледі, сондықтан оны темірбетон құрылыстарында қолдануға болмайды. Бұл мақсатта кальций хлоридінің сусыз түрін де қолдануға болады және ол бетонның ылғалдылығын анықтауға көмектеседі. Кальций хлориді пластиктерге, өрт сөндіргіштерге, доменді пештерде эшафолдты (пеш зарядтамасының түсуіне кедергі келтіретін материалдардың бірігіп, жабысуы) басқаруға арналған қоспа ретінде және мата жұмсартқыш ретінде қолданылады. Кальций хлоридінің экзотермиялық еріуі өздігінен жылытатын банкалар мен жылыту төсемдерінде пайдаланылады. Кальций хлориді ыстық ванна суын күтіп ұстау үшін судың қатаюын қамтамасыз етеді, себебі жеткілікті қатайтылмаған су коррозияға және көпіршік пайда болуға себеп болуы мүмкін. Мұнай өнеркәсібінде кальций хлориді қатты заттардан тазартылған тұздықтардың тығыздығын арттыру үшін қолданылады. Сонымен қатар, ол инвертті эмульсиялы бұрғылау сұйықтықтарының су фазасындағы балшықтың ісінуін тежеуге қолданылады. CaCl2 ағынды материал ретінде әрекет етеді, балқу температурасын төмендетеді, және эритілген NaCl электролизі арқылы натрий металлын өндіруге арналған Дэйви процесінде қолданылады. Кальций хлориді белсендірілген көмір өндірісінде де қолданылады. Кальций хлориді судағы фторид иондарын CaF2 түрінде тұнбаға түсіру үшін қолданылуы мүмкін. Кальций хлориді керамикалық сырлау материалдарының құрамында да қолданылады. Ол саз бөлшектерін суспензияда ұстайды, олар ерітіндіде жүзіп, түрлі сырлау техникаларын қолдануды жеңілдетеді. Этанолда (95% спирттілік) ерітілген кальций хлориді дигидратының 20% салмақтық ерітіндісі еркек жануарларды стерильдеу үшін қолданылған. Ерітінді жануардың ұрығына инъекцияланады. Бір ай ішінде ұрық тінінің некрозы стерилизацияға әкеледі. Колумбиядағы кокаин өндірушілер INCB Қызыл тізіміне енген және қатаң бақылаудағы еріткіштерді қайта өңдеу үшін тонналап кальций хлориді импорттайды.

Металлдың редукциялық ағыны

Сол сияқты, CaCl2 титан өндірісі үшін FFC Кембридж электролиз процесінде флюс және электролит ретінде қолданылады, онда ол электродтар арасында кальций және оттегі иондарының қалыпты алмасуын қамтамасыз етеді.

Медициналық қолдану

Кальций хлоридінің инфузиясы гипокальциемияны болдырмау үшін көктамырға тамызылатын терапия ретінде қолданылуы мүмкін.

Қауіптер

Тұз ылғалды жағдайда шағын мөлшерде зиянды болмаса да, сусызданған кальций хлоридінің күшті гигроскопиялық қасиеттері белгілі бір қауіптер тудырады. Ол ылғалды теріні құрғатып, тітіркендіруге болады. Қатты кальций хлориді жылу бөліп ериді, ал жұтқанда ауыз және қыртқыққа күйік тиюі мүмкін. Концентрацияланған ерітінділерді немесе қатты өнімдерді ішке қабылдау асқазан-ішек жолының тітіркенуіне немесе ойық жараға әкелуі мүмкін. Кальций хлоридін пайдалану гиперкальциемияға соқтыруы мүмкін.

Дайындық

Әлемнің көп бөлігінде кальций хлориді әктастан, Сүлеймен процесінің қосалқы өнімі ретінде алынады, бұл процесс төмендегі жалқы реакция бойынша жүзеге асырылады: АҚШ-та кальций хлориді көбінесе тұздықтан тазарту арқылы өндіріледі. Басқа көптеген тауарлық тұз өнімдеріндей, сілті металдары мен сілкінді металдарынан (1 және 2-топтар) шамалы мөлшерде басқа катиондар, ал галогендерден (17-топ) басқа аниондар кездесуі мүмкін. Тағы бір табиғи гидрат – гиарит, ол тетрагидрат болып табылады.