Хлорид кальция: свойства и применение

Введение

Химическое соединение

Хлорид кальция — это неорганическое соединение, соль с химической формулой CaCl2. При комнатной температуре это белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Его можно получить путем нейтрализации соляной кислоты гидроксидом кальция. Хлорид кальция обычно встречается в виде гидратированного твердого вещества с общей формулой CaCl2⋅nH2O, где n = 0, 1, 2, 4 и 6. Эти соединения в основном используются для борьбы с обледенением и подавления пыли. Поскольку безводная соль гигроскопична и легко поглощает влагу из воздуха, она используется в качестве осушителя.

История

Хлорид кальция, по-видимому, был открыт в XV веке, но должного изучения не получил до XVIII века. Исторически его называли "фиксированным нашатырём" (sal ammoniacum fixum), поскольку он синтезировался при дистилляции хлорида аммония с известью и был нелетучим (в то время как последний, казалось, возгонялся); в более позднее время (XVIII-XIX века) его называли "муриатом извести" (murias calcis, calcaria muriatica).

Обезледенение и опускание до точки замерзания

Снижая температуру замерзания воды, хлорид кальция используется для предотвращения образования льда и для борьбы с обледенением. Это применение является основным потребителем хлорида кальция. Хлорид кальция относительно безвреден для растений и почвы. В качестве средства против обледенения он значительно эффективнее хлорида натрия при более низких температурах. При использовании для этих целей он обычно поставляется в виде небольших белых гранул диаметром несколько миллиметров, называемых приллами. Растворы хлорида кальция способны предотвращать замерзание при температурах до −52 °C (−62 °F), что делает его идеальным для заполнения шин сельскохозяйственной техники в качестве жидкого балласта, улучшая сцепление в холодном климате. Он также применяется в бытовых и промышленных химических осушителях воздуха.

Покрытие дорог

Второе по величине применение хлорида кальция основано на его гигроскопических свойствах и липкости его гидратов; хлорид кальция обладает высокой гигроскопичностью, а его гидратация – экзотермический процесс. Концентрированный раствор поддерживает жидкий слой на поверхности грунтовых дорог, подавляя образование пыли. Он удерживает мелкие частицы пыли на дороге, создавая амортизирующий слой. Если эти частицы разлетаются, крупный щебень начинает сдвигаться, и дорога разрушается. Использование хлорида кальция снижает потребность в грейдировании до 50% и потребность в подсыпке – до 80%.

Лабораторные и связанные с ними операции по сушке

Сушильные трубки часто заполняют хлоридом кальция. Ламинарию сушат хлоридом кальция для использования в производстве карбоната натрия. Безводный хлорид кальция одобрен FDA в качестве вспомогательного упаковочного материала для обеспечения сухости (CPG 7117.02). Гидратированную соль можно высушить для повторного использования, но при быстром нагревании она растворится в собственной кристаллизационной воде и при охлаждении образует твердое, аморфное вещество.

Другие применения

Хлорид кальция используется в бетонных смесях для ускорения начального схватывания, но ионы хлорида приводят к коррозии стальной арматуры, поэтому его не следует использовать в железобетоне. Безводная форма хлорида кальция также может использоваться для этой цели и позволяет оценить содержание влаги в бетоне. Хлорид кальция входит в состав пластиков и огнетушителей, используется в доменных печах в качестве добавки для предотвращения налипания (слеживания и адгезии материалов, препятствующих опусканию шихты), а также в кондиционерах для белья в качестве разбавителя. Экзотермическое растворение хлорида кальция применяется в самонагревающихся банках и грелках. Хлорид кальция используется для повышения жесткости воды при обслуживании воды в гидромассажных ваннах, так как недостаточно жесткая вода может вызывать коррозию и образование пены. В нефтяной промышленности хлорид кальция применяется для увеличения плотности рассолов, свободных от твердых частиц. Он также используется для ингибирования набухания глин в водной фазе инвертных эмульсионных буровых растворов. CaCl2 выступает в качестве флюса, снижая температуру плавления, в процессе Дэви для промышленного производства металлического натрия посредством электролиза расплавленного NaCl. Хлорид кальция также используется в производстве активированного угля. Хлорид кальция может быть использован для осаждения ионов фторида из воды в виде нерастворимого CaF2. Хлорид кальция также является компонентом керамических шликеров. Он удерживает частицы глины во взвешенном состоянии, облегчая использование в различных методах литья в формы. Дигидрат хлорида кальция (20% по весу), растворенный в этаноле (95% об.), использовался в качестве стерилизатора для самцов животных. Раствор вводится в яички животного. В течение месяца некроз ткани яичек приводит к стерилизации. Колумбийские производители кокаина импортируют тонны хлорида кальция для регенерации растворителей, включенных в Красный список INCB и находящихся под более строгим контролем.

Поток редукции металла

Аналогичным образом, CaCl2 используется в качестве флюса и электролита в процессе электролиза FFC Cambridge для производства титана, обеспечивая надлежащий обмен ионами кальция и кислорода между электродами.

Медицинское применение

Инфузии хлорида кальция могут применяться в качестве внутривенной терапии для профилактики гипокальциемии.

Опасности

Хотя соль нетоксична в небольших количествах во влажном состоянии, сильно гигроскопичные свойства безводного хлорида кальция представляют определенную опасность. Он может вызывать раздражение, высушивая влажную кожу. Твердый хлорид кальция растворяется с выделением тепла, и при проглатывании могут возникнуть ожоги во рту и пищеводе. Попадание внутрь концентрированных растворов или твердых продуктов может вызвать раздражение или язву желудочно-кишечного тракта. Употребление хлорида кальция может привести к гиперкальциемии.

Подготовка

В большинстве стран мира хлорид кальция получают из известняка как побочный продукт процесса Сольве, который описывается следующей суммарной реакцией: В США основная часть хлорида кальция получается путем очистки рассола. Как и большинство товарных солей, он обычно содержит следовые количества других катионов щелочных и щелочноземельных металлов (групп 1 и 2) и других анионов галогенов (группы 17). Также известен природный гидрат – гиарит, являющийся тетрагидратом.