Structure, utilisations et propriétés du chlorure de calcium (CaCl2)

Le chlorure de calcium (CaCl₂₎ C'est un sel inorganique composé de calcium, de métal alcalino-terreux et de chlore halogène. Dans ce composé, il y a plusieurs interactions électrostatiques qui définissent l'apparence externe de ses cristaux et le reste de leurs propriétés physiques.

En outre, il est toujours accompagné de molécules d'eau, formant des hydrates de formules générales CaCl₂· XH₂Ou, avec x = 0, 1, 2, 4 et 6. Lorsque x = 0, le sel manque d'eau et est anhydre, comme l'indique sa formule chimique mentionnée ci-dessus.

Dans l'image supérieure, des portions solides de CaCl sont illustrées₂. Dans des conditions de faible humidité, il est possible de garder le sel anhydre exempt d'eau, bien que sa tendance naturelle soit de l'absorber jusqu'à ce qu'il se dissolve (déliquescence).

Index

• 1 formule
• 2 structure
  • 2.1 Géométrie moléculaire et complexes calciques aqueux
• 3 utilisations
• 4 Comment ça se passe?
• 5 propriétés
  • 5.1 Propriétés physiques et déliquescence
  • 5.2 Solubilité
  • 5.3 chaleur de dissolution
  • 5.4 Décomposition de l'électrolyte
• 6 références

Formule

Sa formule chimique est CaCl₂: Exprimez cela pour chaque Ca ion²⁺ il y a deux ions Cl^- qui neutralisent la charge positive. Le calcium métallique - du groupe 2 du tableau périodique (M. Becambara) - cède ses deux électrons à chaque atome de chlore, élément du groupe 17.

Structure

La structure de CaCl est illustrée dans l'image supérieure₂ anhydride. Les sphères vertes correspondent aux ions Cl^-, tandis que blanc aux ions Ca²⁺. Ces sphères sont disposées en parallélépipède, qui n'est autre que la cellule unitaire orthorhombique des cristaux.

La structure peut donner la fausse idée que le calcium prédomine; Cependant, si plus de répétitions de la cellule unitaire étaient reproduites, la plus grande abondance de sphères vertes serait claire: les ions Cl^-.

Par contre, les ions Ca²⁺ Ils ont des rayons ioniques plus petits que les ions Cl^-. En effet, lorsqu'ils perdent des électrons, les noyaux des atomes exercent une plus grande force d'attraction sur les couches électroniques externes, ce qui réduit le rayon ionique.

Dans le cas de Cl^-, ceci a un électron supplémentaire qui ne peut pas être attiré avec la même force, augmentant son rayon ionique en conséquence.

Géométrie moléculaire et complexes de calcium aqueux

Au centre du parallélépipède le Ca²⁺ est entouré de six cl^-. Quatre d'entre eux se trouvent dans un plan carré et les deux autres sont situés perpendiculairement (les sphères vertes sont plus éloignées de la sphère blanche).

En raison de la disposition de ces ions, autour du Ca²⁺ un octaèdre est "armé", lui attribuant une géométrie moléculaire octaédrique.

Compte tenu de la disposition des sphères vertes, une molécule d'eau peut en remplacer une qui se produit avec le CaCl₂· H₂Ou, éventuellement dans le plan carré. Ce fait modifie la structure cristalline et, à mesure que l'eau remplace les sphères vertes, la disposition des ions change davantage.

Quand tous les ions Cl^- sont remplacés par des molécules d'eau, l'hydrate de CaCl se forme₂· 6H₂O. À ce stade, l'octaèdre est "aqueux" et les molécules sont maintenant capables d'interagir entre elles par des liaisons hydrogène (Ca²⁺ OH-H-OH₂).

Consécutivement, le calcium peut accepter encore plus de molécules d'eau sans modifier le rapport établi. Cela signifie que CaCl₂· 6H₂Ou il peut adopter d'autres structures complexes, au point d'être considérées comme des polymères cristallins de calcium et d'eau.

Cependant, ces structures sont moins stables que celles érigées par les interactions électrostatiques (Ca²⁺ et Cl^-) du sel anhydre.

Utilise

- Empêche le gel de l'eau en hiver. Le chlorure de calcium génère beaucoup de chaleur lorsqu'il se dissout et, à mesure que la température augmente, la glace fond. Pour cette raison, il est utilisé pour réduire le risque de circulation des personnes et des véhicules pendant la saison froide.

- Aide à contrôler la poussière sur les routes non pavées.

- Accélère la vitesse de séchage du béton une fois versé.

- liquides CaCl₂ augmenter l'efficacité du forage pour l'extraction du gaz de ses gisements souterrains, ainsi que celui du pétrole.

- Il est ajouté aux piscines pour réduire l'érosion subie par le béton de ses murs. Le calcium sédimenté remplit cette fonction.

- Parce qu’il s’agit d’un sel hygroscopique, le chlorure de calcium peut être utilisé en tant que dessicant, ce qui permet de réduire l’humidité de l’air qui l’entoure et, par conséquent, les substances en contact avec cet air.

- Il est utilisé comme conservateur dans certains aliments, ainsi que comme additif dans plusieurs d'entre eux, comme les boissons énergisantes utilisées par les athlètes, les fromages, les bières, etc.

- Dans la pratique médicale, a également une utilité dans le traitement de la dépression causée par une surdose de sulfate de magnésium, ainsi que dans le saturnisme.

Comment ça se fait?

Les sources naturelles de ce composé sont les saumures extraites des mers ou des lacs.

Cependant, sa principale source provient du procédé Solvay, dans lequel le calcaire (CaCO)₃) subit une série de transformations jusqu'à ce qu'il dérive dans le sous-produit du chlorure de calcium:

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

Le produit d'intérêt dans ce processus est en fait le carbonate de sodium, Na₂CO₃.

Propriétés

Propriétés physiques et déliquescence  

C'est un solide blanc, inodore et hygroscopique. Cette tendance à absorber l'humidité de l'environnement est due à la basicité des ions Ca.²⁺.

Basicité de quel genre: Lewis ou Bronsted? De Lewis, du fait que l’espèce positive est capable d’accepter des électrons. Ces électrons sont donnés, par exemple, par les atomes d'oxygène des molécules d'eau.

Le solide absorbe l'humidité au point de se dissoudre dans la même eau qui mouille ses cristaux. Cette propriété est connue sous le nom de déliquescence.

Sa densité est de 2,15 g / ml. En incorporant de l'eau dans sa structure, le cristal "se dilate", ce qui augmente son volume et, par conséquent, sa densité diminue. CaCl seulement₂· H₂Ou rompre avec cette tendance, montrant une densité plus élevée (2,24 g / ml).

Le poids moléculaire du sel d'anhydride est d'environ 111 g / mol et pour chaque molécule d'eau dans sa structure, ce poids augmente de 18 unités.

Solubilité

Le caCl₂ Il est très soluble dans l'eau et dans certains solvants polaires, tels que l'éthanol, l'acide acétique, le méthanol et d'autres alcools.

Chaleur de dissolution

Lorsqu'il est dissous dans l'eau, le processus est exothermique et, par conséquent, réchauffe la solution et son environnement.

C'est parce que le complexe aqueux stabilise mieux les ions Ca²⁺ en solution que les interactions électrostatiques avec les ions Cl^-. Le produit étant plus stable, le solide libère de l'énergie sous forme de chaleur.

Décomposition de l'électrolyte

Le caCl₂ Le fondu peut être soumis à l'électrolyse, procédé physique qui consiste à séparer un composé de ses éléments de l'action d'un courant électrique. Dans le cas de ce sel, les produits sont le calcium métallique et le chlore gazeux:

CaCl₂(l) → Ca (s) + Cl₂g)

Les ions ca²⁺ sont réduits à la cathode, tandis que les ions Cl^- ils sont oxydés à l'anode.

Références

1. Lisa Williams (20 décembre 2009). Route glacée. [Figure] Extrait le 9 avril 2018 de: flickr.com
2. Wikipedia. (2018). Chlorure de calcium. Récupéré le 9 avril 2018 de: en.wikipedia.org
3. J. Mehl, D. Hicks, C. Toher, O. Levy, R. M. Hanson, G. L.W. Hart et S. Curtarolo, La bibliothèque des prototypes cristallographiques AFLOW: Partie 1, Comp. Mat. Sci 136, S1-S828 (2017). (doi = 10.1016 / j.commatsci.2017.01.017)
4. Shiver & Atkins. (2008). Chimie inorganique Dans Les éléments du groupe 2. (Quatrième édition, page 278). Mc Graw Hill.
5. PubChem. (2018). Chlorure de calcium. Récupéré le 9 avril 2018 de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. OxyChem. Chlorure de calcium: Guide des propriétés physiques. Récupéré le 9 avril 2018 de: oxy.com
7. Carole Ann. Utilisations courantes du chlorure de calcium. Récupéré le 9 avril 2018 de: hunker.com