Estrutura, Usos e Propriedades do Cloreto de Cálcio (CaCl2)

O cloreto de cálcio (CaCl₂₎ É um sal inorgânico composto de cálcio, metal alcalino-terroso e halogéneo de cloro. Nesse composto existem várias interações eletrostáticas que definem a aparência externa de seus cristais e o restante de suas propriedades físicas.

Além disso, é sempre acompanhado por moléculas de água, formando hidratos de fórmulas gerais CaCl₂· XH₂Ou, com x = 0, 1, 2, 4 e 6. Quando x = 0, o sal carece de água e é anidro, como indicado por sua fórmula química mencionada acima.

Na imagem superior, as porções sólidas de CaCl são ilustradas₂. Em condições de baixa umidade, é possível manter o sal anidro livre de água, embora sua tendência natural seja absorvê-lo até se dissolver (deliquescência).

Índice

• 1 fórmula
• 2 estrutura
  • 2.1 Geometria molecular e complexos aquosos de cálcio
• 3 usos
• 4 Como isso é feito?
• 5 Propriedades
  • 5.1 Propriedades físicas e deliquescência
  • 5.2 Solubilidade
  • 5.3 calor de dissolução
  • 5.4 Decomposição de eletrólitos
• 6 referências

Fórmula

Sua fórmula química é CaCl₂: Expresse isso para cada íon Ca²⁺ existem dois íons Cl^- que neutralizam a carga positiva. O cálcio metálico - do grupo 2 da tabela periódica (Becambara) - produz seus dois elétrons para cada átomo de cloro, elemento do grupo 17.

Estrutura

A estrutura do CaCl é ilustrada na imagem superior₂ anidrido. As esferas verdes correspondem aos íons Cl^-, enquanto branco para Ca ions²⁺. Essas esferas estão dispostas em um paralelepípedo, que nada mais é do que a célula unitária ortorrômbica dos cristais.

A estrutura pode dar a falsa ideia de que o cálcio predomina; No entanto, se mais repetições da célula unitária fossem reproduzidas, a maior abundância de esferas verdes seria clara: íons Cl^-.

Por outro lado, os íons Ca²⁺ Eles têm raios iônicos menores que os íons Cl^-. Isso porque, quando perdem elétrons, os núcleos dos átomos exercem uma força de atração maior nas camadas eletrônicas externas, o que reduz o raio iônico.

No caso de Cl^-, isso tem um elétron adicional que não pode ser atraído com a mesma força, aumentando seu raio iônico de acordo.

Geometria molecular e complexos de cálcio aquosos

No centro do paralelepípedo, o Ca²⁺ está rodeado por seis Cl^-. Quatro deles estão em um plano quadrado e os outros dois estão localizados perpendicularmente (as esferas verdes mais distantes da esfera branca).

Como resultado do arranjo desses íons, ao redor do Ca²⁺ um octaedro é "armado", atribuindo-lhe uma geometria molecular octaédrica.

Considerando como as esferas verdes estão dispostas, uma molécula de água pode substituir uma delas, o que ocorre com o CaCl₂· H₂Ou, possivelmente, no plano quadrado. Este fato modifica a estrutura cristalina e, como a água substitui as esferas verdes, o arranjo dos íons muda mais.

Quando todos os íons Cl^- são substituídos por moléculas de água, o hidrato de CaCl é formado₂· 6H₂O. Neste ponto, o octaedro é "aquoso" e as moléculas agora são capazes de interagir umas com as outras por ligações de hidrogênio (Ca²⁺ OH-H-OH₂).

Consecutivamente, o cálcio pode aceitar ainda mais moléculas de água sem alterar a relação estabelecida. Isso significa que o CaCl₂· 6H₂Ou pode adotar outras estruturas complexas, a ponto de serem consideradas polímeros cristalinos de cálcio e água.

No entanto, essas estruturas são menos estáveis ​​do que aquelas erigidas por interações eletrostáticas (Ca²⁺ e Cl^-) do sal anidro.

Usos

- Previne o congelamento de água durante o inverno. O cloreto de cálcio gera muito calor quando se dissolve e, quando a temperatura aumenta, o gelo derrete. Por este motivo, é utilizado para reduzir o risco de circulação de pessoas e veículos durante a estação fria.

- Ajuda a controlar a poeira em estradas não pavimentadas.

- Acelera a velocidade de secagem do concreto, uma vez que tenha sido derramado.

- líquidos de CaCl₂ aumentar a eficiência da perfuração para a extração de gás de seus depósitos subterrâneos, bem como de petróleo.

- É adicionado às piscinas para reduzir a erosão sofrida pelo concreto de suas paredes. O cálcio sedimentado cumpre esta função.

- Por se tratar de um sal higroscópico, o cloreto de cálcio pode ser utilizado como dessecante, podendo diminuir a umidade do ar que o circunda e, portanto, das substâncias em contato com esse ar.

- É utilizado como conservante em alguns alimentos, além de aditivo em vários deles, como bebidas energéticas utilizadas por atletas, queijos, cervejas, etc.

- Na prática médica também tem utilidade no tratamento da depressão causada por uma overdose de sulfato de magnésio, bem como no envenenamento por chumbo.

Como se faz?

As fontes naturais deste composto são as salmouras extraídas dos mares ou lagos.

No entanto, sua principal fonte vem do processo Solvay, no qual o calcário (CaCO)₃) sofre uma série de transformações até derivar no subproduto do cloreto de cálcio:

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

O produto de interesse neste processo é realmente carbonato de sódio, Na₂CO₃.

Propriedades

Propriedades físicas e deliquescência  

É um sólido branco, inodoro e higroscópico. Essa tendência de absorver umidade do ambiente é devida à basicidade dos íons Ca.²⁺.

A basicidade de que tipo: Lewis ou Bronsted? De Lewis, devido ao fato de que a espécie positiva é capaz de aceitar elétrons. Esses elétrons são doados, por exemplo, pelos átomos de oxigênio das moléculas de água.

O sólido absorve umidade ao grau de dissolução na mesma água que molha seus cristais. Essa propriedade é conhecida como deliquescência.

Sua densidade é de 2,15 g / mL. Ao incorporar água em sua estrutura, o cristal "dilata", aumentando seu volume e, conseqüentemente, diminuindo a densidade. Apenas CaCl₂· H₂Ou rompa com essa tendência, mostrando uma densidade maior (2,24 g / mL).

O peso molecular do sal anidrido é de aproximadamente 111 g / mol, e para cada molécula de água em sua estrutura esse peso aumenta 18 unidades.

Solubilidade

O CaCl₂ É muito solúvel em água e em alguns solventes polares, como etanol, ácido acético, metanol e outros álcoois.

Calor de dissolução

Quando dissolvido em água, o processo é exotérmico e, portanto, aquece a solução e seu entorno.

Isso porque o complexo aquoso estabiliza melhor os íons Ca²⁺ em solução que as interações eletrostáticas com íons Cl^-. Como o produto é mais estável, o sólido libera energia como calor.

Decomposição de eletrólitos

O CaCl₂ Molten pode ser submetido a eletrólise, processo físico que consiste na separação de um composto em seus elementos da ação de uma corrente elétrica. No caso deste sal, os produtos são cálcio metálico e cloro gasoso:

CaCl₂(l) → Ca (s) + Cl₂g)

Os íons Ca²⁺ são reduzidos no catodo, enquanto os íons Cl^- eles são oxidados no ânodo.

Referências

1. Lisa Williams (20 de dezembro de 2009). Estrada Gelada. [Figura] Obtido em 9 de abril de 2018, de: flickr.com
2. Wikipédia. (2018) Cloreto de cálcio. Retirado em 9 de abril de 2018, de: en.wikipedia.org
3. J. Mehl, D. Hicks, C. Toher, O. Levy, R. M. Hanson, G. L. W. Hart, e S. Curtarolo, The AFLOW Library of Crystallographic Prototypes: Parte 1, Comp. Mat. Sci. 136, S1-S828 (2017). (doi = 10.1016 / j.commatsci.2017.01.017)
4. Arrepio e Atkins. (2008). Química Inorgânica Em Os elementos do grupo 2. (Quarta edição, página 278). Mc Graw Hill.
5. PubChem. (2018) Cloreto De Cálcio. Retirado em 9 de abril de 2018, de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. OxyChem. Cloreto de Cálcio: Um Guia para Propriedades Físicas. Obtido em 9 de abril de 2018, de: oxy.com
7. Carole Ann. Usos Comuns do Cloreto de Cálcio. Obtido em 9 de abril de 2018, de: hunker.com