Cloreto de cálcio (CaCl2): estrutura, usos e propriedades

O cloreto de cálcio (CaCl 2) é um sal inorgânico composto de cálcio, de metal alcalino-terroso e cloro halogéneo. Nesse composto, existem várias interações eletrostáticas que definem a aparência externa de seus cristais e o restante de suas propriedades físicas.

Também é sempre acompanhado por moléculas de água, formando hidratos de fórmulas gerais CaCl 2 · xH 2 O, com x = 0, 1, 2, 4 e 6. Quando x = 0, o sal carece de água e é anidro, como Indica sua fórmula química mencionada acima.

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Porções sólidas de CaCl 2 são ilustradas na imagem acima . Em condições de baixa umidade, é possível manter o sal anidro livre de água, embora sua tendência natural seja absorvê-lo até a dissolução (delicuescência).

Formula

Sua fórmula química é CaCl 2 : expressa que para cada íon Ca 2+ existem dois íons Cl que neutralizam a carga positiva. O metal de cálcio – do grupo 2 da tabela periódica (Sr. Becambara) – produz seus dois elétrons para cada átomo de cloro, elemento do grupo 17.

Estrutura

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Na imagem acima é ilustrada a estrutura de CaCl 2 anidrido. As esferas verdes correspondem aos íons Cl , enquanto as esferas brancas aos íons Ca 2+ . 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 de célula unitária para reproduzir abriria maior abundância de áreas verdes: os íons Cl .

Por outro lado, os íons Ca 2+ têm raios iônicos menores que os íons Cl . Isso ocorre porque, quando eles perdem elétrons, os núcleos dos átomos exercem maior força de atração nas camadas eletrônicas externas, o que reduz o raio iônico.

No caso do Cl , ele possui um elétron adicional que não pode ser atraído com a mesma força, aumentando seu raio iônico.

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Geometria molecular e complexos aquosos de cálcio

No centro do paralelepípedo, o Ca 2+ é cercado por seis Cl . Quatro deles estão em um plano quadrado e os outros dois estão localizados perpendicularmente (as esferas verdes mais afastadas da esfera branca).

Como resultado do arranjo desses íons, em torno do Ca2 + um “octaedro” é “armado”, atribuindo-lhe uma geometria molecular octaédrica.

Considerando-se como não são áreas verdes, uma molécula de água pode substituir um destes, o qual ocorre com CaCl 2 ? H 2 O, possivelmente plano quadrado. Esse fato modifica a estrutura cristalina e, à medida que a água substitui as esferas verdes, o arranjo dos íons muda ainda mais.

Quando todos os iões Cl são substituídas por moléculas de água, o hidrato forma de CaCl 2 .6H 2 O. Neste ponto, o octaedro é “aquosa” e as moléculas são agora capazes de interagir entre si por ligações de hidrogénio (Ca 2+ OH-OH-H 2 ).

Consecutivamente, o cálcio pode aceitar ainda mais moléculas de água sem alterar a proporção estabelecida. Isso significa que o CaCl 2 · 6H 2 O pode adotar outras estruturas complexas, a ponto de serem considerados polímeros cristalinos de cálcio e água.

No entanto, essas estruturas são menos estáveis ​​do que as erguidas pelas interações eletrostáticas (Ca 2+ e Cl ) do sal anidro.

Usos

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– Evita o congelamento da água durante o inverno. O cloreto de cálcio gera muito calor quando dissolvido e, à medida que a temperatura aumenta, o gelo derrete. Por esse motivo, é usado 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 depois de derramado.

– Os líquidos CaCl 2 aumentam a eficiência da perfuração para extração de gás de tanques subterrâneos, bem como óleo.

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

– Por ser um sal higroscópico, o cloreto de cálcio pode ser usado como dissecador, o que pode reduzir a umidade do ar circundante e, portanto, das substâncias em contato com esse ar.

– É usado como conservante em alguns alimentos, bem como aditivo em vários alimentos, como bebidas energéticas usadas por atletas, queijos, cervejas, etc.

– Na prática médica, também é útil 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 salmouras extraídas dos mares ou lagos.

No entanto, sua principal fonte vem do processo Solvay, no qual o calcário (CaCO 3 ) passa por uma série de transformações até que o subproduto do cloreto de cálcio seja derivado:

2NaCl (aq) + CaCO 3 (s) <=> de Na 2 CO 3 (s) + CaCl 2 (aq)

O produto de interesse nesse processo é, na verdade, carbonato de sódio, Na 2 CO 3 .

Propriedades

Propriedades físicas e deliquescência

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

Basicidade de que tipo: Lewis ou Bronsted? De Lewis, devido ao fato de que as espécies positivas são capazes de aceitar elétrons. Esses elétrons são doados, por exemplo, pelos átomos de oxigênio das moléculas de água.

O sólido absorve a umidade a ponto de se dissolver na mesma água que umedece seus cristais. Essa propriedade é conhecida como deliquescência.

Sua densidade é de 2,15 g / mL. Ao incorporar a água em sua estrutura, o cristal “dilata”, aumentando seu volume e, consequentemente, diminuindo a densidade. Apenas CaCl 2 ? H 2 O quebras com esta tendência, mostrando uma densidade mais elevada (2,24 g / mL).

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

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Solubilidade

O CaCl 2 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 seus arredores.

Isso ocorre porque o complexo aquoso estabiliza os íons Ca 2+ em solução melhor do que as interações eletrostáticas com os íons Cl . Como o produto é mais estável, o sólido libera energia na forma de calor.

Decomposição eletrolítica

O CaCl 2 fundido pode ser submetido a eletrólise, um processo físico que envolve a 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:

CaCl 2 (l) → Ca (s) + Cl 2 (g)

Os iões Ca 2+ são reduzidos no cátodo, enquanto que os iões Cl são oxidadas no ânodo.

Referências

  1. Lisa Williams (20 de dezembro de 2009). Estrada gelada [Figura]. Retirado em 9 de abril de 2018, de: flickr.com
  2. Wikipedia (2018). Cloreto de cálcio Recuperado em 9 de abril de 2018, de: en.wikipedia.org
  3. J. Mehl, D. Hicks, C. Toher, O. Levy, RM Hanson, GLW Hart e S. Curtarolo, Biblioteca AFLOW de Protótipos Cristalográficos: Parte 1, Comp. Mat. Sci. 136, S1-S828 (2017). (doi = 10.1016 / j.commatsci.2017.01.017)
  4. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica In Elements of group 2. (Quarta edição., P. 278). Mc Graw Hill
  5. PubChem (2018). Cloreto de Cálcio. Recuperado em 9 de abril de 2018, de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  6. OxyChem Cloreto de cálcio: Um guia para propriedades físicas. Recuperado em 09 de abril de 2018, de: oxy.com
  7. Carole Ann Usos comuns de cloreto de cálcio. Recuperado em 09 de abril de 2018, de: hunker.com

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