氯化钙的性质、结构和应用

目录:化学式结构分子几何构型和含水钙化合物应用如何制备属性物理特性溶解度热溶解电解分解氯化钙(CaCl2)是由钙、碱土金属和氯卤组成的一种无机盐

氯化钙的性质、结构和应用

目录:

化学式结构分子几何构型和含水钙化合物应用如何制备属性物理特性溶解度热溶解电解分解

氯化钙(CaCl2)是由钙、碱土金属和氯卤组成的一种无机盐。在这种化合物中,有几种静电相互作用,它们决定了晶体的外观和其他物理性质。

同样,它总是伴随着水分子,形成通用公式CaCl2XH2Or的水合物,x = 0, 1, 2, 4和6。当x = 0时,盐为无水,由上面的化学式表示。

CaCl的实线部分如图2所示。在低湿度的条件下,可以保持无水盐不沾水,尽管它的自然趋势是吸收它,直到它溶解(潮解)。

化学式

它的化学式是CaCl2:表示每一个Ca2+对应两个Cl离子,Cl离子中和了正电荷。元素周期表中第2族的金属钙把它的两个电子给了第17族元素氯原子。

结构

在上图中,CaCl的结构是由酸酐构成的。绿色的球对应Cl离子,而白色的球对应Ca离子。这些球体排列成平行六面体,也就是晶体的正交单元。

这种结构可能会给人以钙为主的错误观念;然而,如果单位细胞的重复次数越多,绿色球体的丰度就越高:Cl离子。

另一方面,Ca离子的离子半径小于Cl离子。这是因为,当它们失去电子时,原子核对外层电子壳层施加更大的吸引力,从而减小了离子半径。

在Cl – 的情况下,它有一个额外的电子,不能被同样的力吸引,因此增加了它的离子半径。

分子几何构型和含水钙化合物

在平行六面体的中心,Ca2+被6个Cl -包围。其中四个位于一个方形平面上,另外两个垂直放置(绿色的球离白色的球最远)。

由于这些离子的排列,在Ca2+周围“组装”了一个八面体,因此它被分配为一个八面体分子几何结构。

考虑到绿色球体的排列方式,一个水分子可以取代其中的一个,这发生在cacl2或者在正方形平面上。这一事实改变了晶体结构,当水取代绿色球体时,离子的排列就会发生更多的变化。

当所有Cl离子-被水分子取代时,形成水合CaCl26H2O。在这一点上,八面体是“水”的,分子现在可以通过氢键(Ca2+ OH-H-OH2)相互作用。

因此,钙可以在不改变既定比例的情况下接受更多的水分子。这意味着CaCl26H2Or可以采用其它复杂的结构,以至于被认为是钙和水的结晶聚合物。

然而,这些结构比无水盐的静电作用(Ca2+和Cl -)所建立的结构更不稳定。

应用

冬季避免水结冰。氯化钙溶解时会产生大量热量,然后随着温度的升高,冰也会融化。因此,它被用来减少寒冷季节人员和车辆移动的风险。帮助控制未铺砌道路上的灰尘。提高混凝土浇筑后的干燥速度。CaCl2提高了从地下矿床开采天然气和石油的钻探效率。它被添加到水池中,以减少混凝土墙的侵蚀。沉积的钙具有这种功能。由于氯化钙是一种吸湿盐,它可以用作干燥剂,能够降低周围空气的湿度,从而降低与空气接触的物质的湿度。它在一些食品中用作防腐剂,以及在一些食品中用作添加剂,如运动员使用的能量饮料、奶酪、啤酒等。在医疗实践中,它还有助于治疗过量服用硫酸镁引起的抑郁症,以及铅中毒。

如何制备?

这种化合物的天然来源是从海洋或湖泊中的盐水。

然而,它的主要来源是索尔维过程,在这个过程中石灰石(CaCO3)经历一系列的转变,直到产生副产物氯化钙:

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

这个过程的产物实际上是碳酸钠,Na2CO3。

属性

物理特性

它是一种白色、无味、吸湿的固体。这种从环境中吸收湿度的倾向是由于钙离子的碱性。

因为带正电的物质能够接受电子,这些电子是由水分子中的氧原子提供的。

这种固体吸收水分,直至其溶解在湿润它的水中。这种性质称为潮解性。

它的密度为2.15 g / mL,当它将水纳入其结构时,晶体会“膨胀”,增加其体积,从而降低其密度。只有CaCl2H2Or打破了这一趋势,呈现较高的密度(2.24 g / mL)。

无水盐的分子量约为111 g / mol,其结构中每增加一个水分子,其分子量就增加18个单位。

溶解度

它的CaCl2非常溶于水和一些极性溶剂,如乙醇、乙酸、甲醇和其它醇。

热溶解

当溶解在水中时,这个过程是放热的,因此,加热溶液和它的周围环境。

这是由于水络合物使钙离子稳定到一个更好的程度。溶液中的2+比与Cl离子的静电相互作用要好。由于产物更稳定,固体以热的形式释放能量。

电解分解

熔融的CaCl2可以被电解,这是一个物理过程,它包括一个化合物在电流的作用下分离成它的元素。这种盐的产品是金属钙和气态氯:

CaCl2(l)→Ca (s) + Cl2(g)

Ca离子在阴极被还原,而Cl离子在阳极被氧化。

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