کلسیم کلرید

کلسیم کلرید

1-مقدمه

کلرید کلسیم یک ترکیب معدنی است و نمکی با فرمول شیمیایی  CaCl2 می باشد. این ترکیب یک جامد کریستالی سفید رنگ است و در آب بسیار محلول است. این محصول می تواند از طریق خنثی شدن اسید کلریدریک با هیدروکسید کلسیم ایجاد شود.

کلرید کلسیم معمولاً به عنوان یک جامد هیدراته با فرمول عمومی CaCl2 (H2O) x ، که در آن x  برابر صفر، 1 ، 2 ، 4 و 6 است ، دیده می شود. از آنجا که نمک بدون آب رطوبت سنج است ، به عنوان یک ماده خشک کننده استفاده می شود.

2-تاریخچه

سالیان سال است که انسان از معادن حاوی کلسیم استفاده می کند. اولین استفاده ها نیز از گچ برای ساخت و ساز بوده است که کلسیم کلرید نیز یکی از مواد همراه گچ بوده است. اما تاریخ شناخت دقیق این ماده کامل مشخص نیست اما می دانیم که عنصر کلسیم اولین بار در سال 1808 در انگلستان هنگامی که سر همفری دیوی مخلوطی از آهک و اکسید جیوه را الکترولیز کرد بدست آورد. در نتیجه شناخت شیمایی این ماده برای بعد این سال است.

3-کاربردها

1-3-ضدیخ

با کاهش نقطه انجماد آب ، کلرید کلسیم برای جلوگیری از  یخ زدگی و برای یخ زدایی استفاده می شود. این کاربرد بیشترین مقدار کلرید کلسیم را مصرف می کند. هنگامی که برای این کاربرد استفاده می شود ، معمولاً به شکل توپ های کوچک و سفید با قطر چند میلی متر که به نام پریل( prills ) نامیده می شود در می آید. محلول های کلرید کلسیم می توانند از یخ زدگی در دمای پایین تا -52 درجه سانتی گراد (-62 درجه فارنهایت) جلوگیری کنند 

2-3-نم گیر

از این ماده و به خصوص نوع بدون آب آن در رطوبت گیرهای شیمیایی خانگی و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.

3-3-مواد غذایی

متوسط مصرف کلرید کلسیم به عنوان افزودنی های غذایی 160 تا 345 میلی گرم در روز برآورد شده است. کلرید کلسیم به عنوان یک افزودنی غذایی در اتحادیه اروپا به عنوان یک عامل قوام دهندده با شماره  E509 مجاز است. 

4-3-آکواریوم

در آکواریوم های دریایی ، کلرید کلسیم یکی از راه های فراهم کردن کلسیم برای حیوانات پوسته دار (کربنات کلسیم) مانند نرم تنان می باشد. 

5-3-قوام دهنده و افزودنی

به عنوان یک عامل قوام دهنده ، کلرید کلسیم در کنسرو سبزیجات ، کشک سویا و توفو استفاده می شود. معمولاً در نوشیدنی های ورزشی و سایر نوشیدنی ها ، از جمله آب معدنی نیز استفاده می شود. طعم بسیار شور کلرید کلسیم برای طعم دادن به ترشی ها بدون افزایش میزان سدیم غذا استفاده می شود. خاصیت پایین بردن نقطه انجماد کلرید کلسیم برای کند کردن انجماد کارامل در شکلات های پر از کارامل استفاده می شود. همچنین ، برای حفظ بافت ، اغلب به سیب های خرد شده نیز اضافه می گردد.

6-3-تهیه پنیر

در تهیه پنیر ، گاهی اوقات کلرید کلسیم به شیر فرآوری شده (پاستوریزه/همگن) اضافه می شود تا تعادل طبیعی بین کلسیم و پروتئین در کازئین بازگردد. این ماده قبل از منعقد کننده اضافه می شود.

7-3-باغداری

کلرید کلسیم برای جلوگیری از لکه و حفره روی سیب با اسپری کردن درخت در اواخر فصل رشد استفاده می شود.

8-3- خشک کردن آزمایشگاهی 

لوله های خشک کن اغلب با کلرید کلسیم بسته بندی می شوند نمک هیدراته را می توان برای استفاده مجدد خشک کرد ، اما اگر به سرعت گرم شود در آب هیدراتاسیون خود حل می شود و وقتی سرد می شود یک جامد آمیخته ی سخت تشکیل می دهد.

9-3-بتن

کلرید کلسیم در مخلوط های بتن برای تسریع حالت اولیه استفاده می شود ، اما یون های کلرید منجر به خوردگی میلگرد فولادی می شوند ، بنابراین نباید از آن در بتن مسلح استفاده کرد. فرم بی آب کلرید کلسیم نیز ممکن است برای این منظور استفاده شود و می تواند میزان رطوبت بتن را اندازه گیری کند. 

10-3-باغ وحش

کلرید کلسیم دی هیدرات محلول (20 درصد وزنی) در اتانول 95 درصد به عنوان ضدعفونی کننده حیوانات نر استفاده شده است. (در باغ وحش ها)

11-3-موارد خود گرم شونده

انحلال گرمازا کلرید کلسیم در قوطی های خود گرم کننده و پد های گرم کننده استفاده می شود.

12-3-روغن

در صنعت روغن سازی ، کلرید کلسیم برای افزایش چگالی آب نمک (بدون مواد جامد) استفاده می شود.

13-3-حفاری

  برای جلوگیری از تورم رس در فاز آب مایعات حفاری امولسیون معکوس از کلسیم کلرید استفاده می شود.

14-3-تولید سدیم

CaCl2 در فرآیند Davy برای تولید صنعتی فلز سدیم از طریق الکترولیز NaCl مذاب استفاده می شود.

15-3-تولید تیتانیوم

 CaCl2 به عنوان الکترولیت در تولید تیتانیوم استفاده می شود ، جایی که تبادل مناسب یون های کلسیم و اکسیژن بین الکترودها را تضمین می کند.

16-3-سرامیک

کلرید کلسیم نیز جزء موارد استفاده در ظروف سرامیکی است. ذرات رس را معلق می کند تا در محلول شناور شوند و استفاده از آنها در انواع تکنیک های لغزش آسان تر می شود.

10-3-متفرقه

کلرید کلسیم به عنوان یک افزودنی در پلاستیک ها و کپسول های آتش نشانی و در نرم کننده پارچه استفاده می شود. از این ماده در تولید زغال فعال نیز استفاده می شود. از این ماده می توان برای رسوب دادن یون های فلوراید از آب تحت رسوب CaF2 نامحلول استفاده کرد.

4-واکنش ها

1-4-تهیه کلسیم فسفات

کلرید کلسیم در آب حل می شود و کلرید و کمپلکس آبی را تولید می کند [Ca (H2O) 6] 2+ . به این ترتیب ، این محلول منابع کلسیم و یون های کلرید آزاد می باشد. این توصیف با این واقعیت نشان داده می شود که این محلول با منابع فسفات واکنش می دهند و رسوب جامد فسفات کلسیم ایجاد می کنند:

کلرید کلسیم دارای تغییر آنتالپی بسیار بالا در محلول است که با افزایش قابل توجه دما همراه با حل شدن نمک بدون آب در آب رخ می دهد که این ویژگی همانطور که در بالا به آن اشاره شد یکی ار کاربردهای آن می باشد. 

2-4-فلز کلسیم

کلرید مذاب کلسیم را می توان برای تولید فلز کلسیم و گاز کلر الکترولیز کرد:

5-روش تهیه

در بسیاری از نقاط جهان ، کلرید کلسیم از سنگ آهک به عنوان محصول فرعی فرایند Solvay مشتق می شود که واکنش زیر را دنبال می کند:

همانند اکثر محصولات نمکی اینچنینی ، مقدار کمی کاتیون دیگر از جمله فلزات قلیایی و فلزات قلیایی خاکی (گروه های 1 و 2) و دیگر آنیون های هالوژن (گروه 17) به طور معمول به عنوان ناخالصی وجود دارند ، اما غلظت آنها ناچیز است.

6-تحقیقات جدید

همانطور که در کاربردها اشاره شد, از این ماده در باغبانی نیز استفاده می شود. علاوه بر مثال ذکر شده در بالا, موارد استفاده ی دیگری نیز وجود دارد. همچنین تحقیقاتی برای اضافه کردن موارد جدیدتر به این کاربرد صورت گرفته است. در پژوهشی با عنوان " اثر شوری کلرید کلسیم بر فاکتورهای رشدی واریته های لیسیانتوس" که در نشریه ی گیاهان زینتی جاپ شده است که از این کاربرد در زمینه ی گل ها و گیاهان زینتی بهره جسته است.

7-روش نگهداری

در نگهداری کلرید کلسیم آب دار یا هیدراته بایستی به وجود گرما در اطراف این ماده دقت کرد. وجود شعله, گرما و نور مستقیم سبب از بین رفتن آب های هیدراته شده می شود و ممکن است سبب کلوخه شدن ماده گردد.
نوع بدون آب این محصول به شدت آب را به خود جذب می کند و در نتیجه کاربردهای خود را از دست می دهد. در نتیجه از بین بردن رطوبت محیط و مهر و موم کردن دقیق درب ظرف از نکات اصلی نگهداری این محصول می باشد.

8-ایمنی

اگرچه مقادیر کم و آب دار این ماده غیر سمی است ، اما خاصیت آبگیری نمک غیر هیدراته برخی خطرات را به همراه دارد. کلرید کلسیم می تواند با خشک کردن پوست به عنوان یک عامل تحریک کننده عمل کند. کلرید کلسیم به صورت گرمازا حل می شود و در صورت بلعیدن می تواند منجر به ایجاد سوختگی در دهان و مری شود. خوردن محلول های غلیظ یا محصولات جامد ممکن است باعث تحریک یا زخم معده شود. 
مصرف کلرید کلسیم می تواند منجر به هیپرکلسمی نیز بشود.