Cloreto de cálcio (CaCl2): Estrutura, usos e propriedades - Ciência - 2023

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

Da mesma forma, é sempre acompanhado por moléculas de água, formando hidratos de fórmulas gerais CaCl₂XH₂Ou, com x = 0, 1, 2, 4 e 6. Quando x = 0, o sal carece de água e é anidro, conforme indicado por sua fórmula química citada acima.

Porções sólidas de CaCl são ilustradas na imagem superior₂. Em condições de baixa umidade, é possível manter o sal anidro sem água, embora sua tendência natural seja absorvê-lo até que se dissolva (deliquescência).

Fórmula

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

Estrutura

Na imagem superior a estrutura do CaCl é ilustrada₂ anidrido. As esferas verdes correspondem aos íons Cl^–, enquanto os brancos para íons de Ca²⁺. 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 das esferas verdes seria clara: íons Cl^–.

Por outro lado, íons de cálcio²⁺ têm raios iônicos menores do que os íons Cl^–. Isso porque, ao perder 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^–, possui um elétron adicional que não pode ser atraído com a mesma força, conseqüentemente aumentando seu raio iônico.

Geometria molecular e complexos aquosos de cálcio

No centro do paralelepípedo o Ca²⁺ É cercado 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, em torno de Ca²⁺ um octaedro é "montado", atribuindo-lhe assim uma geometria molecular octaédrica.

Considerando a disposição das esferas verdes, uma molécula de água pode substituir uma delas, o que acontece com o CaCl₂H₂Ou possivelmente no plano quadrado. Esse fato modifica a estrutura cristalina e, à medida que a água substitui as esferas verdes, mais muda a disposição dos íons.

Quando todos os Cl ions^– são substituídos por moléculas de água, o hidrato CaCl é formado₂6h₂O. 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 proporção definida. Isso significa que o CaCl₂6h₂Ou 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 aquelas erguidas por interações eletrostáticas (Ca²⁺ e Cl^–) do sal anidro.

Formulários

- Evite congelar a água durante o inverno. O cloreto de cálcio gera muito calor à medida que se dissolve e, então, conforme a temperatura aumenta, o gelo derrete. Por isso, é utilizado para reduzir o risco de movimentação 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 derramado.

- Líquidos 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 essa função.

- Por ser 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, bem como aditivo em vários deles, como energéticos de 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 as salmouras extraídas dos mares ou lagos.

No entanto, sua principal fonte vem do processo Solvay, no qual o calcário (CaCO₃) sofre uma série de transformações até resultar no subproduto cloreto de cálcio:

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

O produto de interesse desse processo é, na verdade, carbonato de sódio, Na₂CO₃.

Propriedades

Propriedades físicase deliquescência

É um sólido branco, inodoro e higroscópico. Essa tendência de absorver umidade do ambiente se deve à basicidade dos íons Ca²⁺.

Basicity de que tipo: Lewis ou Bronsted? De Lewis, pelo fato de a espécie positiva ser capaz de aceitar elétrons. Esses elétrons são doados, por exemplo, pelos átomos de oxigênio nas moléculas de água.

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

Sua densidade é 2,15 g / mL. À medida que incorpora água em sua estrutura, o cristal "se expande", aumentando seu volume e, conseqüentemente, diminuindo sua densidade. Apenas CaCl₂H₂Ou rompe com essa tendência, apresentando uma densidade maior (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 em 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 seus arredores.

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

Decomposição eletrolítica

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

CaCl₂(l) → Ca (s) + Cl₂(g)

Íons de cálcio²⁺ são reduzidos no cátodo, enquanto os íons Cl^– eles são oxidados no ânodo.

Referências

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