Cloreto de Cálcio (CaCl2): Estrutura, Usos e Propriedades
Cloreto de cálcio (CaCl 2) É um sal inorgânico composto de cálcio, metal alcalino-terroso e halogéneo de cloro. Nesse composto há 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 · xH2O, 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.
Porções sólidas de CaCl 2 são ilustradas na imagem superior. 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).
Fórmula
Sua fórmula química é CaCl 2 : expressa que para cada íon Ca2 + existem dois Cl- ions 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 anidrido de CaCl2 é ilustrada na imagem superior. As esferas verdes correspondem aos íons Cl, enquanto as esferas brancas correspondem aos íons 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; entretanto, se mais reproduções da célula unitária fossem reproduzidas, a maior abundância de esferas verdes seria clara: Clions.
Por outro lado, os íons Ca2 + possuem 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-, ele possui 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 + é circundado 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, um octaedro é "montado" ao redor do Ca2 +, atribuindo-lhe uma geometria molecular octaédrica.
Considerando como as esferas verdes estão dispostas, uma molécula de água pode substituir uma delas, o que acontece com o CaCl2 · H2O, possivelmente no plano quadrado. Este fato modifica a estrutura cristalina e, à medida que a água substitui as esferas verdes, o arranjo dos íons muda mais.
Quando todos os Cl-íons são substituídos por moléculas de água, o hidrato de CaCl2.6H2O é formado.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-OH 2 ).
Consecutivamente, o cálcio pode aceitar ainda mais moléculas de água sem alterar a relação estabelecida. Isto significa que o CaCl2.6H2O pode adotar outras estruturas complexas, a ponto de ser considerado polímero cristalino de cálcio e água.
No entanto, essas estruturas são menos estáveis do que as erigidas pelas 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.
- Os fluidos de CaCl 2 aumentam 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 usado 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, na verdade, o carbonato de sódio Na 2 CO 3 .
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 Ca2 +.
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 a água em sua estrutura, o cristal "se expande", aumentando seu volume e, conseqüentemente, diminuindo a densidade. Apenas CaCl 2 · H 2 O quebra essa tendência, apresentando 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 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 seu entorno.
Isso ocorre porque o complexo aquoso estabiliza os íons Ca2 + em solução em um grau maior do que as interações eletrostáticas com os íons Cl-. Como o produto é mais estável, o sólido libera energia na forma de calor.
Decomposição de eletrólitos
O CaCl 2 fundido pode ser submetido à eletrólise, um 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:
CaCl 2 (l) → Ca (s) + Cl 2 (g)
Os íons de Ca2 + são reduzidos no cátodo, enquanto os Cl-ions são oxidados no ânodo.
