Χλωριούχο ασβέστιο

Το χλωριούχο ασβέστιο είναι μια ανόργανη ένωση, ένα άλας με χημικό τύπο CaCl2. Είναι ένα άχρωμο κρυσταλλικό στερεό σε θερμοκρασία δωματίου, πολύ διαλυτό στο νερό.

Το χλωριούχο ασβέστιο συνήθως θεωρείται ως ένα από τα ποικίλα ένυδρα στερεά με γενικό μοριακό τύπο CaCl2(H2O)x, όπου x = 0, 1, 2, 4 και 6. Αυτές οι ενώσεις χρησιμοποιούνται κυρίως για ξεπάγωμα και έλεγχο  σκόνης. Επειδή το άνυδρο άλας είναι υγροσκοπικό, χρησιμοποιείται ως ξηραντικό.

Ιδιότητες

Το χλωριούχο ασβέστιο διαλύεται στο νερό και δίνει χλώριο και το υδατικό σύμπλοκο (aquo complex) [Ca(H2O)6]2+. Κατ' αυτόν τον τρόπο, αυτά τα διαλύματα είναι πηγές "ελεύθερου" ασβεστίου και ελεύθερων χλωριούχων ιόντων. Αυτή η περιγραφή εμφανίζεται στην αντίδραση αυτών των διαλυμάτων με φωσφορικές πηγές για να δώσουν στερεό ίζημα φωσφορικού ασβεστίου:
 3 CaCl2  +  2 PO  →  Ca3(PO4)2  +  6 Cl−
Το χλωριούχο ασβέστιο έχει μια πολύ υψηλή μεταβολή ενθαλπίας του διαλύματος, που αποδεικνύεται από τη σημαντική αύξηση της θερμοκρασίας που συνοδεύει τη διάλυση του άνυδρου άλατος στο νερό. Αυτή η ιδιότητα είναι η βάση για την εφαρμογή του σε εκτεταμένη κλίμακα.

Το λιωμένο χλωριούχο ασβέστιο μπορεί να ηλεκτρολυθεί για να δώσει μεταλλικό ασβέστιο και αέριο χλώριο.
 CaCl2 → Ca + Cl2

Παρασκευή
Το χλωριούχο ασβέστιο παράγεται από ασβεστόλιθο ως παραπροϊόν της μεθόδου Σολβέ, κατά το μεγαλύτερο μέρος του: Η κατανάλωσή του στη Βόρεια Αμερική ήταν 1.687.000 τόνοι, το 2002.
 2 NaCl + CaCO3 → Na2CO3 + CaCl2

Στις ΗΠΑ, το μεγαλύτερο ποσοστό του χλωριούχου ασβεστίου λαμβάνεται με καθαρισμό από αλατόνερο. Μια εγκατάσταση της Dow Chemical Company στο Μίτσιγκαν καλύπτει το 35% της συνολικής κατανάλωσης των ΗΠΑ για χλωριούχο ασβέστιο.

Προέλευση
Το χλωριούχο ασβέστιο εμφανίζεται ως οι ορυκτοί εβαπορίτες σιντζαρίτης (sinjarite) (διένυδρος) και ανταρκτισίτης (antarcticite) (εξαένυδρος). Τα σχετικά ορυκτά χλωρασβεστίτης (chlorocalcite) (χλωριούχο καλιοασβέστιο (potassium calcium chloride), KCaCl3) και ταχυδρίτης (tachyhydrite) (χλωριούχο ασβεστομαγνήσιο (calcium magnesium chloride) CaMg2Cl6·12H2O) είναι επίσης πολύ σπάνια.

Χρήσεις

Αποπαγοποίηση και ταπείνωση σημείου πήξης

Το χλωριούχο ασβέστιο, επειδή ταπεινώνει το σημείο πήξης του νερού, χρησιμοποιείται για την αποτροπή του σχηματισμού πάγου  και την αποπαγοποίηση. Αυτή η εφαρμογή καταναλώνει τη μεγαλύτερη ποσότητα του χλωριούχου ασβεστίου. Το χλωριούχο ασβέστιο είναι σχετικά αβλαβές σε φυτά και έδαφος. Ως μέσο αποπαγοποίησης, είναι πιο αποτελεσματικό σε πιο χαμηλές θερμοκρασίες από το χλωριούχο νάτριο. Όταν διατίθεται για αυτήν τη χρήση, παίρνει συνήθως τη μορφή μικρών λευκών σφαιρών, διαμέτρου λίγων χιλιοστομέτρων. Τα διαλύματα του χλωριούχου ασβεστίου μπορούν να αποτρέψουν την πήξη μέχρι τη θερμοκρασία των −52 °C (−62 °F), καθιστώντας τα ιδανικά για γέμισμα των αγροτικών ελαστικών ως υγρά έρματα, προσθέτοντας πρόσφυση σε κρύα κλίματα.

Χρησιμοποιείται επίσης σε άλατα με βάση χημικούς αφυγραντήρες σε οικιακά και άλλα περιβάλλοντα για να απορροφήσει υγρασία από τον αέρα.

Επικάλυψη δρόμων

Η δεύτερη μεγαλύτερη εφαρμογή του χλωριούχου ασβεστίου αξιοποιεί τις υγροσκοπικές ιδιότητες και το κολλώδες των ένυδρων ενώσεών του. Ένα συμπυκνωμένο διάλυμα κρατά ένα υγρό στρώμα στην επιφάνεια των χωματόδρομων, που παρεμποδίζει τον σχηματισμό σκόνης. Κρατά τα πιο λεπτά σωματίδια της σκόνης στον δρόμο, δίνοντας ένα στρώμα απόσβεσης. Αν επιτραπεί σε αυτά τα σωματίδια να παρασυρθούν, τα πιο μεγάλα συσσωματώματα αρχίζουν να μετατοπίζονται ολόγυρα και ο δρόμος χαλάει. Η χρήση του χλωριούχου ασβεστίου μειώνει την ανάγκη για ισοπέδωση μέχρι 50% και την ανάγκη για υλικά αντικατάστασης μέχρι και 80%

Επεξεργασία του νερού
Το χλωριούχο ασβέστιο χρησιμοποιείται για την αύξηση της σκληρότητας του νερού στις πισίνες. Αυτή η διεργασία μειώνει τη διάβρωση του τσιμέντου στην πισίνα. Σύμφωνα με την αρχή του Λε Σατελιέ (Le Chatelier's principle) και την επίδραση κοινού ιόντος (common ion effect), η αύξηση της συγκέντρωσης του ασβεστίου στο νερό θα μειώσει τη διάλυση των ενώσεων του ασβεστίου, που είναι βασικό για τη δομή του τσιμέντου.

Τροφή
Είναι καταχωρημένο ως ένα επιτρεπόμενο πρόσθετο τροφίμων στην Ευρωπαϊκή Ένωση για χρήση ως συμπλοκοποιητής (sequestrant) και σκληρυντής (firming agent) με αριθμό προσθέτου τροφίμων E509. Θεωρείται ως γενικά αναγνωρισμένο ως ασφαλές (generally recognized as safe (GRAS)) από την Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ. Η χρήση του στη βιολογική καλλιέργεια απαγορεύεται γενικά από τον Κατάλογο Επιτρεπόμενων και Απαγορευόμενων Ουσιών των ΗΠΑ του Εθνικού Προγράμματος Βιολογικής Γεωργίας των ΗΠΑ.
Η μέση πρόσληψη του χλωριούχου ασβεστίου ως προσθέτου τροφίμων έχει εκτιμηθεί στα 160–345 mg/ημέρα για τα άτομα.   Στα θαλάσσια ενυδρεία, το χλωριούχο ασβέστιο προστίθεται για να εισάγει βιοδιαθέσιμο ασβέστιο για οργανισμούς με κελύφη από ανθρακικό ασβέστιο όπως τα μαλάκια και κάποια κνιδόζωα. Το υδροξείδιο του ασβεστίου ή ένα αντιδραστήριο ασβεστίου μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την εισαγωγή ασβεστίου· όμως, η προσθήκη χλωριούχου ασβεστίου είναι η πιο γρήγορη μέθοδος και έχει την ελάχιστη επίπτωση στο pH.

Ως σκληρυντής, το χλωριούχο ασβέστιο χρησιμοποιείται σε κονσερβαρισμένα λαχανικά, στη σταθεροποίηση πηγμάτων σόγιας στο τόφου και στην παραγωγή σφαιροποιημένου χαβιαριού. Χρησιμοποιείται συνήθως ως ηλεκτρολύτης σε αθλητικά ποτά και άλλα αναψυκτικά, συμπεριλαμβανομένου του εμφιαλωμένου νερού. Η πολύ αλμυρή γεύση του χλωριούχου ασβεστίου χρησιμοποιείται για να αρωματίσει το αγγουράκι τουρσί, ενώ δεν αυξάνει την περιεκτικότητα της τροφής σε  νάτριο. Οι ιδιότητες ταπείνωσης του σημείου πήξης του χλωριούχου ασβεστίου χρησιμοποιούνται για να επιβραδύνουν την πήξη της καραμέλας σε σοκολάτες με γέμιση καραμέλας.

Στη ζύμωση της μπύρας , το χλωριούχο ασβέστιο χρησιμοποιείται μερικές φορές για να διορθώσει ελαττώματα στο νερό ζύμωσης. Επηρεάζει τη γεύση και χημικές αντιδράσεις κατά τη διάρκεια της διεργασίας της ζύμωσης και μπορεί, επίσης, να επητεάσει τη λειτουργία της μαγιάς κατά τη διάρκεια της ζύμωσης.

Στη τυροκομία, το χλωριούχο ασβέστιο προστίθεται, μερικές φορές, σε επεξεργασμένο γάλα (παστεριωποιημένο/ομογενοποιημένο) για να ανακτήσει τη φυσική ισορροπία μεταξύ ασβεστίου και πρωτεΐνης στη καζεΐνη για τους σκοπούς της τυροκομίας, όπως στο μπρι, στο πελαρντόν (Pélardon) και στο στίλτον (stilton). Προσθέτοντας χλωριούχο ασβέστιο στο γάλα πριν την προσθήκη πηκτικού, αποκαθίστανται τα επίπεδα του ασβεστίου. Επίσης, προστίθεται συχνά σε φέτες μήλου για να διατηρήσει την υφή.

Ξήρανση
Οι σωλήνες ξήρανσης συσκευάζονται, συχνά, με χλωριούχο ασβέστιο. Οι Κέλπιες ξηραίνονται με χλωριούχο ασβέστιο για την παραγωγή ανθρακικού νατρίου. Το άνυδρο χλωριούχο ασβέστιο έχει εγκριθεί από την FDA ως βοήθημα συσκευασίας για να διασφαλίσει την ξηρότητα (CPG 7117.02).

Ιατρική
Εγχέεται για να αντιμετωπίσει εσωτερικά εγκαύματα από υδροφθορικό οξύ. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αντιμετωπίσει τη δηλητηρίαση από μαγνήσιο. Η έγχυση χλωριούχου ασβεστίου μπορεί να ανταγωνιστεί την καρδιακή τοξικότητα όπως μετράται από το ηλεκτροκαρδιογράφημα. Μπορεί να βοηθήσει στην προστασία του μυοκαρδίου από επικίνδυνα υψηλά επίπεδα ορού καλίου στην υπερκαλιαιμία. Το χλωριούχο ασβέστιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αντιμετωπίσει την τοξικότητα αποκλεισμού διαύλων του ασβεστίου, από τις παρενέργειες φαρμάκων όπως η διλτιαζέμη (diltiazem ή Cardizem) — βοηθώντας στην αποφυγή δυνητικών καρδιακών προσβολών.

Το υδατικό χλωριούχο νάτριο χρησιμοποιείται στη μετατροπή των κυττάρων αυξάνοντας τη διαπερατότητα της κυτταρικής μεμβράνης, προκαλώντας ανταγωνισμό για την πρόσληψη του DNA (επιτρέποντας σε κλάσματα DNA να μπουν στο κύτταρο πιο άμεσα).

Διάφορες εφαρμογές
Το χλωριούχο ασβέστιο χρησιμοποιείται σε μίγματα σκυροδέματος για να επιταχύνει την αρχική ρύθμιση, αλλά τα ιόντα χλωρίου οδηγούν σε διάβρωση των χαλύβδινων ράβδων οπλισμού και συνεπώς δεν πρέπει να χρησιμοποιείται στο οπλισμένο σκυρόδεμα. Η άνυδρη μορφή του χλωριούχου ασβεστίου μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για αυτόν τον σκοπό και μπορεί να δώσει ένα μέτρο της υγρασίας στο σκυρόδεμα.

Το χλωριούχο ασβέστιο περιλαμβάνεται ως πρόσθετο στα πλαστικά και στους πυροσβεστήρες, στην επεξεργασία απόνερων ως βοήθημα αποστράγγισης, στις υψικαμίνους ως πρόσθετο ελέγχου ικριωμάτων (στη συσσώρευση και προσκόλληση των υλικών που αποτρέπουν το φορτίο του φούρνου να κατέβει και στα μαλακτικά υφασμάτων ως αραιωτικό.

Η εξώθερμη διάλυση του χλωριούχου ασβεστίου χρησιμοποιείται σε αυτοθερμαινόμενες κονσέρβες (self-heating cans) και θερμαντικές κομπρέσες (heating pads).

Στην πετρελαιοβιομηχανία, το χλωριούχο ασβέστιο χρησιμοποιείται για να αυξήσει την πυκνότητα στις άλμες που είναι ελεύθερες από στερεά. Επίσης, χρησιμοποιείται για να παρεμποδίσει τις διογκούμενες αργίλους στην υδατική φάση να αντιστρέψουν το γαλάκτωμα των διατρητικών υγρών.

Το CaCl2 μειώνει το σημείο τήξης στη μέθοδο Ντέιβι (Davy) για τη βιομηχανική παραγωγή του μεταλλικού νατρίου, μέσω της ηλεκτρόλυσης του τετηγμένου NaCl.

Το χλωριούχο ασβέστιο είναι επίσης συστατικό που χρησιμοποιείται στην κεραμική. Κρεμιούνται πήλινα σωματίδια έτσι ώστε να επιπλέουν μέσα στο διάλυμα διευκολύνοντας τη χρήση σε πολλές τεχνικές.

Στείρωση ζώων
Διένυδρο χλωριούχο ασβέστιο (20% κατά βάρος) διαλυμένο σε αιθανόλη (95% ABV) έχει χρησιμοποιηθεί ως στειρωτικό αρσενικών ζώων. Η μη χειρουργική διεργασία συνίσταται στην έγχυση του διαλύματος στους όρχεις του ζώου. Μέσα σε ένα μήνα, η νέκρωση του ορχικού ιστού καταλήγει σε στείρωση.

Κίνδυνοι
Το χλωριούχο ασβέστιο μπορεί να δράσει ως ερεθιστικό αφυδατώνοντας το δέρμα. Το στερεό χλωριούχο ασβέστιο διαλύει εξώθερμα και μπορεί να προκαλέσει εγκαύματα στο στόμα και τον οισοφάγο αν καταποθεί. Η κατάποση πυκνών διαλυμάτων ή στερεών προϊόντων μπορεί να προκαλέσει γαστρεντερικό ερεθισμό ή πληγή.

Η κατανάλωση χλωριούχου ασβεστίου μπορεί να οδηγήσει σε υπερασβεστιαιμία (hypercalcemia).

Παραπομπές

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

International Chemical Safety Card 1184
Product and Application Information (Formerly Dow Chemical Calcium Chloride division)
Report on steel corrosion by chloride including CaCl2 
Collection of calcium chloride reports and articles
Calcium chloride, Anhydrous MSDS

Ενώσεις ασβεστίου
Χλωρίδια
Βρώσιμο αλάτι