stringtranslate.com

Хлорид кальция

Хлорид кальция — неорганическое соединение , соль с химической формулой CaCl2 . При комнатной температуре это белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде . Его можно получить путем нейтрализации соляной кислоты гидроксидом кальция .

Хлорид кальция обычно встречается в виде гидратированного твердого вещества с общей формулой CaCl 2 · n H 2 O , где n = 0, 1, 2, 4 и 6. Эти соединения в основном используются для борьбы с обледенением и пылеподавления. Поскольку безводная соль гигроскопична и расплывается , ее используют в качестве осушителя . [10]

История

Хлорид кальция, по-видимому, был открыт в 15 веке, но не был должным образом изучен до 18 века. [11] Исторически он назывался «фиксированным нашатырным спиртом » ( лат . sal ammoniacum fixum [12] ), поскольку синтезировался при перегонке хлорида аммония с известью и был нелетучим (в то время как первый, по-видимому, возгонялся ) ; в более позднее время (18-19 вв.) его называли «хлористой известью» ( лат . murias calcis, calcaria muriatica [12] ). [13]

Использует

Удаление льда и понижение точки замерзания

Крупногабаритный CaCl 2 для борьбы с обледенением в Японии

Понижая температуру замерзания воды, хлорид кальция используется для предотвращения образования льда и используется для удаления льда . Это применение потребляет наибольшее количество хлорида кальция. Хлорид кальция относительно безвреден для растений и почвы. Как антиобледенительный агент он гораздо более эффективен при более низких температурах, чем хлорид натрия . При распределении для этого использования он обычно принимает форму небольших белых сфер диаметром в несколько миллиметров, называемых гранулами . Растворы хлорида кальция могут предотвращать замерзание при температурах до -52 °C (-62 °F), что делает его идеальным для заполнения шин сельскохозяйственных орудий в качестве жидкого балласта, улучшающего тягу в холодном климате. [14]

Он также используется в бытовых и промышленных химических осушителях воздуха . [15]

Дорожное покрытие

Для предотвращения выветривания дорогу посыпали хлоридом кальция , что придало ей влажный вид даже в сухую погоду.

Второе по величине применение хлорида кальция использует его гигроскопичность и липкость его гидратов; хлорид кальция очень гигроскопичен, а его гидратация является экзотермическим процессом . Концентрированный раствор удерживает жидкий слой на поверхности грунтовых дорог , что подавляет образование пыли. Он удерживает более мелкие частицы пыли на дороге, обеспечивая амортизирующий слой. Если их сдуть, крупный заполнитель начинает перемещаться, и дорога разрушается. Использование хлорида кальция снижает потребность в профилировании на целых 50%, а потребность в заполняющих материалах на целых 80%. [16]

Еда

В пищевой промышленности хлорид кальция часто используется в качестве укрепляющего агента в консервированных овощах, особенно в консервированных томатах и ​​соленых огурцах. [17] Он также используется для уплотнения соевого творога в тофу и в производстве заменителя икры из овощных или фруктовых соков . [17] Он также используется для улучшения текстуры различных других продуктов, таких как целые яблоки, целые острые перцы, целая и нарезанная клубника, нарезанные кубиками помидоры и целые персики. [18] [19]

Укрепляющий эффект хлорида кальция можно объяснить несколькими механизмами: [18]

  1. Комплексообразование, поскольку ионы кальция образуют комплексы с пектином, полисахаридом, обнаруженным в клеточной стенке и срединных пластинках растительных тканей. [18]
  2. Стабилизация мембраны, поскольку ионы кальция способствуют стабилизации клеточной мембраны. [18]
  3. Регуляция тургорного давления, поскольку ионы кальция влияют на тургорное давление клетки, которое представляет собой давление, оказываемое содержимым клетки на клеточную стенку. [18]

Свойства хлорида кальция снижать температуру замерзания используются для замедления замерзания карамели в шоколадных батончиках с карамельной начинкой. [17] Кроме того, его часто добавляют в нарезанные яблоки для сохранения текстуры. [20]

В пивоварении хлорид кальция иногда используется для исправления дефицита минералов в воде для пивоварения. Он влияет на вкус и химические реакции в процессе пивоварения, а также может влиять на функцию дрожжей во время брожения. [17]

В сыроделии хлорид кальция иногда добавляют в обработанное (пастеризованное/гомогенизированное) молоко для восстановления естественного баланса между кальцием и белком в казеине . Его добавляют перед коагулянтом. [17]

Хлорид кальция также широко используется в качестве « электролита » в спортивных и других напитках; как пищевая добавка, используемая в сочетании с другими неорганическими солями, он придает вкус бутилированной воде . [21] [17] [22]

Среднее потребление хлорида кальция в качестве пищевой добавки оценивается в 160–345 мг/день. [23] Хлорид кальция разрешен в качестве пищевой добавки в Европейском Союзе для использования в качестве секвестранта и укрепляющего агента под номером E509 . [17] Он считается общепризнанным безопасным (GRAS) Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США. [24] Его использование в органическом производстве сельскохозяйственных культур , как правило, запрещено Национальной органической программой США . [25]

Хлорид кальция содержит приблизительно 27,2% или 272 мг элементарного кальция на грамм. Это означает, что на каждый грамм хлорида кальция приходится 272 мг фактического, усваиваемого кальция. Хлорид кальция имеет очень соленый вкус и может вызывать раздражение полости рта и горла при высоких концентрациях, поэтому он, как правило, не является первым выбором для долгосрочного перорального приема (в качестве добавки кальция ). [26] [27] Хлорид кальция, характеризующийся низкой молекулярной массой и высокой растворимостью в воде, легко распадается на ионы кальция и хлорида при воздействии воды. Эти ионы эффективно всасываются из кишечника. [28] Однако следует проявлять осторожность при обращении с хлоридом кальция, поскольку он может выделять тепловую энергию при растворении в воде. Это выделение тепла может привести к травме и ожогам во рту, горле, пищеводе и желудке. Фактически, были зарегистрированы случаи некроза желудка в результате ожогов, вызванных случайным проглатыванием большого количества сухого хлорида кальция. [29] [30]

Чрезвычайно соленый вкус хлорида кальция используется для придания вкуса соленьям , не увеличивая при этом содержание натрия в пище . [17]

Хлорид кальция используется для предотвращения пробковой пятнистости и горькой ямчатости на яблоках путем распыления на деревья в конце вегетационного периода. [31]

Лабораторные и сопутствующие операции по сушке

Трубки для сушки часто наполняются хлоридом кальция. Водоросли сушатся с хлоридом кальция для использования в производстве карбоната натрия . Безводный хлорид кальция был одобрен FDA в качестве упаковочного средства для обеспечения сухости (CPG 7117.02). [32]

Гидратированную соль можно высушить для повторного использования, но при быстром нагревании она растворится в своей собственной воде гидратации и при охлаждении образует твердое амальгамированное вещество.

Флюс для восстановления металла

Аналогичным образом, CaCl 2 используется в качестве флюса и электролита в процессе электролиза FFC Cambridge для производства титана , где он обеспечивает надлежащий обмен ионами кальция и кислорода между электродами.

Медицинское применение

Инфузии хлорида кальция могут использоваться в качестве внутривенной терапии для профилактики гипокальциемии .

Другие приложения

Хлорид кальция используется в бетонных смесях для ускорения начального схватывания, но ионы хлорида приводят к коррозии стальной арматуры , поэтому его не следует использовать в железобетоне . [33] Безводная форма хлорида кальция также может использоваться для этой цели и может обеспечить измерение влажности в бетоне. [34]

Хлорид кальция используется в качестве добавки в пластмассах и огнетушителях , в доменных печах в качестве добавки для контроля за слипанием (комкованием и слипанием материалов, препятствующих опусканию шихты), а также в кондиционерах для белья в качестве разбавителя.

Экзотермическое растворение хлорида кальция используется в самонагревающихся банках и электрогрелках .

Хлорид кальция используется в качестве жесткого вещества для поддержания жесткости воды в джакузи , поскольку недостаточно жесткая вода может привести к коррозии и пенообразованию.

В нефтяной промышленности хлорид кальция используется для повышения плотности рассолов , не содержащих твердых частиц . Он также используется для ингибирования набухания глин в водной фазе инвертно- эмульсионных буровых растворов.

CaCl2 действует как флюсующий материал , понижая температуру плавления, в процессе Дэви для промышленного производства металлического натрия посредством электролиза расплавленного NaCl.

Хлорид кальция также используется при производстве активированного угля .

Хлорид кальция можно использовать для осаждения ионов фтора из воды в виде нерастворимого CaF2 .

Хлорид кальция также является ингредиентом, используемым в керамической шликерной посуде . Он суспендирует частицы глины, так что они плавают в растворе, что облегчает его использование в различных методах шликерного литья.

Дигидрат хлорида кальция (20 процентов по весу), растворенный в этаноле (95 процентов ABV), использовался в качестве стерилизующего средства для самцов животных. Раствор вводят в яички животного. В течение одного месяца некроз ткани яичек приводит к стерилизации. [35] [36]

Производители кокаина в Колумбии импортируют тонны хлорида кальция для восстановления растворителей, которые занесены в Красный список МККН и контролируются более строго. [37]

Опасности

Хотя соль нетоксична в небольших количествах во влажном состоянии, сильные гигроскопические свойства негидратированного хлорида кальция представляют некоторую опасность. Он может действовать как раздражитель , высушивая влажную кожу. Твердый хлорид кальция растворяется экзотермически , и при попадании внутрь могут возникнуть ожоги во рту и пищеводе. Проглатывание концентрированных растворов или твердых продуктов может вызвать желудочно-кишечное раздражение или язву . [38]

Потребление хлорида кальция может привести к гиперкальциемии . [39]

Характеристики

Испытание пламени CaCl 2

Хлорид кальция растворяется в воде, образуя хлорид и комплекс [Ca(H 2 O) 6 ] 2+ . Таким образом, эти растворы являются источниками «свободного» кальция и свободных ионов хлорида. Это описание иллюстрируется тем фактом, что эти растворы реагируют с источниками фосфата, давая твердый осадок фосфата кальция :

3 CaCl2 + 2PO3−4→ Ca3 ( PO4 ) 2 + 6Cl−

Хлорид кальция имеет очень высокое изменение энтальпии раствора , на что указывает значительное повышение температуры, сопровождающее растворение безводной соли в воде. Это свойство является основой для его применения в самых крупных масштабах.

Расплавленный хлорид кальция можно подвергнуть электролизу с получением металлического кальция и газообразного хлора :

CaCl2 → Ca + Cl2

Подготовка

Структура полимерного центра [Ca(H 2 O) 6 ] 2+ в кристаллическом гексагидрате хлорида кальция, иллюстрирующая высокое координационное число, типичное для комплексов кальция.

В большинстве стран мира хлорид кальция получают из известняка как побочный продукт процесса Сольве , который следует следующей общей реакции: [10]

2 NaCl + CaCO 3 → Na 2 CO 3 + CaCl 2

Потребление в Северной Америке в 2002 году составило 1 529 000 тонн (3,37 млрд фунтов). [40] В США большую часть хлорида кальция получают путем очистки из рассола . Как и в большинстве массовых товарных солевых продуктов, обычно присутствуют следовые количества других катионов щелочных металлов и щелочноземельных металлов ( группы 1 и 2) и других анионов галогенов ( группа 17). [10]

Происшествие

Хлорид кальция встречается в виде редких эвапоритовых минералов синджарита (дигидрат) и антарктицита (гексагидрат). [41] [42] [43] Другой известный природный гидрат — гиараит — тетрагидрат. [44] [43] Родственные минералы хлорокальцит (хлорид калия и кальция, KCaCl 3 ) и тахигидрит (хлорид кальция и магния, Ca Mg 2 Cl 6 ·12 H 2 O ) также очень редки. [45] [46] [43] То же самое относится к рориситу, CaClF (фторид хлорида кальция). [47] [43]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcdefghi Lide DR, ред. (2009). CRC Handbook of Chemistry and Physics (90-е изд.). Бока-Ратон, Флорида : CRC Press . ISBN 978-1-4200-9084-0.
  2. ^ "Хлорид кальция (безводный)". ICSC . Международная программа по химической безопасности и Европейская комиссия. Архивировано из оригинала 25 сентября 2015 г. Получено 18 сентября 2015 г.
  3. ^ Seidell A, Linke WF (1919). Растворимость неорганических и органических соединений (второе изд.). Нью-Йорк: D. Van Nostrand Company. стр. 196.
  4. ^ abcdef Анатольевич КР. "Свойства вещества: хлорид кальция". chemister.ru . Архивировано из первоисточника 24 июня 2015 . Получено 7 июля 2014 .
  5. ^ abcdef Pradyot P (2019). Справочник по неорганическим химикатам . The McGraw-Hill Companies, Inc. стр. 162. ISBN 978-0-07-049439-8.
  6. ^ abcd Müller U (2006). Неорганическая структурная химия (второе изд.). Англия: John Wiley & Sons Ltd. стр. 33. ISBN 978-0-470-01864-4.
  7. ^ abc Sigma-Aldrich Co. , Хлорид кальция.
  8. ^ Гарретт Д. Э. (2004). Справочник по литию и природному хлориду кальция. Elsevier . стр. 379. ISBN 978-0-08-047290-4. Архивировано из оригинала 31 октября 2023 г. . Получено 29 августа 2018 г. . Его токсичность при приеме внутрь показана в тесте на крысах: пероральная LD50 (крыса) составляет 1,0–1,4 г/кг (смертельная доза для половины подопытных животных, в данном случае крыс...)
  9. ^ "MSDS хлорида кальция". fishersci.ca . Fisher Scientific. Архивировано из оригинала 25 сентября 2015 г. Получено 7 июля 2014 г.
  10. ^ abc Роберт Кемп, Сюзанна Э. Киган «Хлорид кальция» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана 2000, Wiley-VCH, Вайнхайм. doi :10.1002/14356007.a04_547
  11. ^ Peck EL, Hamilton JH, Lewis JR, Hogan MB, Kusian RN, Cope WJ (1954). Труды первой ежегодной конференции по отоплению и кондиционированию воздуха: 1953-1955. Университет Юты, Металлургический факультет. Архивировано из оригинала 15 марта 2024 года . Получено 4 февраля 2024 года .
  12. ^ аб Хартманн ПК (1816). Pharmacologia Dynamica: Usui Academico Adcommodata (на латыни). Купфер и Виммер. Архивировано из оригинала 29 декабря 2023 года . Проверено 29 декабря 2023 г.
  13. ^ Ottley WC (1826). Словарь химии и минералогии, связанной с ней. Мюррей. Архивировано из оригинала 29 декабря 2023 года . Получено 29 декабря 2023 года .
  14. ^ "Диаграмма бинарно-фазовой системы: система хлорид кальция – вода". Aqueous Solutions Aps. Октябрь 2016 г. Архивировано из оригинала 26 июня 2019 г. Получено 20 апреля 2017 г.
  15. ^ "Keeping Things Dry". humantouchofchemistry.com . Архивировано из оригинала 26 октября 2014 г. Получено 23 октября 2014 г.
  16. ^ "Пыль: не ешьте ее! Контролируйте ее!". Road Management & Engineering Journal . US Roads (TranSafety Inc.). 1 июня 1998 г. Архивировано из оригинала 29 октября 2007 г. Получено 9 августа 2006 г.
  17. ^ abcdefgh "2.2.4". Энциклопедия щелочноземельных соединений . стр. 51. doi :10.1016/B978-0-444-59550-8.00002-8. Хлорид кальция обычно используется в качестве "электролита" и имеет чрезвычайно соленый вкус, как в спортивных напитках и других напитках, таких как бутилированная вода Nestle.
  18. ^ abcde Luna-Guzmán I, Barrett DM (май 2000 г.). «Сравнение эффективности хлорида кальция и лактата кальция в поддержании стабильности при хранении и качества свежесрезанных дынь». Postharvest Biology and Technology . 19 (1): 61–72. doi :10.1016/S0925-5214(00)00079-X.
  19. ^ "Apple Caviar Technique". StarChefs Studio . StarChefs.com. Апрель 2004. Архивировано из оригинала 29 июня 2022. Получено 9 августа 2006 .
  20. ^ Sitbon C, Paliyath G (2011). «Пред- и послеуборочная обработка, влияющая на качество питания». Comprehensive Biotechnology . С. 349–357. doi :10.1016/B978-0-08-088504-9.00275-0. ISBN 978-0-08-088504-9.
  21. ^ «Почему ваша бутилированная вода содержит четыре разных ингредиента». 24 июля 2014 г. Архивировано из оригинала 8 февраля 2019 г. Получено 17 марта 2024 г.
  22. ^ «Марки бутилированной воды с электролитами (подтверждено лабораторными испытаниями) — Руководство по очистке воды».
  23. ^ Профиль первоначальной оценки хлорида кальция в малых островных развивающихся государствах, публикации ЮНЕП, SIAM 15, Бостон, 22–25 октября 2002 г., стр. 13–14.
  24. ^ 21 CFR § 184.1193
  25. ↑ 7 CFR § 205.602 Архивировано 29 апреля 2021 г. на Wayback Machine
  26. ^ "Хлорид кальция: показания, побочные эффекты, предупреждения". Архивировано из оригинала 17 февраля 2023 г. Получено 15 марта 2024 г.
  27. ^ Бендич А. (январь 2001 г.). «Добавки кальция и уровень железа у женщин». Nutrition . 17 (1): 46–51. doi :10.1016/s0899-9007(00)00482-2. PMID  11165888.
  28. ^ "Архивная копия" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 16 марта 2024 г. . Получено 16 марта 2024 г. .{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )
  29. ^ Remes-Troche JM (2 января 2013 г.). «Черный желудок из-за приема безводного хлорида кальция». Отчеты о случаях в BMJ : bcr2012007716. doi : 10.1136/bcr-2012-007716. PMC 3604345. PMID  23283618 . 
  30. ^ Nakagawa Y, Maeda A, Takahashi T, Kaneoka Y (2020). «Некроз желудка из-за приема хлорида кальция». Журнал отчетов о случаях заболевания ACG . 7 (8): e00446. doi :10.14309/crj.00000000000000446. PMC 7447462. PMID  32903978 . 
  31. ^ «Пробковая пятнистость и горькая косточка яблок», Ричард К. Фант и Майкл А. Эллис, Ohioline.osu.edu/factsheet/plpath-fru-01
  32. ^ "CPG 7117.02". Статьи о соответствии FDA . Управление по контролю за продуктами и лекарствами США. Март 1995 г. Архивировано из оригинала 13 декабря 2007 г. Получено 3 декабря 2007 г.
  33. ^ "Ускорение времени схватывания бетона". Федеральное управление шоссейных дорог . 1 июня 1999 г. Архивировано из оригинала 17 января 2007 г. Получено 16 января 2007 г.
  34. ^ Национальный исследовательский совет (США). Строительный научно-исследовательский институт (1962). Клеи в строительстве: выбор и применение в полевых условиях; Ленты, чувствительные к давлению . Национальная академия наук — Национальный исследовательский совет. С. 24–5.
  35. ^ Koger LM (ноябрь 1977 г.). «Хлорид кальция, практическое некротизирующее средство». The Bovine Practitioner : 118–119. doi :10.21423/bovine-vol1977no12p118-119.
  36. ^ Яна К, Саманта П.К. (2011). «Клиническая оценка нехирургической стерилизации котов-самцов с помощью однократной интратестикулярной инъекции хлорида кальция». BMC Veterinary Research . 7 (1): 39. doi : 10.1186/1746-6148-7-39 . PMC 3152893. PMID  21774835 . 
  37. ^ Смит М., Симпсон К. (26 октября 2020 г.). «Наркотики развязывают новую нарковойну из-за основного химиката техасской компании». Bloomberg . Архивировано из оригинала 26 октября 2020 г. Получено 26 октября 2020 г.{{cite web}}: CS1 maint: бот: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )
  38. ^ "Оценка безопасности продукта (PSA): хлорид кальция". Dow Chemical Company . 2 мая 2006 г. Архивировано из оригинала 17 сентября 2009 г. Получено 22 июля 2008 г.
  39. ^ "Возможные побочные эффекты хлорида кальция". www.drugs.com . Архивировано из оригинала 27 июля 2020 г. Получено 23 января 2018 г.
  40. ^ Профиль первоначальной оценки хлорида кальция в малых островных развивающихся государствах, публикации ЮНЕП, SIAM 15, Бостон, 22–25 октября 2002 г., стр. 11.
  41. ^ "Sinjarite". www.mindat.org . Архивировано из оригинала 3 марта 2023 г. Получено 6 ноября 2020 г.
  42. ^ "Antarcticite". www.mindat.org . Архивировано из оригинала 1 мая 2023 года . Получено 6 ноября 2020 года .
  43. ^ abcd "Список минералов". www.ima-mineralogy.org . 21 марта 2011 г. Архивировано из оригинала 15 марта 2013 г. Получено 6 ноября 2020 г.
  44. ^ "Ghiaraite". www.mindat.org . Архивировано из оригинала 3 марта 2023 г. Получено 6 ноября 2020 г. .
  45. ^ "Хлорокальцит". www.mindat.org . Архивировано из оригинала 30 мая 2023 г. Получено 6 ноября 2020 г.
  46. ^ "Tachyhydrite". www.mindat.org . Архивировано из оригинала 3 марта 2023 г. Получено 6 ноября 2020 г.
  47. ^ "Rorisite". www.mindat.org . Архивировано из оригинала 3 марта 2023 г. Получено 6 ноября 2020 г.

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Хлорид кальция .