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]
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]
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]
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]
В пищевой промышленности хлорид кальция часто используется в качестве укрепляющего агента в консервированных овощах, особенно в консервированных томатах и соленых огурцах. [17] [18] [19] [20] Он также используется для уплотнения соевого творога в тофу и при производстве заменителя икры из овощных или фруктовых соков . [21] [22] [23] 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. [24] [25]
Укрепляющий эффект хлорида кальция можно объяснить несколькими механизмами: [24]
Свойства хлорида кальция снижать температуру замерзания используются для замедления замерзания карамели в шоколадных батончиках с карамельной начинкой. [ необходима цитата ] Кроме того, его часто добавляют в нарезанные яблоки для сохранения текстуры. [26]
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. [27] [28] [29] [30] [31]
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. [32]
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 . [33] [34] [35]
Среднее потребление хлорида кальция в качестве пищевой добавки оценивается в 160–345 мг/день. [36] Хлорид кальция разрешен в качестве пищевой добавки в Европейском Союзе для использования в качестве секвестранта и укрепляющего агента под номером E509 . [37] Он считается общепризнанным безопасным (GRAS) Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США. [38] Его использование в органическом производстве сельскохозяйственных культур , как правило, запрещено Национальной органической программой США . [39]
Содержание элементарного кальция в гексагидрате хлорида кальция (CaCl2 · 6H2O ) составляет приблизительно 27,2%. Это означает, что на каждый грамм гексагидрата хлорида кальция приходится около 272 миллиграммов элементарного кальция.
В безводном хлориде кальция (CaCl 2 ) содержание элементарного кальция немного выше, около 28,4% (на каждый грамм безводного хлорида кальция приходится около 284 миллиграммов элементарного 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 ). [40] [41] 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. [42] 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 больших количеств сухого хлорида кальция. [43] [44]
Чрезвычайно соленый вкус хлорида кальция используется для придания вкуса соленьям , не увеличивая при этом содержание натрия в пище . [45]
Хлорид кальция используется для предотвращения пробковой пятнистости и горькой ямчатости на яблоках путем распыления на деревья в конце вегетационного периода. [46]
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). [47]
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.
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.
Инфузии хлорида кальция могут использоваться в качестве внутривенной терапии для предотвращения гипокальциемии . [48] [49] [50] [51] [52]
Хлорид кальция — это хорошо растворимая соль кальция. Гексагидрат хлорида кальция (CaCl 2 ·6H 2 O) имеет растворимость в воде 811 г/л при 25 °C. [1] Хлорид кальция полностью диссоциирует на ионы кальция (Ca 2+ ) в желудочно-кишечном тракте, что приводит к легко биодоступному кальцию. Высокая концентрация ионов кальция способствует эффективному всасыванию в тонком кишечнике. [42] [53] Однако его использование в качестве пищевой добавки встречается реже по сравнению с другими солями кальция из-за потенциальных побочных эффектов, таких как раздражение желудочно-кишечного тракта и дискомфорт. Эти эффекты ограничивают использование хлорида кальция в качестве пероральной добавки, несмотря на его высокую растворимость и биодоступность. [53] [54] [55]
При дегустации хлорид кальция проявляет характерный горький вкус наряду с соленым. Горечь обусловлена ионами кальция и их взаимодействием с рецепторами вкуса человека: некоторые члены семейства рецепторов горького вкуса TAS2R реагируют на ионы кальция; горькое восприятие кальция считается защитным механизмом, позволяющим избежать приема токсичных веществ, поскольку многие ядовитые соединения имеют горький вкус. В то время как ионы хлора (Cl⁻) в первую очередь способствуют солености, при более высоких концентрациях они могут усиливать горькое ощущение. Сочетание ионов кальция и хлора усиливает общую горечь. При более низких концентрациях хлорид кальция может иметь преимущественно соленый вкус. Соленый вкус возникает из-за электролитной природы соединения, подобной хлориду натрия (поваренной соли). По мере увеличения концентрации горький вкус становится более выраженным: повышенное присутствие ионов кальция усиливает активацию горьких рецепторов. [56] [57] [58]
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 . [59] Безводная форма хлорида кальция также может использоваться для этой цели и может обеспечить измерение влажности в бетоне. [60]
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 тестикулярной ткани приводит к стерилизации. [61] [62]
Производители кокаина в Колумбии импортируют тонны хлорида кальция для восстановления растворителей, которые занесены в Красный список МККН и более строго контролируются. [63]
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. Прием внутрь концентрированных растворов или твердых продуктов может вызвать раздражение желудочно-кишечного тракта или язву . [64]
Потребление хлорида кальция может привести к гиперкальциемии . [65]
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 :
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 :
Хлорид кальция (CaCl 2 ) — неорганическая соль, которая при растворении в воде диссоциирует на ионы кальция (Ca 2+ ) и ионы хлора (Cl - ); как таковые, водные растворы хлорида кальция имеют тенденцию быть слегка кислыми из-за влияния ионов хлора на концентрацию ионов водорода в воде. Небольшая кислотность растворов хлорида кальция в первую очередь обусловлена повышенной ионной силой раствора, которая может влиять на активность ионов водорода и немного снижать pH. pH хлорида кальция pH в водном растворе следующий: [66] [67]
В большинстве стран мира хлорид кальция получают из известняка как побочный продукт процесса Сольве , который следует следующей общей реакции: [10]
Потребление в Северной Америке в 2002 году составило 1 529 000 тонн (3,37 млрд фунтов). [68] 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]
Хлорид кальция встречается в виде редких эвапоритовых минералов синджарита (дигидрат) и антарктицита (гексагидрат). [69] [70] [71] Другой известный природный гидрат — гиараит — тетрагидрат. [72] [71] 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. [73] [74] [71] То же самое относится к рориситу, CaClF (фторид хлорида кальция). [75] [71]
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...)
{{cite book}}
: Контрольное |isbn=
значение: контрольная сумма ( помощь ){{cite journal}}
: Требуется цитировать журнал |journal=
( помощь ) ; Отсутствует или пусто |title=
( помощь ){{cite web}}
: CS1 maint: бот: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )