Хлорид кальция

Хлорид кальция (CaCl₂) — неорганическое бинарное соединение, кальциевая соль соляной кислоты. Представляет собой кристаллическое вещество белого цвета, хорошо растворимое в воде. Обладает высокой гигроскопичностью (способностью активно поглощать влагу из воздуха). В промышленности и быту используется в качестве осушителя, противогололёдного реагента, пищевой добавки (E509), а также в медицине, строительстве и нефтедобыче.

Физические и химические свойства

Физические свойства

Хлорид кальция при нормальных условиях представляет собой бесцветные или белые кристаллы ромбической сингонии. Безводный хлорид кальция (CaCl₂) имеет температуру плавления 772 °C и температуру кипения 1935 °C. Плотность безводного вещества составляет 2,15 г/см³.

Вещество чрезвычайно гигроскопично: на воздухе оно быстро расплывается, поглощая влагу и переходя в кристаллогидраты. Известны следующие кристаллогидраты:

• CaCl₂·H₂O (моногидрат, устойчив до 200 °C);
• CaCl₂·2H₂O (дигидрат);
• CaCl₂·4H₂O (тетрагидрат);
• CaCl₂·6H₂O (гексагидрат, наиболее распространённая форма).

Растворимость в воде высокая и возрастает с понижением температуры (экзотермический эффект растворения). При растворении безводного хлорида кальция в воде выделяется значительное количество тепла (до 700 кДж/кг), что позволяет использовать его в грелках и саморазогревающихся упаковках.

Химические свойства

Хлорид кальция вступает в реакции обмена с растворимыми солями, кислотами и щелочами. При электролизе расплава разлагается на кальций и хлор. В водном растворе диссоциирует на ионы Ca²⁺ и Cl⁻. С аммиаком образует аммиакаты, например CaCl₂·8NH₃. При нагревании с концентрированной серной кислотой выделяет хлороводород.

Получение

В промышленности хлорид кальция получают несколькими способами:

1. Как побочный продукт производства соды (аммиачно-содовый процесс Сольве). При получении кальцинированной соды (Na₂CO₃) из известняка и поваренной соли образуется хлорид кальция в качестве отхода. Этот способ является основным в мире.
2. Взаимодействием соляной кислоты с известняком (мелом, мрамором): CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O.
3. Из природных рассолов (например, в соляных озёрах и подземных водах) путём выпаривания и очистки.
4. Как побочный продукт при производстве хлората калия (бертолетовой соли) и других хлорсодержащих соединений.

В лабораторных условиях хлорид кальция получают растворением кальция, его оксида или гидроксида в соляной кислоте.

Применение

Противогололёдные реагенты

Одно из самых массовых применений хлорида кальция — борьба с обледенением дорог, тротуаров и взлётно-посадочных полос. В отличие от хлорида натрия (поваренной соли), хлорид кальция эффективен при значительно более низких температурах (до −50 °C). Он плавит лёд за счёт выделения тепла при растворении, что ускоряет процесс. Однако его применение ограничено из-за коррозионной активности по отношению к металлам и бетону, а также негативного воздействия на почву и растения.

Осушитель (десикант)

Благодаря высокой гигроскопичности, безводный хлорид кальция используется как эффективный осушитель газов (воздуха, природного газа) и органических жидкостей. В быту применяется в поглотителях влаги для помещений (шкафов, подвалов, гаражей). При насыщении влагой превращается в раствор (рассол), который необходимо утилизировать.

Пищевая промышленность

Зарегистрирован как пищевая добавка E509 (кальция хлорид). Используется:

• как отвердитель (уплотнитель) для консервированных овощей и фруктов (огурцов, помидоров, оливок);
• как стабилизатор консистенции в сыроделии (для восстановления сычужной свёртываемости молока);
• как источник кальция в обогащённых продуктах;
• в производстве некоторых видов пива (для регулирования жёсткости воды).

Медицина

В медицинской практике применяется 10% раствор хлорида кальция для внутривенного введения. Используется:

• при аллергических реакциях (как противоаллергическое средство);
• при кровотечениях (для повышения свёртываемости крови);
• при гипокальциемии (недостатке кальция в организме);
• при отравлениях солями магния и фторидами.

Строительство

Хлорид кальция добавляют в бетонные смеси для ускорения схватывания и твердения, особенно при низких температурах (зимнее бетонирование). Он также используется как добавка в штукатурные и кладочные растворы.

Нефтегазовая промышленность

В бурении нефтяных и газовых скважин растворы хлорида кальция применяются в качестве утяжелителей буровых растворов для регулирования плотности и предотвращения обвалов стенок скважины. Также используется для глушения скважин.

Прочие области

• Холодильная техника: водные растворы хлорида кальция (рассолы) используются как хладагенты в промышленных холодильных установках.
• Сельское хозяйство: внесение в почву для восполнения дефицита кальция, особенно на кислых почвах.
• Автомобильная промышленность: в составе жидкостей для омывания стёкол (для снижения температуры замерзания).
• Пожаротушение: входит в состав некоторых огнетушащих порошков.

Безопасность и воздействие на здоровье

Хлорид кальция относится к веществам III класса опасности (умеренно опасные). При контакте с кожей сухое вещество может вызывать раздражение и ожоги из-за сильного тепловыделения при растворении в поту. Попадание в глаза вызывает сильное раздражение. При вдыхании пыли возможны раздражение дыхательных путей и кашель. При проглатывании больших доз может вызывать раздражение желудочно-кишечного тракта. Внутривенное введение требует осторожности из-за риска некроза тканей при попадании раствора под кожу.

Влияние на окружающую среду

Попадание хлорида кальция в почву и водоёмы приводит к засолению, что угнетает рост растений и ухудшает качество воды. Высокие концентрации хлоридов токсичны для пресноводных организмов. В связи с этим в ряде стран (включая некоторые регионы России) введены ограничения на использование хлоридсодержащих противогололёдных реагентов вблизи водоохранных зон и зелёных насаждений.

Источники

1. Химическая энциклопедия: в 5 т. / Редкол.: И. Л. Кнунянц (гл. ред.) и др. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1: А — Дарзана.
2. Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. — М.: Высшая школа, 2001.
3. ГОСТ 450-77 «Кальций хлористый технический. Технические условия».
4. СанПиН 2.3.2.1293-03 «Гигиенические требования по применению пищевых добавок».
5. Регистр лекарственных средств России (РЛС). Описание препарата «Кальция хлорид».