کلرید کلسیم چیست؟ | ویژگی‌ها، خواص و کاربردهای کلسیم کلراید

کلرید کلسیم یک ترکیب غیر آلی، یک نمک کلسیم با فرمول شیمیایی CaCl_۲ است. این ماده بلوری سفید رنگ، در دمای اتاق به حالت جامد بوده و در آب بسیار محلول است. کلسیم کلراید از خنثی سازی اسید کلریدریک با هیدروکسید کلسیم تولید می‌شود. این نمک معدنی یکی از مواد اولیه صنعتی به شمار می‌رود.

کلسیم کلراید معمولاً به عنوان یک ماده جامد هیدراته با فرمول عمومی CaCl2(H2O)_x، که مقدار x می‌تواند ۰، ۱، ۲، ۴ و ۶ باشد، مشاهده می‌شود. این ترکیبات عمدتاً برای یخ زدایی جاده‌ها و کنترل گرد و غبار منتشر شده از یک سطح، استفاده می‌شوند. از آنجا که نمک بی آب کلرید کلسیم، خاصیت جذب رطوبت را دارد، به عنوان ماده خشک کننده استفاده می‌شود.

روش‌های تولید کلرید کلسیم

در بسیاری از کشورهای جهان، کلرید کلسیم از سنگ آهک به صورت محصول جانبی فرآیند Solvay به دست می‌آید. واکنش تولید کلسیم کلراید در این فرآیند در صنعت به صورت زیر نمایش داده می‌شود:

۲NaCl + CaCO3 → Na2CO3 + CaCl2

در ایالات متحده، بیشترین مقدار کلراید کلسیم از تصفیه آب نمک به دست می‌آید.

همانند اکثر نمک‌های معدنی که جزو مواد اولیه صنعتی هستند، مقدار سایر کاتیون‌های فلزات قلیایی و فلزات قلیایی (گروه ۱ و ۲) و آنیون‌های هالوژن‌ها (گروه ۱۷ جدول تناوبی) به طور معمول در حجم تولید شده این نمک وجود دارند، اما غلظت آنها بسیار ناچیز است. در آنالیز کلراید کلسیم، مقادیر سایر عناصر گزارش می‌شود.

خواص و ویژگی‌ها

کلرید کلسیم در آب حل می‌شود و کلرید و کمپلکس آکوآ با فرمول شیمیایی ^+۲[Ca(H2O)6] تولید می‌کند. به این ترتیب، این محلول منابع یون‌های کلسیم و کلرید آزاد هستند. این توصیف به معنای این است که محلول‌ها با منابع فسفات واکنش می‌دهند و رسوب جامد فسفات کلسیم را تشکیل می‌دهند؛ این واکنش را در شکل زیر مشاهده می‌کنید:

^–۳CaCl_۲ + ۲PO_۴^۳- → Ca_۳(PO_۴)_۲ + ۶Cl

آنتالپی محلول کلرید کلسیم دارای دامنه متغیر بسیار وسیعی است. با افزایش قابل توجه دما، انحلال نمک بدون آب در حلال آب، افزایش قابل توجهی نشان می‌دهد.

کلسیم کلراید ذوب شده می‌تواند الکترولیز شود و فلز کلسیم و گاز کلر را تولید کند:

CaCl2 → Ca + Cl2

مشخصات فیزیکی و شیمیایی

Calcium chloride کلرید کلسیم
نام ترکیب
IUPAC نامگذاری / کلرید کلسیمCalcium chloride
نام‌های متداول دیگر: / کلراید کلسیم خنثیNeutral calcium chloride (II) / کلرید کلسیم  calcium(II) chloride /دی کلرید کلسیم calcium dichloride E509
شاخص‌های شناسایی
CAS Number	۱۰۰۴۳-۵۲-۴  ۲۲۶۹۱-۰۲-۷ (مونو هیدراته)  ۱۰۰۳۵-۰۴-۸ (دی هیدراته)  ۲۵۰۹۴-۰۲-۴ (تترا هیدراته)  ۷۷۷۴-۳۴-۷ (هگزا هیدراته)
EC Number	۲۳۳-۱۴۰-۸
E number	E509
PubChem CID	۲۴۸۵۴
ویژگی‌ها و خواص
فرمول شیمیایی	CaCl۲
جم مولی	۱۱۰.۹۸ g·mol−۱
شکل ظاهری	پودر سفید رنگ-جامد-جاذب رطوبت
بو	بدون بو
دانسیته	۲.۱۵ g/cm۳ (بدون آب) ۲.۲۴ g/cm۳ (مونو هیدراته) ۱.۸۵ g/cm۳ (دی هیدراته) ۱.۸۳ g/cm۳ (تترا هیدراته) ۱.۷۱ g/cm۳ (هگزا هیدراته)
نقطه ذوب	۷۷۲–۷۷۵ °C بدون آب ۲۶۰ °C مونو هیدراته, تجزیه می‌شود ۱۷۵ °C دی هیدراته, تجزیه می‌شود ۴۵.۵ °C تترا هیدراته, تجزیه می‌شود ۳۰ °C هگزا هیدراته, تجزیه می‌شود
نقطه جوش	۱,۹۳۵ °C بدون آب
مقدار حلالیت در آب	فرم بدون آب: ۷۴.۵ g/100 mL (20 °C) فرم هگزا هیدراته: ۴۹.۴ g/100 mL (−۲۵ °C) ۵۹.۵ g/100 mL (0 °C) ۶۵ g/100 mL (10 °C) ۸۱.۱ g/100 mL (25 °C) ۱۰۲.۲ g/100 mL (30.2 °C) فرم آلفا-تترا هیدراته: ۹۰.۸ g/100 mL (20 °C) ۱۱۴.۴ g/100 mL (40 °C) فرم دی هیدراته: ۱۳۴.۵ g/100 mL (60 °C) ۱۵۲.۴ g/100 mL (100 °C)
حلالیت در سایر ترکیبات	محلول در الکل‌ها و اسید استیک : نامحلول در ترکیبات مذکور NH۳, DMSO, CH۳COOC۲H۵
مقدار حلالیت در اتانول	۱۸.۳ g/100 g (0 °C)25.8 g/100 g (20 °C) ۳۵.۳ g/100 g (40 °C) ۵۶.۲ g/100 g (70 °C)
حلالیت در متانول	۲۱.۸ g/100 g (0 °C)29.2 g/100 g (20 °C) ۳۸.۵ g/100 g (40 °C)
حلالیت در استون	۰.۱ g/kg (20 °C)
حلالیت در پیریدین	۰.۱ g/kg (20 °C)
خاصیت اسیدی (pKa)	۸–۹ (بدون آب) ۶.۵–۸.۰ (هگزا هیدراته)
ویژگی‌های ترموشیمی
ظرفیت حرارتی (C)	۷۲.۸۹ J/mol·K (بدون آب) ۱۰۶.۲۳ J/mol·K (مونو هیدراته) ۱۷۲.۹۲ J/mol·K (دی هیدراته) ۲۵۱.۱۷ J/mol·K (تترا هیدراته) ۳۰۰.۷ J/mol·K (هگزا هیدراته)
آنتروپی مولار استاندارد (So۲۹۸)	۱۰۸.۴ J/mol·K
آنتالپی استاندارد تشکیل (ΔfH⦵۲۹۸)	−۷۹۵.۴۲ kJ/mol (بدون آب)−۱۱۱۰.۹۸ kJ/mol (مونو هیدراته) −۱۴۰۳.۹۸ kJ/mol (دی هیدراته) −۲۰۰۹.۹۹ kJ/mol (تترا هیدراته) −۲۶۰۸.۰۱ kJ/mol (هگزا هیدراته)
انرژی آزاد گیبس (ΔfG˚)	−۷۴۸.۸۱ kJ/mol
ترکیبات مرتبط
آنیون‌ها	/ فلورید کلسیمCalcium fluoride / برمید کلسیمCalcium bromide / یدید کلسیمCalcium iodide
کاتیون‌ها	/ کلرید برلیومBeryllium chloride / کلرید منیزیمMagnesium chloride / کلرید استرانسیومStrontium chloride / کلرید باریمBarium chloride / کلرید رادیمRadium chloride

کاربردهای کلرید کلسیم

اگر یک نفر هیچ تخصصی درباره شیمی و ترکیبات شیمیایی نداشته باشد، وقتی صحبت از نمک به میان می‌آید، ناخودآگاه، ذهن او به سمت نمک کلرید سدیم با فرمول شیمیایی NaCl حرکت می‌کند. اما برای یک شیمیدان، بسیاری از ترکیبات دیگر نیز متناسب با این تعریف، معرفی می‌شوند؛ کلرید کلسیم خوراکی و صنعتی، یکی از آنها است. نام ترکیب کلسیم کلراید جامد را بارها و بارها در کاربردهای مختلف، شنیده‌ایم.

کلرید کلسیم را می‌توان با تصفیه سودا اَش، آب نمک طبیعی یا سنگ آهک به دست آورد. این واکنش در قسمت‌های قبلی نمایش داده شده است. این ماده به راحتی در آب حل می‌شود و اگر در محیط مرطوب به اندازه کافی باقی بماند، در واقع به مایع تبدیل خواهد شد. کلسیم کلراید مایع، به همین حالت گفته می‌شود. معمول‌ترین موارد استفاده کلرید کلسیم جامد شامل ضد یخ در جاده‌ها، تسریع زمان آماده سازی بتن، کنترل رطوبت و بهبود طعم مواد غذایی است. این کاربردها را در قسمت زیر با هم ملاحظه می‌کنیم.

۱- جاده‌ها و بزرگراه‌ها

کلرید کلسیم مانند کلرید سدیم، نقطه ذوب یخ را کاهش می‌دهد، بنابراین یکی از متداول‌ترین کاربردهای آن، برای ایجاد جرم و افزایش اصطکاک در جاده‌ها است. در واقع هنگام حل شدن کلسیم کلراید، یک واکنش گرمازا رخ می‌دهد که گرما تولید می‌کند.

کلسیم کلرید، یک ماده جاذب رطوبت است، به این معنی که رطوبت محیط را به خود جذب می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود که کلرید کلسیم، ماده شیمیایی خوبی برای فرو نشاندن گرد و غبار در جاده‌های مملو از شن یا راه‌های خاکی باشد.

۲- کنترل رطوبت

کلرید کلسیم چیزی فراتر از یک جاذب رطوبت معمولی است. این ماده بسیار فعال است؛ به این معنی که می‌تواند رطوبت کافی را جذب کند تا در دمای اتاق، به آب نمک در حالت مایع تبدیل شود. کلراید کلسیم، رایج‌ترین ماده در جاذب‌های رطوبت، موجود در فروشگاه‌های بزرگ برای کنترل رطوبت در کشوها و محفظه‌ها است. اغلب می‌توانید آن را با جوش شیرین، که یک ماده معطر است، ترکیب کنید.

رطوبت زدایی با کلرید کلسیم بدون خطر نیست. کلسیم کلراید مایع، خورنده است و باعث زنگ زدگی می‌شود، بنابراین نباید از آن در اطراف فلزات استفاده شود. علاوه بر این، قرار گرفتن در معرض این ماده در طولانی مدت می‌تواند باعث مشکلات تنفسی و آسیب به ریه‌ها شود. ژل سیلیکا یک ماده خشک کننده است که در مقایسه با کلسیم کلرید، ایمن‌تر بوده و اغلب به جای آن استفاده می‌شود.

۳- صنایع غذایی

مصرف کلرید کلسیم خوراکی، بی خطر است و یک ماده افزودنی رایج در صنایع غذایی است. این ماده به پنیر، توفو، میوه‌ها و سبزیجات کنسرو شده اضافه می‌شود تا بافت مواد غذایی را ترد و محکم‌تر کند.

کلسیم کلراید، ترکیبی است که برای افزایش طعم شور درترشی ها به کار می‌رود، بدون اینکه نیاز به افزودن سدیم اضافی باشد.

کلسیم کلرید یک ماده رایج در نوشیدنی‌های انرژی زا ورزشی است. وقتی کلرید کلسیم در آب حل می‌شود، به یون‌های مثبت کلسیم و یون‌های منفی کلر تفکیک می‌شود و از آنجا که فرمول کلسیم کلرید شامل دو یون کلرید است، الکترولیت قوی‌تری نسبت به “کلرید سدیم” ایجاد می‌کند که تنها یک یون دارد.

توانایی تفکیک کامل کلرید کلسیم به طور کامل به یون‌های تشکیل دهنده آن، طعم نمکی به ترکیب می‌بخشد و اگر خیلی رطوبت زا نباشد، می‌تواند جایگزین نمک خوراکی در غذاها و برای مصرف روزانه شود. با این حال، اگر مقدار زیادی از آن را بخورید، تمایل به جذب آب، باعث ایجاد مشکلات روده‌ای و درد شکمی می‌شود.

۴- ساخت و ساز

از آنجا که کلرید کلسیم، آب را به خوبی جذب می‌کند و هنگام این فرآیند، گرما تولید می‌کند، در پروژه‌های ساختمانی، آن را به بتن اضافه می‌کنند تا سرعت پخت مصالح را در دماهای پایین‌تر، تسریع کند. افزودن غلظت ۲ درصد از این ترکیب به بتن، همان سرعت پخت را در ۵۰ درجه فارنهایت ایجاد می‌کند که بتن ساده در ۷۰ درجه فارنهایت دارد.

۵- حفاری

کلسیم کلراید در حفاری چاه های نفت بسیار کاربرد دارد. این ترکیب می تواند چگالی مایعات نفتی را تنظیم کند و به کنترل فشار بسیار کمک می‌کند. این ترکیب معدنی باعث متورم شدن سیالات چاه نفت هنگام عملیات حفاری می‌شود.

اگر از این ترکیب در حفاری استفاده شود خسارت های ناشی از تشکیل لجن را از بین می برد. همچنین کار کردن و رقیق کردن آن با آب ساده تر است. از سویی دیگر، این ماده می تواند غبارات جامد پراکنده در محیط هنگام حفاری را فرو بنشاند.

حفاری های چاه نفت و اکتشافات نفتی بدون مصرف ترکیباتی مانند کلرید کلسیم تقریباً دشوار است.

کلرید کلسیم در حفاری چاه نفت

نگاه کلی به سایر کاربردهای کلرید کلسیم در صنایع مختلف

1. نگهداری از مسیرهای گذر در جاده‌ها و بزرگراه‌ها: از کلرید کلسیم برای فرونشاندن گرد و غبار استفاده می‌شود. به این دلیل که این ماده رطوبت هوا را جذب می‌کند و از تشکیل گرد و غبار جلوگیری می‌کند. همچنین به دلیل اینکه کلرید کلسیم باعث ذوب یخ می‌شود می‌تواند برای کنترل یخ زدگی در هوای سرد و یخبندان مورد استفاده قرار گیرد.
2. سنتز و تهیه مواد شیمیایی: این ماده دارای منبعی غنی از یون‌های کلسیم است. به همین جهت از آن برای تولید نمک‌های کلسیم استفاده می‌شود.
3. صنعت سیمان: به دلیل اینکه کلرید کلسیم منبعی غنی از یون‌های کلرید است برای تولید سیمان با قلیاییت پایین کاربرد دارد.
4. صنایع ساخت و ساز: این ماده در تنظیم شرایط واکنش بتن بسیار مؤثر است. به همین دلیل به عنوان افزودنی بتن در دمای پایین استفاده می‌شود. با توجه به اینکه مخلوط این ماده با سیلیکات سدیم خاک‌های شنی و شن را به حالت جامد یکنواخت مبدل می‌کند، برای افزایش استحکام بافت خاک کاربرد دارد. 
5. تولید لاستیک و تایر: به دلیل اینکه کاهش نقطه انجماد در تایر که باعث چسبندگی بهتر می‌شود برای افزایش وزن لاستیک و تایر از کلرید کلسیم استفاده می‌شود.
6. خشک کننده هوا و گازها: این ماده می‌تواند به کمک جذب رطوبت به طور مستقیم ترکیبات را خشک کند.
7. صنعت آلومینیوم و خودروسازی: با توجه به اینکه کلرید کلسیم فلوریدها، فسفات‌ها و فلزات سنگین و چربی‌ها را از پساب صنعتی حذف می‌کند، در تصفیه پساب صنعتی از آن استفاده می‌شود.
8. کاربرد کلرید کلسیم در معدن: این ماده به دلیل اینکه رطوبت را جذب می‌کند و نقطه انجماد آب را کاهش می‌دهد برای فرونشاندن غبار و جلوگیری از انجماد ذغال و سنگ معدن بسیار کاربرد دارد.
9. صنعت کاغذسازی: کلرید کلسیم برای بهبود و نرم شدن بافت کاغذ، پاک کردن اسیدهای چرب و جوهر کاغذ در فرایند بازیافت و افزایش رنگ‌پذیری کاغذ استفاده می‌شود.
10. صنایع پتروشیمی: کلرید کلسیم در صنایع پتروشیمی برای افزایش دانسیته و تکمیل ماهیت سیالات به نفت افزوده می‌شود. این ماده در تسریع فرایند تهیه سیمان مؤثر است و به همین دلیل در فرایند سیمانکاری چاه نفت کاربرد دارد. همچنین میزان تورم را در حفاری کاهش می‌دهد و به عنوان افزودنی به گل حفاری اضافه می‌شود. کلرید کلسیم به عنوان خشک کننده در فرایندهای شیمیایی استفاده می‌شود.

 

ایمنی کلرید کلسیم

اثرات و خطرات کلرید کلسیم برای سلامتی در برگه اطلاعات ایمنی این ترکیب آورده شده است. در کلرید کلسیم msds آمده است که تماس کلسیم کلراید جامد یا مایع با چشم ممکن است باعث تحریک شدید و سوختگی احتمالی چشم‌ها شود.

تماس کلسیم کلراید صنعتی با پوست باعث تحریک و سوختگی احتمالی می‌شود، به خصوص اگر پوست، مرطوب یا خیس باشد.

بلع تصادفی کلرید کلسیم ممکن است باعث تحریک شدید دستگاه گوارش همراه با حالت تهوع، استفراغ و سوختگی‌های احتمالی شود. همچنین ممکن است باعث اختلالات قلبی نیز بشود. در موارد بسیار شدید، علائمی مانند تشنج، تنفس سریع، ضربان قلب آهسته یا حتی مرگ نیز رخ می‌دهد.

استنشاق غبارات کلرید کلسیم جامد باعث تحریک شدید دستگاه تنفسی همراه با درد، سوختگی و التهاب می‌شود.

این ترکیب از نظر فعالیت شیمیایی، پایدار است. سعی کنید اگر با این ترکیب صنعتی سرو کار دارید، از تولید گرد و غبار جلوگیری کنید، از قرار دادن بسته بندی‌ها در معرض گرمای بیش از حد خودداری نموده و در معرض هوای مرطوب یا آب، قرار ندهید.

کلرید کلسیم با سایر مواد نظیر تری فلوئورید برم، فوران-۲-پراکسی کربوکسیلیک اسید ناسازگار است.

محصولات خطرناک در اثر تجزیه شدن این ترکیب معدنی شامل کلرید هیدروژن و اکسید کلسیم می‌باشد.

 

شرایط نگهداری

نمک معدنی کلرید کلسیم باید در ظرف محکم و درب بسته نگهداری شود. بسته‌ها و کیسه‌های حاوی این ترکیب باید در محلی خنک، خشک و دارای تهویه مناسب و به دور از مواد ناسازگار نگهداری شوند. انبار را از افزایش حجم رطوبت، محافظت کنید.

بعد از کار کردن با این ترکیب باید دست‌های خود را کاملاً بشویید. تولید و تجمع گرد و غبار ناشی از کلسیم کلراید را به حداقل برسانید.

ظرف کلرید کلسیم را همیشه محکم و درب بسته نگه دارید، حتی اگر از آن در طول روز، بارها استفاده می‌کنید. هنگام حل کردن کلرید کلسیم، همیشه از آب خنک استفاده کنید. گرمای تولید شده از فرآیند انحلال کلسیم کلراید در آب، قابل توجه است.

واکنش انحلال کلرید کلسیم در آب را در قسمت زیر مشاهده می‌کنید:

CaCl_۲ + H_۲O → Ca(OH)_۲ + ۲HCl

بسته بندی

بسته بندی کلرید کلسیمبسته بندی کلرید کلسیم در گرید آزمایشگاهی و گرید صنعتی با یکدیگر متفاوت است. خرید و فروش کلسیم کلرید دی هیدراته از برند مرک، با وزن ۵۰۰ گرم در بسته بندی‌های استاندارد و ظروف پلاستیکی درب بسته انجام می‌شود.

کلسیم کلراید صنعتی با درصد خلوص ۹۵ درصد در کیسه‌های ۲۵ کیلوگرمی نیز عرضه می‌شود. در برخی از صنایع تولید کننده، کلسیم کلراید به صورت فلیک با درصد خلوص ۷۴ درصد به فروش می‌رسد که این گرید صنعتی صرفاً برای جذب رطوبت کاربرد دارد.

در صورت سفارش در مقدارهای بالاتر، کیسه‌های ۱۰۰۰ کیلو­گرمی یا حمل به صورت فله‌ای نیز انجام می‌گیرد. برای ثبت سفارش خرید کلرید کلسیم و دریافت قیمت کلسیم کلراید خوراکی و کلسیم کلراید صنعتی باید با شرکت‌های وارد کننده و فروشنده صحبت کنید.

در حال حاضر کلسیم کلراید زحل شیمی و کلران و وارداتی تولید چین به عنوان یک ترکیب شیمیایی صنعتی در بازار در اختیار مصرف کنندگان قرار می‌گیرد.

 

وضعیت بازار و خرید و فروش کلرید کلسیم

خرید و فروش کلرید کلسیم خوراکی و کلرید کلسیم صنعتی با توجه به میزان عرضه و تقاضا در بازار انجام می‌شود. این ماده در صنایع مختلف کاربرد دارد، بنابراین حجم تقاضا برای خرید آن قابل توجه است. این ترکیب در حفاری چاه‌های نفت در داخل ایران و همینطور در کشورهای حوزه خلیج فارس بسیار مصرف می‌شود.

از طرف دیگر کلرید کلسیم ایرانی نیز در بازار وجود دارد. بسته به نیاز مشتری در کیسه‌های یک کیلوگرمی یا ۲۵ کیلوگرمی ارائه می‌شود. برای دریافت قیمت کلسیم کلرید خشک و قیمت کلسیم کلرید دی هیدراته می‌توانید از طریق وبسایت شیمیکو اقدام کنید.

تأمین کنندگان کلسیم کلراید

منابع:

https://en.wikipedia.org/wiki/Calcium_chloride#:~:text=Calcium%20chloride%20is%20an%20inorganic,hydrochloric%20acid%20with%20calcium%20hydroxide.

https://www.peterschemical.com/markets-and-uses-for-calcium-chloride/

https://www.hunker.com/12203530/common-uses-of-calcium-chloride

https://fscimage.fishersci.com/msds/03900.htm