Chlorid vápenatý
Obsah boxu
Šablona:Infobox - chemická sloučenina Chlorid vápenatý (chemický vzorec CaCl₂) je anorganická sloučenina, konkrétně sůl tvořená vápníkem a chlorem. Za běžných podmínek se jedná o bílou krystalickou látku, která je velmi dobře rozpustná ve vodě. Jeho nejvýraznějšími vlastnostmi jsou silná hygroskopie (schopnost pohlcovat vzdušnou vlhkost) a exotermická reakce při rozpouštění, během níž se uvolňuje značné množství tepla. Díky těmto vlastnostem nachází široké uplatnění v mnoha odvětvích, od zimní údržby komunikací přes potravinářství až po lékařství.
🧪 Vlastnosti
Chlorid vápenatý je typickou iontovou sloučeninou s vlastnostmi charakteristickými pro soli kovů alkalických zemin.
⚛️ Fyzikální vlastnosti
- Skupenství: Za standardních podmínek je to pevná, krystalická látka bílé barvy.
- Rozpustnost: Je vysoce rozpustný ve vodě. Při 20 °C se ve 100 ml vody rozpustí přibližně 74,5 g bezvodého CaCl₂. Rozpouští se také v alkoholech, jako je ethanol a methanol.
- Hygroskopie: Bezvodý chlorid vápenatý je extrémně hygroskopický, což znamená, že aktivně pohlcuje vodní páru ze vzduchu. Na vzduchu postupně vlhne a nakonec se rozpustí ve vlastní absorbované vodě (jev zvaný deliquescence).
- Teplota tání a varu: Bezvodá forma má vysokou teplotu tání (772 °C) a varu (1935 °C), což je typické pro iontové sloučeniny.
- Hydráty: Tvoří několik stabilních hydrátů, nejčastěji dihydrát (CaCl₂·2H₂O) a hexahydrát (CaCl₂·6H₂O). Vlastnosti těchto hydrátů se od bezvodé formy liší.
🔬 Chemické vlastnosti
- Exotermická disoluce: Rozpouštění chloridu vápenatého ve vodě je silně exotermické, což znamená, že se uvolňuje teplo a roztok se zahřívá. Tento jev je způsoben vysokou hydratační entalpií iontů Ca²⁺ a Cl⁻.
- Zdroj iontů: Ve vodném roztoku se plně disociuje na vápenaté kationty (Ca²⁺) a chloridové anionty (Cl⁻). Díky tomu může sloužit jako zdroj těchto iontů pro další chemické reakce. Příkladem je srážecí reakce s dusičnanem stříbrným, při které vzniká nerozpustný chlorid stříbrný:
CaCl₂(aq) + 2 AgNO₃(aq) → Ca(NO₃)₂(aq) + 2 AgCl(s)↓
- Vliv na bod mrazu: Přidání chloridu vápenatého do vody výrazně snižuje její bod tuhnutí. Tento jev, známý jako kryoskopický efekt, je základem jeho použití jako rozmrazovacího prostředku. Eutektická směs (30% CaCl₂ ve vodě) mrzne až při teplotě okolo −50 °C.
🏭 Výroba
Chlorid vápenatý se získává několika způsoby, přičemž nejvýznamnější je jeho produkce jako vedlejšího produktu průmyslových procesů.
🏛️ Solvayův proces
Největší množství chloridu vápenatého na světě vzniká jako vedlejší produkt při Solvayově procesu výroby uhličitanu sodného (sody). V tomto procesu se amoniak regeneruje z chloridu amonného reakcí s hydroxidem vápenatým (hašeným vápnem):
2 NH₄Cl + Ca(OH)₂ → 2 NH₃ + CaCl₂ + 2 H₂O
Vzniklý roztok chloridu vápenatého se dále čistí a zahušťuje.
⛰️ Přímá syntéza
Chlorid vápenatý lze také připravit přímou reakcí kyseliny chlorovodíkové s materiály obsahujícími vápník, jako je uhličitan vápenatý (vápenec, mramor) nebo hydroxid vápenatý.
CaCO₃(s) + 2 HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)
Tato metoda se používá pro výrobu menších množství nebo vysoce čistého produktu.
⚙️ Využití
Díky svým unikátním vlastnostem má chlorid vápenatý velmi široké spektrum použití.
❄️ Zimní údržba komunikací
Jedno z nejznámějších využití je jako posypová sůl pro odstraňování sněhu a ledu ze silnic, chodníků a letištních ploch. Oproti běžnějšímu chloridu sodnému (kuchyňské soli) má několik výhod:
- Je účinnější při mnohem nižších teplotách (až do -20 °C v praxi).
- Působí rychleji díky exotermické reakci, která napomáhá tání.
Jeho použití má však i nevýhody, zejména vyšší cenu a větší korozivní účinky na ocel a beton.
💨 Potlačování prašnosti
Díky své hygroskopické povaze se roztok chloridu vápenatého aplikuje na nezpevněné cesty (např. polní nebo štěrkové). Látka absorbuje vlhkost ze vzduchu, čímž udržuje povrch cesty mírně vlhký a zabraňuje zvedání prachu projíždějícími vozidly.
🍲 Potravinářství (E509)
V Evropské unii je schválen jako přídatná látka s označením E509. Používá se jako:
- Zpevňující látka: V konzervované zelenině (např. okurky) pomáhá udržet křupavost. Při výrobě tofu slouží jako koagulant.
- Sekvestrant a stabilizátor: Ve výrobě sýrů obnovuje rovnováhu vápníku v mléce po pasterizaci, což zlepšuje proces srážení.
- Elektrolyt: Někdy se přidává do sportovních nápojů a balené vody pro doplnění minerálů.
- Regulátor kyselosti: V pivovarnictví se používá k úpravě chemického složení vody pro dosažení optimálních vlastností piva.
🏗️ Stavebnictví
Přidává se do betonových směsí jako urychlovač tuhnutí, zejména při práci za nízkých teplot. Umožňuje rychlejší dosažení pevnosti a zkracuje dobu potřebnou pro ochranu betonu před mrazem. Jeho použití je však omezeno v železobetonu, protože chloridové ionty mohou způsobovat korozi ocelové výztuže.
💧 Vysoušení a úprava vody
Bezvodý chlorid vápenatý je běžně používané vysoušedlo (desikant) v laboratořích i v průmyslu pro odstraňování vlhkosti z plynů a kapalin. V domácnostech se používá v pohlcovačích vlhkosti. V bazénech se používá ke zvýšení tvrdosti vody, což pomáhá chránit betonové povrchy před erozí.
🩺 Lékařství
V medicíně se intravenózní roztok chloridu vápenatého používá k léčbě:
- Hypokalcémie: Akutního nedostatku vápníku v krvi.
- Předávkování hořčíkem: Působí jako antidotum při intoxikaci síranem hořečnatým.
- Hyperkalémie: Vysoké hladiny draslíku v krvi, kde chrání srdce před arytmiemi.
🛢️ Průmysl a ostatní
- Těžba ropy a zemního plynu: Používá se jako součást vrtných kapalin pro zvýšení jejich hustoty.
- Chemický průmysl: Slouží jako zdroj vápníku v chemických syntézách.
- Samoohřívací obaly: Exotermická reakce s vodou se využívá v některých typech samoohřívacích konzerv a ohřívacích polštářcích.
☣️ Bezpečnost a ekologie
⚠️ Bezpečnostní rizika
Chlorid vápenatý je obecně považován za málo toxický, ale při nesprávné manipulaci může představovat riziko.
- Podráždění: Bezvodá forma může silně dráždit kůži, oči a dýchací cesty. Při kontaktu s vlhkou pokožkou může způsobit popáleniny kvůli uvolňovanému teplu.
- Požití: Větší množství může způsobit podráždění trávicího traktu, nevolnost a zvracení.
Při práci s koncentrovaným nebo bezvodým chloridem vápenatým je nutné používat osobní ochranné prostředky, jako jsou rukavice a ochranné brýle.
🌍 Dopady na životní prostředí
Rozsáhlé používání chloridu vápenatého pro zimní údržbu má negativní dopady na životní prostředí. Zvýšená koncentrace solí v půdě podél silnic poškozuje rostliny a stromy. Odtok slané vody do vodních toků a jezer může ohrozit vodní organismy. Chloridové ionty také přispívají ke korozi automobilů, mostů a další infrastruktury.
💡 Pro laiky
- Velmi "žíznivá" sůl: Představte si chlorid vápenatý jako houbu, která nasává vlhkost ze svého okolí. Proto se používá v malých krabičkách na pohlcování vlhkosti ve skříních nebo v koupelnách.
- Silniční nemrznoucí směs: V zimě funguje jako mnohem silnější verze kuchyňské soli. Když se rozsype na led, nejenže ho rozpustí, ale také při tom hřeje, což celý proces urychlí. Dokáže udržet silnice bez ledu i ve velmi silných mrazech.
- Křupavé okurky a pevný sýr: V potravinách (najdete ho pod kódem E509) plní roli "zpevňovače". Pomáhá, aby nakládaná zelenina zůstala křupavá, a sýrařům usnadňuje výrobu sýra tím, že vrací do mléka vápník ztracený při zahřívání.
- Samoohřívací kouzlo: Když smícháte chlorid vápenatý s vodou, směs se sama od sebe zahřeje. Tento trik se využívá například v některých ohřívacích sáčcích na ruce nebo v samoohřívacích konzervách s jídlem.