العلومالكيمياءالكيمياء غير العضوية

كلورات الكالسيوم – Ca(ClO3)2

في الكيمياء تظهر مادة كلورات الكالسيوم على شكل مادة صلبة بلورية بيضاء، كما إنها تشكل خليطًا شديد الاشتعال مع مواد قابلة للاحتراق وقد يكون هذا الخليط متفجرًا إذا تم تقسيم المادة القابلة للاحتراق بشكل جيد، ومن الممكن أن يتم إشعال الخليط بالاحتكاك.

 

قد يؤدي التلامس بين كلورات الكالسيوم مع حامض الكبريتيك القوي إلى نشوب حرائق أو انفجارات، أما عند مزجه مع أملاح الأمونيوم قد ينتج عن ذلك تحلل واشتعال تلقائي، وقد يؤدي التعرض المطول للمادة للحريق أو الحرارة إلى حدوث انفجار، كما ويتم استخدامه في التصوير الفوتوغرافي وفي الألعاب النارية وكمبيد أعشاب.

كلورات الكالسيوم

 

  • إن مادة كلورات الكالسيوم عبارة عن مادة صلبة بلورية بيضاء، وتمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (Ca(ClO3)2)، وتصنف هذه المادة في فئة المعادن والمركبات غير العضوية، كما ويتم وصفها بأنها عديمة اللون وعديمة الرائحة الصلبة، كما وأنها تذوب في الماء.

 

  • تستخدم مادة كلورات الكالسيوم في صناعة الألعاب النارية ومبيدات الأعشاب (مبيدات الحشائش) وفي التصوير الفوتوغرافي، وهو مؤكسد قوي، يتفاعل مع احتمال نشوب حريق وانفجار، مع الأحماض (خاصة الأحماض العضوية) عوامل الاختزال، الألومنيوم والزرنيخ والمعادن النشطة كيميائيا وهي مواد قابلة للاشتعال، أيضا مركبات الأمونيوم الفحم والنحاس والسيانيد، وثاني أكسيد المنغنيز وكبريتيدات المعادن، الفوسفور والكبريت.

 

  • تستخدم مادة كلورات الكالسيوم كمبيد للأعشاب ومبيد حشري ومطهر للبذور، ولكنها أيضا عبارة عن مادة مهيجة للجلد والعين والجهاز التنفسي، علما أن استنشاق الغبار من الممكن أن يتسبب بحدوث تهيج في الجهاز التنفسي العلوي، وهي سامة عن طريق الابتلاع أيضا – إذ يمكن أن تحفز ميتهيموغلوبينية الدم.

 

  • تشكل مادة كلورات الكالسيوم بلورات بيضاء إلى صفراء، وهي عبارة عن مركب كيميائي يتكون من عنصر الكالسيوم وأنيون الكلورات، ومثل (KClO3) فهو يعد مؤكسد قوي ومن الممكن أن يتم استخدامه في العديد من التركيبات، ويمتلك وزن جزيئي مقداره 206.98 جم لكل مول.

 

  • ذوبان هذا المركب في الماء 209 جم لكل100 مل عند 20 درجة مئوية، وهو قليل الذوبان في الكحول، علما أنه تبلغ درجة انصهار كلورات الكالسيوم 325 درجة مئوية وكثافتها 2.71 جم لكل سم مكعب، وتمتلك رقم تسجيل (CAS) هو (10017-74-3).

 

  • ثنائي الهيدرات منه (Ca (ClO3) 2 · 2H2O) يتشكل على شكل بلورات أحادية الميل بيضاء، والتي تتحلل بالتسخين فوق 150 درجة مئوية، ولكن لا توجد بيانات هيكلية متاحة.

 

  • يمكن استخدام كلورات الكالسيوم في الألعاب النارية لصنع لون وردي، إذ أنه أعرب بعض الناس عن اهتمامهم بجعل كلورات الكالسيوم عن طريق التحليل الكهربائي كوسيلة لصنع كلورات (Ba) في النهاية، ولكن المشكلة الكبيرة في صنع كلورات الكالسيوم هي تراكم هيدروكسيد الكالسيوم على الكاثود الذي يمنع التيار من التدفق خلال الخلية بعد وقت قصير من بدء الخلية.

 

  • إذ أن قابلية ذوبان هيدروكسيد الكالسيوم منخفضة جدًا وتتشكل على القطب السالب كقشرة يصعب إزالتها، واقترح البعض تشغيل الخلية عند درجة حموضة منخفضة باستخدام إضافات من حمض الهيدروكلوريك من أجل إبقاء الرقم الهيدروجيني منخفضًا، ولكن الخلية تحتاج إلى الكثير من الاهتمام بإضافة حمض الهيدروكلوريك، إذ أنه سيقلل الرقم الهيدروجيني المنخفض أيضًا من الكفاءة الحالية ويسمح للكثير من غاز الكلور بالهروب من الخلية ويقلل من الكفاءة المولية. لا يبدو أنه يعمل على أي حال.

 

  • مادة الكاثود الوحيدة التي ثبت نجاحها في صنع مادة كلورات الكالسيوم هي التيتانيوم (Ti)، أما مواد الكاثود الأخرى التي تمت تجربتها مذكورة أدناه بالترتيب من “الأفضل” إلى الأسوأ، الفولاذ المقاوم للصدأ كان هذا هو الأفضل على الإطلاق، ولكن يجب اعتباره عديم الفائدة، النحاس، الحديد وكان عديم الفائدة، الألومنيوم غير مجدي، النيكل عديم الفائدة، الزنك عديم الفائدة، والتنغستن عديم الفائدة، والجرافيت عديم الفائدة أيضا.

 

تحضير كلورات الكالسيوم

 

  • من الممكن أن تتم عملية تحضير مادة كلورات الكالسيوم بواسطة عملية (Liebig) والتي يتم استخدامها أيضًا من أجل عملية تحضير الكلورات القلوية، حيث أنه في عملية (Liebig) يتم تمرير الكلور إلى حليب الجير، عند درجة حرارة 1000 درجة مئوية أو أعلى ويكون التفاعل كما في المعادلة التالية:

 

6Ca (OH) 2+ 6Cl2 → 5CaCl2 + Ca (CIO3) 2+ 6H2O

 

  • لكن هذا قد يشتمل على تفاعلين طفيفين وهما كالتالي:

 

2Ca (OH) 2+ 2Cl2 → CaCl2 + Ca (OCl) 2+ 2H2O

3Ca (OCI) 2 → 2CaCl2 + Ca (CIO3) 2

 

  • من الممكن أيضًا أن يتم تحضير هذا الملح من كلوريد الكالسيوم بطريقة كهروكيميائية كما في المعادلة الكيميائية التالية:

CaCl2 (aq) + 6H2O (aq) e- → Ca (ClO3) 2+ 6H2

 

  • علما أنه يحدث باستخدام أنود بلاتينيوم وكاثود دوار من الفولاذ المقاوم للصدأ، كما وقد تم تحقيق عائدات من ثنائي الهيدرات تصل إلى نسبة 78٪، ومن الممكن “حرق” الهيدروجين المنتج لإصلاح المياه.

 

وصف عام لكلورات الكالسيوم

 

  • هي مادة صلبة بلورية بيضاء، وهو عبارة عن عامل مؤكسد، يعمل على تحرير غاز ثاني أكسيد الكلور المتفجر في وجود حمض قوي، علما أنه يؤدي تسخين خليط رطب بحمض عضوي ثنائي القاعدة إلى أن يتم تحرير ثاني أكسيد الكلور وثاني أكسيد الكربون.

 

  • يتم إشعال المخاليط مع أملاح الأمونيوم أو مسحوق المعادن أو السيليكون أو الكبريت أو الكبريتيدات بسهولة وقد تكون قابلة للانفجار، إذ أنه من الممكن أن تنفجر توليفة من الألمنيوم المقسم بدقة بفعل الحرارة أو الإيقاع أو الاحتكاك.

 

  • هناك عدة مخاطر ناتجة عنه، منها خطر المؤكسد وخطر نشوب حريق مؤذي، كما ويشكل مخاليط استغلالية مع مواد قابلة للاحتراق، فضلا عن المخاطر الصحية منها أن استنشاق الغبار يسبب تهيجا في الجهاز التنفسي العلوي، كما أن الغبار يهيج العين والجلد، ويؤدي الابتلاع إلى آلام في البطن وغثيان وقيء وإسهال وشحوب وضيق في التنفس وفقدان للوعي.

 

  • كلورات الكالسيوم هي مادة متوسطة السمية عن طريق الابتلاع والطرق داخل الصفاق، ولكنها مؤكسد قوي غير متوافق مع كلا من العناصر التالية: (Al أو As أو C أو Cu) أو حتى الفحم أو (MnO2) بالإضافة إلى كبريتيدات المعادن و (S) والأحماض العضوية ثنائية القاعدة، وعندما يتم تسخينها للتحلل فإنه قد تنبعث منها أبخرة سامة من (-Cl).

 

تفاعلات كلورات الكالسيوم

 

  • عندما يتم دمج المحاليل المركزة من مادة كلورات الكالسيوم ومادة كلوريد البوتاسيوم، فإن ما يحدث أنه تترسب كلورات البوتاسيوم كما في المعادلة التالية:

 

Ca (ClO3) 2 + 2 KCl → 2 KClO3 + CaCl2

 

  • تتفاعل محاليل كلورات الكالسيوم مع محاليل الكربونات القلوية من أجل إعطاء راسب من كربونات الكالسيوم وكلورات القلويات في المحلول كما في المعادلة التالية:

 

Ca (ClO3) 2 + Na2CO3 → 2 NaClO3 + CaCO3

 

  • عند التسخين القوي فإن ما يحدث هو أن تتحلل كلورات الكالسيوم لإعطاء الأكسجين وكلوريد الكالسيوم، كما في المعادلة التالية:

 

Ca (ClO3) 2 → CaCl2 + 3 O2

 

  • تتفاعل المحاليل الباردة والمخففة من كلورات الكالسيوم وحمض الكبريتيك من أجل إعطاء راسب من كبريتات الكالسيوم وحمض الكلوريك في محلول، كما في المعادلة التالية:

 

Ca (ClO3) 2 + H2SO4 → 2 HClO3 + CaSO4

 

  • من الممكن أن يؤدي الاتصال بحمض الكبريتيك القوي إلى حدوث انفجارات؛ وذلك بسبب عدم استقرار حمض الكلوريك المركز، كما ويمكن أن يؤدي التلامس مع مركبات الأمونيوم أيضًا إلى تحلل شديد بسبب تكوين كلورات الأمونيوم غير المستقرة.

المصدر
1. INORGANIC CHEMISTRYCATHERINE E. HOUSECROFT AND ALAN G. SHARPE, FOURTH EDITION.2. Inorganic Chemistry: Principles of Structure and Reactivity Subsequent Edition by James E. Huheey (Author), Ellen A. Keiter (Author), Richard L. Keiter (Author).3. ‘Inorganic Chemistry’ by Catherine .E. Housecroft and Alan.G. Sharpe Pearson, 5th ed. 20184. ‘Basic Inorganic Chemistry’ ‘Inorganic Chemistry’, by Miessler, Fischer, and Tarr, 5th Edition, Pearson, 2014.

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى