كلوريد الكالسيوم – CaCl2

في الكيمياء إن مادة ثنائي كلوريد الكالسيوم هي عبارة عن ملح كالسيوم وكلوريد غير عضوي، كما وأن لها دور كسماد، وكلوريد الكالسيوم مادة صلبة تأخذ الألوان من اللون الأبيض إلى اللون الأبيض المصفر.

كلوريد الكالسيوم

• يتوفر مركب كلوريد الكالسيوم من الناحية التجارية تحت ثلاثة أشكال مختلفة: شكلين صلبين وواحد سائل، ويمكن أن يتم شراء كلوريد الكالسيوم على شكل رقائق تحتوي على نسبة 77-80٪ من مركب كلوريد الكالسيوم أو يمكن شراؤه على شكل حبيبات تتضمن على نسبة 94٪ من مادة كلوريد الكالسيوم، أما في الحالة السائلة له فإنه يحتوي على 30٪ إلى 42٪ من كلوريد الكالسيوم لكل لتر من المحلول، وعادة ما يباع كمحلول 30٪.

• من وجهة نظر عملية يوصي دليل (ACI) لممارسات الخرسانة (اللجنة 212) بإدخال كلوريد الكالسيوم السائل في خط المياه من أجل تجنب الاتصال المباشر بين الأسمنت وكلوريد الكالسيوم الذي قد يتسبب في حدوث مجموعة وميض، وعندما يتم إدخال رقائق أو حبيبات من كلوريد الكالسيوم مباشرة في الخلاط، فإن هذه الرقائق والحبيبات لا يكون لها دائمًا وقت كافٍ لتذوب أثناء خلط الخرسانة، وقد ينتج عن كلوريد الكالسيوم غير المذاب بقع داكنة غير مرغوب فيها على سطح الخرسانة.

• كلوريد الكالسيوم ذو الصيغة الكيميائية التالية (CaCl2) هو عبارة عن هاليد أيوني نموذجي وهو مادة صلبة في درجة حرارة الغرفة، يمتلك وزن جزيئي مقداره 110.98 جم لكل مول ونقطة انصهاره 772 درجة مئوية، ويمتلك هيكل فريد، علما أن فعالية كلوريد الكالسيوم المكلس في عملية تسوية غبار الطريق تكون ناتجة عن رواسبها، وعندما يتم دهنه على صورة مسحوق أو رقائق، فإنه يمتص كمية أكبر من وزنه من الماء ويشكل سائلاً يبقي الطريق رطباً.

• إن كلوريد الكالسيوم عبارة عن مادة صلبة عديمة اللون أو بيضاء يتم تصنيعها بكميات كبيرة إما على شكل منتج ثانوي من أجل تصنيع مادة كربونات الصوديوم بواسطة عملية تعرف باسم (Solvay) أو من خلال عمل حمض الهيدروكلوريك على مادة كربونات الكالسيوم، كما ويمكن أن يتم تصنيعه مباشرة من الحجر الجيري، ويتم استخدام المادة الصلبة اللامائية كعامل تجفيف.

• كلوريد الكالسيوم مركب أيوني من الكالسيوم والكلور، وهو قابل للذوبان بدرجة عالية في الماء وهو سائل، كما وأنه ملح صلب في درجة حرارة الغرفة، ويتصرف مثل هاليد أيوني نموذجي، ويمتلك العديد من التطبيقات الشائعة مثل محلول ملحي لمحطات التبريد، والجليد والغبار على الطرق وفي الأسمنت.

• كلوريد الكالسيوم هو ملح كالسيوم غير مكلف ومتاح بسهولة مع مجموعة واسعة من التطبيقات، كما وأنه عنصر رئيسي في أجهزة إزالة الجليد لأنه يذيب الثلج والجليد، كما وتشير التقارير إلى أن (CaCl2) يساعد في الحفاظ على صلابة الفواكه والخضروات الطازجة المقطوعة أثناء التخزين.

• يذوب كلوريد الكالسيوم في الماء وينتج الكلوريد ومركب الماء [Ca (H2O) 6] 2+، وبهذه الطريقة تعتبر هذه المحاليل مصادر للكالسيوم “الحر” وأيونات الكلوريد الحرة، كما ويتم توضيح هذا الوصف من خلال حقيقة أن هذه المحاليل تتفاعل مع مصادر الفوسفات لإعطاء راسب صلب من فوسفات الكالسيوم كما في المعادلة التالية:

 -3CaCl₂ + 2 PO³⁻₄ → Ca₃(PO₄)₂ + 6 Cl

• يحتوي مركب كلوريد الكالسيوم على نسبة عالية جدا من التغير في المحتوى الحراري، حيث يُشار إليه بارتفاع واضح في درجة الحرارة يكون مصاحب لعملية تحلل الملح اللامائي في الماء، وتعتبر هذه الخاصية عبارة عن الأساس من أجل أن يتم تطبيقها على نطاق واسع، ويمكن أن تتم عملية التحليل الكهربائي لمادة كلوريد الكالسيوم المصهور من أجل إعطاء معدن الكالسيوم وغاز الكلور.

تحضير كلوريد الكالسيوم

• في عدة من أنحاء العالم يُشتق مركب كلوريد الكالسيوم من الحجر الجيري على شكل منتج ثانوي لعملية (Solvay)، والتي تحدث كما في التفاعل التالي:

2NaCl + CaCO₃ → Na₂CO₃ + CaCl₂

• في الولايات المتحدة يتم الحصول على أغلب مادة كلوريد الكالسيوم من خلال عملية تنقية المياه المالحة، وكما هو الحال مع أغلب منتجات الملح السائبة فإنه توجد غالبا كميات قليلة جدا من الأيونات الموجبة الأخرى من الفلزات القلوية والمعادن الأرضية القلوية (المجموعتان 1 و 2) والأيونات السالبة الأخرى من الهالوجينات (المجموعة 17)، لكن التراكيز تكون قليلة.

تطبيقات واستخدامات مركب كلوريد الكالسيوم

من الممكن أن يتم استخدام كلوريد الكالسيوم في العمليات التالية:

• تعديل الزيوليت الطبيعي لزيادة قدرته على إزالة الفلوريد، وفي توليف شعيرات كبريتات الكالسيوم المستخدمة في صنع المواد المركبة المقواة بالبوليمر، بالإضافة إلى تخليق مركبات الألومنيوم المؤكسد بكلوريد الكالسيوم، مادة ماصة صلبة.

• كما وأن له دور كمستخرج في عملية تحليل التربة، وكمحفز في تخليق الألدول عن طريق تفاعل ثنائي ميثيل سيليل (DMS) مع الألدهيدات، وكلوريد الكالسيوم هو مادة بلورية بيضاء قابلة للذوبان في الماء وهو عبارة عن عنصر معدني ثنائي التكافؤ له العديد من الأدوار البيولوجية الحاسمة.

• الكالسيوم هو عبارة عن أحد المكونات الرئيسية للهيكل العظمي ولكنه يلعب العديد من الأدوار كأيون داخل الخلايا وأيون البلازما أيضًا، وفي الطب يتم استخدام مادة كلوريد الكالسيوم أيضًا كمحلول بنسبة 10٪ في الحقن لتجديد الكالسيوم، علما أنه يستخدم في الخلطات الخرسانية من أجل تسريع عملية الإعداد الأولي، ولكن أيونات الكلوريد تؤدي إلى عملية تآكل حديد التسليح لذلك فإنه لا ينبغي استخدامه في الخرسانة المسلحة.

• يتم تضمين مادة كلوريد الكالسيوم على شكل مادة مضافة في البلاستيك وفي طفايات الحريق، وفي الأفران العالية كمواد مضافة للتحكم في السقالات (تكتل ولصق المواد التي تمنع شحنة الفرن من الهبوط)، وفي منعم الأقمشة كمادة مخففة.

• يستخدم الذوبان الطارد للحرارة لمادة كلوريد الكالسيوم في علب التسخين الذاتي ومنصات التسخين، أما في صناعة النفط، فإنه يتم استخدام مركب كلوريد الكالسيوم من أجل زيادة كثافة المحاليل الملحية الخالية من المواد الصلبة، كما أنها تستخدم لتثبيط تورم الطين في الطور المائي لسوائل الحفر المستحلب المقلوب.

• يعمل مركب كلوريد الكالسيوم كمواد متدفقة مما يقلل من نقطة الانصهار في عملية (Davy) للإنتاج الصناعي لمعدن الصوديوم من خلال عملية التحليل الكهربائي لمركب (NaCl) المصهور، وبالمثل يتم استخدام (CaCl2) كتدفق وكهارل في عملية (FFC Cambridge) لإنتاج التيتانيوم حيث يضمن التبادل الصحيح لأيونات الكالسيوم والأكسجين بين الأقطاب الكهربائية.

• يستخدم كلوريد الكالسيوم أيضًا في إنتاج الفحم النشط، ويمكن استخدامه من أجل عملية ترسيب أيونات الفلوريد من الماء كمادة (CaF2) غير قابلة للذوبان، علما أن كلوريد الكالسيوم هو أيضًا أحد المكونات المستخدمة في الأواني الخزفية، إذ أنه يعلق جزيئات الطين بحيث تطفو داخل المحلول، مما يسهل استخدامها في مجموعة متنوعة من تقنيات الانزلاق.

معلومات عامة عن مركب كلوريد الكالسيوم

• إن مركب كلوريد الكالسيوم عبارة عن أحد المركبات غير العضوية، وهو ملح صلب بلوري أبيض اللون في درجة حرارة الغرفة، وهو قابل للذوبان في الماء بدرجة عالية، ومن الممكن أن يتم إنشاؤه من خلال تحييد حمض الهيدروكلوريك بهيدروكسيد الكالسيوم.

• في الواقع يتم الحصول على مركب كلوريد الكالسيوم بشكل منتشر على شكل مادة صلبة رطبة مع الصيغة العامة (CaCl2 (H2O) x)، حيث أن الرمز (6 ، x = 0 ، 1 ، 2 ، 4)، وتستعمل هذه المركبات بشكل رئيسي من أجل إزالة الجليد والتحكم في الغبار، ولأن الملح اللامائي مسترطب فإنه يستخدم كمجفف.

• علما أن مادة كلوريد الكالسيوم غير سامة بكميات صغيرة عندما تكون رطبة، إلا أن الخصائص تكون شديدة الرطوبة للملح غير المائي تشكل بعض المخاطر، إذ يمكن أن تعمل هذه المادة كمهيج من خلال تجفيف الجلد الرطب، ويمكن أن تؤدي الحروق إلى الفم والمريء إذا تم تناوله، كما وقد يؤدي تناول المحاليل المركزة أو المنتجات الصلبة إلى تهيج أو تقرح الجهاز الهضمي، علما أنه يمكن أن يؤدي استهلاك كلوريد الكالسيوم إلى فرط كالسيوم الدم.