Cloruro de calcio
El cloruro de calcio (CaCl2) es una sal higroscópica que se presenta como un sólido cristalino incoloro e inodoro con alta solubilidad en agua y capacidad de formar hidratos.
Además de otras sales, se encuentra en pequeñas cantidades en el agua de mar y en manantiales minerales.
Su descubrimiento se remonta al siglo XV, pero no fue objeto de atención ni estudio significativo hasta finales del siglo XVIII.
La investigación se llevó a cabo principalmente utilizando muestras preparadas en laboratorio, ya que no se produjo comercialmente hasta después del desarrollo del proceso Solvay de amoníaco y soda a mediados del siglo XIX.
Tabla de contenido
1. Propiedades del cloruro de calcio
El cloruro de calcio (CaCl2) exhibe una alta solubilidad en agua en un amplio rango de temperaturas, observándose una solubilidad máxima de alrededor del 75 % a temperaturas superiores a 175 °C.
Como fuente de calcio inorgánico soluble, reacciona con carbonatos, fluoruros y sulfatos para formar sales insolubles o moderadamente solubles.
El cloruro de calcio también forma compuestos solubles en agua con amoníaco, como CaCl2·8NH3, y con alcohol, como CaCl2·C2H5OH.
Además, reacciona con tungstato de sodio (Na2WO4) para producir tungstato de calcio (CaWO4), que se conoce comúnmente como scheelita sintética.
2. Producción de cloruro de calcio
El cloruro de calcio es un compuesto que se produce comercialmente mediante diversos procesos.
El refinado de salmueras naturales y el cloruro de calcio recuperado de la producción de carbonato de sodio sintético siguen siendo los métodos más comunes para producir cloruro de calcio y representan más del 90% de la producción total.
Uno de estos procesos implica el refinado de salmueras naturales. Las salmueras naturales obtenidas de fuentes en California y Michigan contienen una mezcla de sales de cloruro de calcio, magnesio y sodio.
Para obtener cloruro de calcio a partir de estas salmueras, primero se debe eliminar el magnesio precipitando hidróxido de magnesio, Mg(OH)2, con cal. Luego, la solución restante se filtra y se concentra, lo que provoca que el cloruro de sodio precipite debido a su baja solubilidad en soluciones de cloruro de calcio.
Otro método para producir cloruro de calcio implica la reacción de ácido clorhídrico con carbonato de calcio. Esta reacción produce cloruro de calcio, dióxido de carbono y agua.
El tercer método para producir cloruro de calcio es mediante la reacción del hidróxido de calcio con cloruro de amonio en la producción de carbonato de sodio (sintético) Solvay.
El amoníaco en este proceso sirve como catalizador para la reacción del cloruro de sodio con carbonato de calcio. La reacción es compleja, pero el resultado final es la producción de cloruro de calcio:
Las soluciones de cloruro de calcio obtenidas mediante purificación natural de salmuera y mediante el proceso Solvay están diluidas.
Después de la concentración por evaporación, una porción de la solución se vende como un producto de cloruro de calcio al 30-45%. Otra porción se concentra adicionalmente hasta aproximadamente 75% de sólidos, correspondiente al dihidrato de cloruro de calcio (CaCl2·2H2O).
Luego, este material se seca y se desmenuza para producir productos comerciales de cloruro de calcio dihidrato (77 – 82 % CaCl2) y anhidro (94 – 97 % CaCl2).
Alternativamente, se pueden fabricar gránulos anhidros mediante la sustitución del copolímero por un procedimiento de aglomeración.
3. Usos del cloruro de calcio
La versatilidad del cloruro de calcio está relacionada con su combinación única de propiedades físicas: atracción y retención de humedad, alta solubilidad, alto calor de solución y depresión del punto de congelación de las soluciones.
El cloruro de calcio es más conocido por su capacidad para descongelar y controlar el polvo.
El mayor mercado del cloruro de calcio (30 % de la producción total) es el de deshielo de carreteras, aceras y aparcamientos.
El cloruro de calcio derrite el hielo a temperaturas tan bajas como -51 °C (-60 °F). Debido a que libera calor cuando se expone a la humedad, el hielo se derrite rápidamente, generalmente entre 15 y 30 minutos después de su aplicación.
El cloruro de calcio también se usa junto con la sal de roca (cloruro de sodio) para mejorar y mantener la eficacia de la sal de roca.
El control del polvo representa ca. 25 % de la producción de cloruro de calcio. Sus propiedades higroscópicas y delicuescentes lo hacen ideal para este uso.
El cloruro de calcio absorbe la humedad del aire y forma una solución que actúa recubriendo las partículas de polvo y uniéndolas, reduciendo en gran medida la formación de polvo.
Las soluciones de cloruro de calcio se evaporan lentamente debido a su baja presión de vapor y, por lo tanto, son útiles en la compactación de superficies de carreteras.
El cloruro de calcio se utiliza en las industrias del cemento y del hormigón. La adición de 1 – 2 % de cloruro de calcio acelera el tiempo de fraguado del concreto, lo que resulta en un desarrollo más temprano de la resistencia.
El cloruro de calcio no debe considerarse como anticongelante en el hormigonado; sin embargo, la adición de cloruro de calcio a las mezclas de concreto vertidas a temperaturas inferiores a 21 °C (70 °F) compensa en gran medida los efectos retardantes de las temperaturas más bajas.
Las soluciones de cloruro de calcio, debido a sus bajos puntos de congelación, se utilizan ampliamente como medios de transferencia de calor en el procesamiento de alimentos. La salmuera de cloruro de calcio aumenta en gran medida la tasa de transferencia de calor en comparación con el aire frío o la salmuera de cloruro de sodio. Se reduce el tiempo de contacto entre la salmuera y los distintos moldes de alimentos, lo que da como resultado mayores tasas de producción.
El cloruro de calcio también se utiliza en la industria alimentaria para aumentar la firmeza de las frutas y verduras y evitar su deterioro durante el procesamiento.
En las industrias petrolera y petroquímica, el cloruro de calcio se utiliza como desecante de hidrocarburos. También se utiliza en fluidos de perforación, fluidos de empaque, fluidos de terminación y fluidos de reparación en la perforación de pozos petroleros.
Otros usos del cloruro de calcio incluyen: en adhesivos como humectante y reduce la temperatura del gel, en alimentos para animales como fuente de calcio y en el tratamiento de aguas residuales para precipitar fluoruros, romper emulsiones de aceite y densificar flóculos.
Referencia
- Calcium Chloride; Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/14356007.a04_547
