Cos’è il cloruro di calcio?
Il cloruro di calcio è un sale igroscopico con formula chimica CaCl2 che appare come un solido cristallino incolore e inodore. È altamente solubile in acqua e può formare idrati.
Oltre ad altri sali, il cloruro di calcio si trova in piccole quantità nell’acqua di mare e nelle sorgenti minerali.
La sua scoperta risale al XV secolo, ma non è stato oggetto di particolare attenzione o studio fino alla fine del XVIII secolo.
La ricerca è stata condotta principalmente utilizzando campioni preparati in laboratorio poiché non è stato prodotto commercialmente fino allo sviluppo del processo ammoniaca-soda Solvay a metà del 1800.
Sommario
1. Proprietà del cloruro di calcio
Il cloruro di calcio presenta un’elevata solubilità in acqua in un’ampia gamma di temperature, con una solubilità massima di circa il 75% osservata a temperature superiori a 175 °C.
Come fonte di calcio inorganico solubile, reagisce con carbonati, fluoruri e solfati per formare sali insolubili o moderatamente solubili.
Il cloruro di calcio forma anche composti solubili in acqua con ammoniaca, come CaCl2·8 NH3, e con alcol, come CaCl2·C2H5OH.
Inoltre, reagisce con il tungstato di sodio (Na2WO4) per produrre tungstato di calcio (CaWO4), comunemente noto come scheelite sintetica.
2. Produzione di cloruro di calcio
Il cloruro di calcio è un composto prodotto commercialmente attraverso vari processi.
La raffinazione di salamoie naturali e il cloruro di calcio recuperato dalla produzione di carbonato di sodio sintetico rimangono i metodi più comuni per produrre cloruro di calcio, rappresentando oltre il 90% della produzione totale.
Uno di questi processi riguarda la raffinazione di salamoie naturali. Le salamoie naturali ottenute da fonti in California e Michigan contengono una miscela di sali di cloruro di calcio, magnesio e sodio.
Per ottenere cloruro di calcio da queste salamoie, il magnesio deve essere prima rimosso precipitando idrossido di magnesio, Mg(OH)2, con calce. La soluzione rimanente viene quindi filtrata e concentrata, causando la precipitazione del cloruro di sodio a causa della sua bassa solubilità in soluzioni di cloruro di calcio.
Un altro metodo per produrre cloruro di calcio prevede la reazione di acido cloridrico con carbonato di calcio. Questa reazione produce cloruro di calcio, anidride carbonica e acqua.
Il terzo metodo per produrre cloruro di calcio avviene tramite la reazione di idrossido di calcio con cloruro di ammonio nella produzione di carbonato di sodio (sintetico) Solvay.
L’ammoniaca in questo processo funge da catalizzatore per la reazione di cloruro di sodio con carbonato di calcio. La reazione è complessa, ma il risultato finale è la produzione di cloruro di calcio:
Le soluzioni di cloruro di calcio ottenute mediante purificazione naturale della salamoia e il processo Solvay sono diluite.
Dopo la concentrazione tramite evaporazione, una parte della soluzione viene venduta come prodotto di cloruro di calcio al 30-45%. Un’altra parte viene ulteriormente concentrata a circa il 75% di solidi, corrispondente al cloruro di calcio diidrato (CaCl2·2 H2O).
Questo materiale viene quindi essiccato e ridotto in scaglie per produrre prodotti commerciali di cloruro di calcio diidrato (77-82% CaCl2) e anidro (94-97% CaCl2).
In alternativa, è possibile produrre pellet anidri sostituendo il flaker con una procedura di agglomerazione.
3. Utilizzi del cloruro di calcio
La versatilità del cloruro di calcio è correlata alla sua combinazione unica di proprietà fisiche: attrazione e ritenzione dell’umidità, elevata solubilità, elevato calore di soluzione e abbassamento del punto di congelamento delle soluzioni.
Il cloruro di calcio è più ampiamente noto per le sue capacità di disgelo e controllo della polvere.
Il mercato più grande per il cloruro di calcio (30% della produzione totale) è per il disgelo di strade, marciapiedi e parcheggi.
Il cloruro di calcio scioglie il ghiaccio a temperature basse fino a -51 °C (-60 °F). Poiché libera calore quando esposto all’umidità, il ghiaccio si scioglie rapidamente, solitamente entro 15-30 minuti dall’applicazione.
Il cloruro di calcio è anche usato insieme al sale gemma (cloruro di sodio) per migliorare e mantenere l’efficacia del sale gemma.
Il controllo della polvere rappresenta circa il 25% della produzione di cloruro di calcio. Le sue proprietà igroscopiche e deliquescenti lo rendono ideale per questo uso.
Il cloruro di calcio assorbe l’umidità dall’aria e forma una soluzione che agisce per ricoprire le particelle di polvere e legarle insieme, riducendo notevolmente la formazione di polvere.
Le soluzioni di cloruro di calcio sono lente ad evaporare a causa della loro bassa pressione di vapore e sono, quindi, utili nella compattazione delle superfici stradali.
Il cloruro di calcio è utilizzato nell’industria del cemento e del calcestruzzo. L’aggiunta di 1-2% di cloruro di calcio accelera il tempo di presa del calcestruzzo, con conseguente sviluppo anticipato della resistenza.
Il cloruro di calcio non deve essere considerato un antigelo nella cementazione; tuttavia, l’aggiunta di cloruro di calcio a miscele di calcestruzzo versate a temperature inferiori a 21 °C (70 °F) compensa ampiamente gli effetti ritardanti delle temperature più basse.
Le soluzioni di cloruro di calcio, a causa dei loro bassi punti di congelamento, sono ampiamente utilizzate come mezzi di trasferimento del calore nella lavorazione alimentare. La salamoia di cloruro di calcio aumenta notevolmente la velocità di trasferimento del calore rispetto all’aria refrigerata o alla salamoia di cloruro di sodio. Il tempo di contatto tra la salamoia e i vari stampi alimentari è ridotto, con conseguenti tassi di produzione più elevati.
Il cloruro di calcio è anche utilizzato nell’industria alimentare per aumentare la consistenza di frutta e verdura e per prevenire il deterioramento durante la lavorazione.
Nell’industria petrolifera e petrolchimica, il cloruro di calcio è utilizzato come essiccante per gli idrocarburi. È anche utilizzato nei fluidi di perforazione, nei fluidi di riempimento, nei fluidi di completamento e nei fluidi di rilavorazione nella perforazione di pozzi petroliferi.
Altri utilizzi del cloruro di calcio includono: negli adesivi come umettante e abbassa la temperatura del gel, nei mangimi per animali come fonte di calcio e nel trattamento delle acque reflue per precipitare i fluoruri, rompere le emulsioni di olio e densificare i fiocchi.
Riferimento
- Calcium Chloride; Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/14356007.a04_547
