Calciumchlorid (auch Kalziumchlorid) ist ein Chlorid des Erdalkalimetalls Calcium mit der Verhältnisformel CaCl₂. Calcium liegt dabei in der Oxidationsstufe +2 vor, Chlor hat die Oxidationsstufe −1.

Geschichte

Um 1860 gelang den Chemikern Robert Wilhelm Bunsen und Augustus Matthiessen die erste Reindarstellung des Elementes Calcium durch Schmelzelektrolyse von Calciumchlorid.

Vorkommen

Calciumchlorid kommt in der Natur gelöst in Salzsolen vor.

Wasserhaltiges Calciumchlorid bildet die seltenen Minerale Sinjarit (Dihydrat) und Antarcticit (Hexahydrat). Das Anhydrid kommt als Hydrophilit vor.

Gewinnung und Darstellung

Calciumchlorid wird aus Salzsäure und Calciumcarbonat hergestellt:

${\displaystyle \mathrm {CaCO_{3}+2\ HCl\longrightarrow CaCl_{2}+CO_{2}+H_{2}O} }$

Technisch wird Calciumchlorid als Abfallprodukt bei der Sodaherstellung nach dem Solvay-Verfahren – und zwar bei der Rückgewinnung des Ammoniaks aus dem dabei entstandenen Ammoniumchlorid – erhalten:

${\displaystyle \mathrm {2\ NH_{4}Cl+Ca(OH)_{2}\longrightarrow 2\ NH_{3}+CaCl_{2}+2\ H_{2}O} }$

Eigenschaften

Calciumchlorid ist ein Salz. Calcium und Chlor liegen aufgrund des großen Elektronegativitätsunterschiedes ionisch vor. Die Bindung erfolgt somit über elektrostatische Wechselwirkungen. Calciumchlorid bildet farblose Kristalle, die eine verzerrte Rutil-Struktur ausbilden (orthorhombisch, Raumgruppe Pnnm (Raumgruppen-Nr. 58)Vorlage:Raumgruppe/58).

Calciumchlorid bildet in Reinform farblose Kristalle und ist in wasserfreiem Zustand stark hygroskopisch. Es nimmt leicht Wasser aus der Umgebung auf und bildet dabei einen Hydrat-Komplex. Es sind mehrere kristalline Hydrate bekannt. Das Dihydrat kristallisiert orthorhombisch in der Raumgruppe Pbcn (Raumgruppen-Nr. 60)Vorlage:Raumgruppe/60 mit den Gitterparametern a = 5,893 Å, b = 7,469 Å und c = 12,07 Å. Das Tetrahydrat ist polymorph. Die α-Form kristallisiert triklin, Raumgruppe P1 (Nr. 2)Vorlage:Raumgruppe/2, mit den Gitterparametern a = 6,593 Å, b = 6,367 Å, c = 8,561 Å, α = 97,83°, β = 93,5° und γ = 110,6°. Die β-Form hat eine monokline Struktur mit der Raumgruppe P2₁/c (Nr. 14)Vorlage:Raumgruppe/14, Gitterparameter a =8,923 Å, b = 10,22 Å, c = 12,79 Å und β = 114,7°. Die γ-Form des Tetrahydrats kristallisiert ebenfalls monoklin in der Raumgruppe P2₁/c (Nr. 14)Vorlage:Raumgruppe/14 mit den Gitterparametern a = 6,139 Å, b = 7,667 Å, c = 8,901 Å und β = 111,0°. Das Hexahydrat hat eine trigonale Struktur, Raumgruppe P321 (Nr. 150)Vorlage:Raumgruppe/150 mit den Gitterparametern a = 7,876 Å und c = 8,561. Es sind auch entsprechende Komplexe mit Ammoniak bekannt (CaCl₂·n (NH₃) mit n=1,2,4,8).

Das wasserfreie Calciumchlorid löst sich in Wasser exotherm.

Die Verbindung bildet mit Methanol und Ethanol bei Raumtemperatur stabile Solvate. Mit Methanol wurden Solvate der Stöchiometrie 1:2, 1:3, 1:4, 1:6 und 1:8 bezogen auf Calciumchlorid und mit Ethanol Solvate der Stöchiometrie 1:2, 1:3, 1:4 und 1:6 bezogen auf Calciumchlorid hergestellt und charakterisiert.

Reaktionen

Wasserfreies Calciumchlorid reagiert mit Wasser unter Bildung eines Hexahydrat-Komplexes und starker Wärmeentwicklung (exotherm, ΔH < 0):

${\displaystyle \mathrm {CaCl_{2}+6\ H_{2}O\longrightarrow CaCl_{2}\cdot 6\ H_{2}O} +\Delta H}$

Die Kristalle des Hexahydrats schmelzen bei ungefähr 30 °C. Das Calciumchlorid löst sich so zu sagen im eigenen Kristallwasser. Grundsätzlich lässt sich Calciumchlorid bei etwa 220 °C wieder entwässern, dazu reicht ein Backofen. Allerdings ist dabei Vorsicht geboten, da das wässrige Calciumchlorid bei zu schnellem Aufheizen u. a. Salzsäuredämpfe (Chlorwasserstoff) entwickelt.

Das Auflösen in Wasser führt im Gegensatz zu wasserfreiem Calciumchlorid zu einer starken Abkühlung. (Endotherm) Beide Calciumchlorid-Formen sind zudem gut löslich in Ethanol.

Verwendung

Einzelnachweise

1. ↑ Eintrag zu E 509: Calcium chloride in der Europäischen Datenbank für Lebensmittelzusatzstoffe, abgerufen am 27. Juni 2020.
2. ↑ Eintrag zu CALCIUM CHLORIDE in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 24. Februar 2020.
3. 1 2 3 4 5 6 7 8 Eintrag zu Calciumchlorid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 18. Februar 2017. (JavaScript erforderlich)
4. 1 2 3 4 5 Richard C. Ropp: Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Newnes, 2012, ISBN 0-444-59553-8, S. 54 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
5. ↑ Datenblatt Calcium chloride dihydrate, for molecular biology, ≥99% bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 1. Mai 2017 (PDF).
6. ↑ Eintrag zu Calcium chloride im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
7. ↑ Eintrag zu Calcium chloride anhydrous in der ChemIDplus-Datenbank der United States National Library of Medicine (NLM) (Seite nicht mehr abrufbar, Inhalt nun verfügbar via PubChem ID 5284359)
8. ↑ A.K. van Bever, W. Nieuwenkamp: Die Kristallstruktur von Calciumchlorid, CaCl₂. In: Zeitschrift für Kristallographie, Kristallgeometrie, Kristallphysik, Kristallchemie, 1935, 90, S. 374–376.
9. ↑ A. Leclaire, M.M. Borel: Le dichlorure de calcium dihydrate. In: Acta Crystallographica, B33, 1977, S. 1608–1610, doi:10.1107/S0567740877006645.
10. ↑ A. Leclaire, M.M. Borel: Liaisons hydrogene et coordination du calcium dans les cristaux de CaCl₂·4 H₂O α. In: Acta Crystallographica, B35, 1979, S. 585–588, doi:10.1107/S0567740879004209.
11. ↑ A. Leclaire, M.M. Borel: La forme β du dichlorure de calcium tetrahydrate. In: Acta Crystallographica, B34, 1978, S. 900–902, doi:10.1107/S0567740878004288.
12. ↑ A. Lecklaire, M.M. Borel, J.C. Monier: La forme γ du dichlorure de calcium tétrahydraté. In: Acta Crystallographica, B36, 1980, S. 2757–2759, doi:10.1107/S0567740880009909.
13. ↑ P.A. Agron, W.R. Busing: Calcium and strontium dichloride hexahydrates by neutron diffraction. In: Acta Crystallographica, C42, 1986, S. 141–143, doi:10.1107/S0108270186097007.
14. ↑ S. Westman, P.-E. Werner, T. Schuler, W. Raldow: X-Ray Investigations of Ammines of Alkaline Earth Metal Halides. I. The Structures of CaCl₂(NH₃)₈, CaCl₂(NH₃)₂ and the Decomposition Product CaClOH. In: Acta Chemica Scandinavica, 35A, 1981, S. 467–472, doi:10.3891/acta.chem.scand.35a-0467.
15. ↑ Korhammer, K.; Mihaly, J.; Balint, S.; Trif, L.; Vass, A.; Tompos, A.; Talas, E.: Reversible formation of alcohol solvates and their potential use for heat storage in J. Therm. Anal. Calorim. 138 (2019) 11–33, doi:10.1007/s10973-019-08090-2.
16. ↑ Hans Lohninger: Calciumchlorid als Luftentfeuchter. In: anorganik.chemie.vias.org. 8. August 2013, abgerufen am 26. März 2023. 
17. ↑ Jochen Stark: Dauerhaftigkeit von Beton. Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-642-35278-2, S. 263 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
18. ↑ Dust: Don't Eat It! Control It! In: Road Management & Engineering Journal. US Roads (TranSafety Inc.), 1. Juni 1998, archiviert vom Original am 29. Oktober 2007; abgerufen am 9. August 2006.  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.usroads.com 
19. ↑ European-Resuscitation-Council-Guidelines-2021: Cardiac Arrest in special circumstances. Abgerufen im 1. Januar 1 
20. ↑ Calcium Chloride SIDS Initial Assessment Profile, UNEP Publications, SIAM 15, Boston, 22–25 October 2002, pp. 13–14.
21. ↑ Apple Caviar Technique. In: StarChefs Studio. StarChefs.com, April 2004, abgerufen am 9. August 2006. 
22. ↑ "Cork Spot and Bitter Pit of Apples", Richard C. Funt and Michael A. Ellis, Ohioline.osu.edu/factsheet/plpath-fru-01