Articulo de referencia

Cloruro de calcio

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El cloruro de calcio es un compuesto inorgánico , una sal con la fórmula química CaCl₂ . Este compuesto es un sólido cristalino blanco a temperatura ambiente y es altamente soluble en agua. La sal se puede obtener neutralizando ácido clorhídrico con hidróxido de calcio .

El cloruro de calcio se encuentra comúnmente como un sólido hidratado con la fórmula genérica CaCl₂ · n H₂O , donde n = 0, 1, 2, 4 y 6. Estos compuestos se utilizan principalmente para el deshielo y el control del polvo. Debido a que la sal anhidra es higroscópica y delicuescente , se utiliza como desecante . [ 10 ]

Historia

El cloruro de calcio fue aparentemente descubierto en el siglo XV, pero no fue estudiado adecuadamente hasta el siglo XVIII. [ 11 ] Históricamente se le llamó " sal amoniacal fija " ( en latín : sal ammoniacum fixum [ 12 ] ) porque se sintetizaba durante la destilación del cloruro de amonio con cal y era no volátil (mientras que el primero parecía sublimarse ); en tiempos más modernos (siglos XVIII-XIX) se le llamó "cloruro de cal" ( en latín : murias calcis, calcaria muriatica [ 12 ] ). [ 13 ]

Usos

Descongelación y descenso del punto de congelación

CaCl₂ a granel para deshielo en Japón

Al disminuir el punto de congelación del agua, el cloruro de calcio se utiliza para prevenir la formación de hielo y para descongelar . Esta aplicación consume la mayor cantidad de cloruro de calcio. El cloruro de calcio es relativamente inocuo para las plantas y el suelo. Como agente descongelante, es mucho más eficaz a bajas temperaturas que el cloruro de sodio . Cuando se distribuye para este uso, suele presentarse en forma de pequeñas esferas blancas de unos pocos milímetros de diámetro, llamadas gránulos . Las soluciones de cloruro de calcio pueden prevenir la congelación a temperaturas tan bajas como -52 °C (-62 °F) , lo que lo hace ideal para llenar los neumáticos de implementos agrícolas como lastre líquido, mejorando la tracción en climas fríos. [ 14 ]  

El cloruro de calcio también se utiliza en deshumidificadores químicos de aire domésticos e industriales . [ 15 ]

Pavimentación de carreteras

Se roció cloruro de calcio sobre esta carretera para evitar la erosión , dándole un aspecto mojado incluso en tiempo seco.

La segunda aplicación más importante del cloruro de calcio aprovecha su naturaleza higroscópica y la pegajosidad de sus hidratos; el cloruro de calcio es altamente higroscópico y su hidratación es un proceso exotérmico . Una solución concentrada mantiene una capa líquida sobre la superficie de los caminos de tierra , lo que suprime la formación de polvo. Esta capa líquida retiene las partículas de polvo más finas en el camino, proporcionando una capa amortiguadora. Si estas se dispersan con el viento, el agregado grueso comienza a desplazarse y el camino se deteriora. El uso de cloruro de calcio reduce la necesidad de nivelación hasta en un 50 % y la necesidad de materiales de relleno hasta en un 80 %. [ 16 ]

Alimento

En la industria alimentaria, el cloruro de calcio se emplea frecuentemente como agente reafirmante en conservas de verduras, especialmente en tomates y pepinillos en conserva. [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] También se utiliza para reafirmar la cuajada de soja y convertirla en tofu , y para producir un sustituto del caviar a partir de zumos de frutas o verduras . [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] Asimismo, se utiliza para mejorar la textura de otros productos, como manzanas enteras, pimientos picantes enteros, fresas enteras y en rodajas, tomates en dados y melocotones enteros. [ 24 ] [ 25 ]

El efecto reafirmante del cloruro de calcio puede atribuirse a varios mecanismos: [ 24 ]

  • La formación de complejos se debe a que los iones de calcio forman complejos de coordinación con la pectina , un polisacárido que se encuentra en la pared celular y la lámina media de los tejidos vegetales.
  • Estabilización de la membrana, ya que los iones de calcio contribuyen a la estabilización de la membrana celular.
  • Regulación de la presión de turgencia, ya que los iones de calcio influyen en la presión de turgencia celular , que es la presión ejercida por el contenido celular contra la pared celular.

Las propiedades de descenso del punto de congelación del cloruro de calcio se utilizan para ralentizar la congelación del caramelo en las barras de chocolate rellenas de caramelo. Además, se añade frecuentemente a las manzanas en rodajas para mantener su textura. [ 26 ]

En la elaboración de cerveza, a veces se utiliza cloruro de calcio para corregir deficiencias minerales en el agua de elaboración. Afecta el sabor y las reacciones químicas durante el proceso de elaboración, y también puede afectar la función de la levadura durante la fermentación. [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]

En la elaboración del queso , a veces se añade cloruro de calcio a la leche procesada (pasteurizada/homogeneizada) para restablecer el equilibrio natural entre el calcio y la proteína en la caseína . La sal se añade antes del coagulante. [ 32 ]

El cloruro de calcio también se usa comúnmente como electrolito en bebidas deportivas y otras bebidas; como aditivo alimentario usado junto con otras sales inorgánicas, añade sabor al agua embotellada . [ 33 ] [ 34 ]

Se ha estimado que la ingesta media de cloruro de calcio como aditivo alimentario es de160–345  mg/d . [ 35 ] El cloruro de calcio está permitido como aditivo alimentario en la Unión Europea para su uso como agente secuestrante y reafirmante con el número E E509 . [ 36 ]

El cloruro de calcio es generalmente reconocido como seguro (GRAS) por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos. [ 37 ] Su uso en la producción de cultivos orgánicos está generalmente prohibido por el Programa Nacional Orgánico de los Estados Unidos . [ 38 ]

El cloruro de calcio tiene un sabor muy salado y puede causar irritación en la boca y la garganta en altas concentraciones, por lo que generalmente no es la primera opción para la suplementación oral a largo plazo (como suplemento de calcio ). [ 39 ] [ 40 ] El cloruro de calcio es altamente soluble en agua y se absorbe eficientemente en el intestino. [ 41 ]

La disolución del cloruro de calcio en agua es exotérmica; libera energía en forma de calor. Si se ingiere cloruro de calcio sin disolver, esto puede provocar quemaduras en la boca, la garganta, el esófago y el estómago. Se ha informado que la ingestión de grandes cantidades de cloruro de calcio sin disolver produce quemaduras y, en raras ocasiones, necrosis estomacal. [ 42 ] [ 43 ]

El sabor extremadamente salado del cloruro de calcio se utiliza para dar sabor a los encurtidos sin aumentar el contenido de sodio del alimento . [ 44 ]

El cloruro de calcio se utiliza para prevenir la mancha corchosa y la mancha amarga en las manzanas mediante pulverización sobre el árbol durante la última etapa de crecimiento. [ 45 ]

Los tubos de secado suelen rellenarse con cloruro de calcio. Las algas marinas se secan con cloruro de calcio para su uso en la producción de carbonato de sodio . El cloruro de calcio anhidro ha sido aprobado por la FDA como auxiliar de envasado para garantizar la sequedad (CPG 7117.02). [ 46 ]

La sal hidratada se puede secar para su reutilización, pero se disolverá en su propia agua de hidratación si se calienta rápidamente y formará un sólido duro y amalgamado al enfriarse.

fundente de reducción de metales

De forma similar, el CaCl₂ se utiliza como fundente y electrolito en el proceso de electrólisis FFC Cambridge para la producción de titanio , donde garantiza el intercambio adecuado de iones de calcio y oxígeno entre los electrodos.

Uso médico

Las infusiones de cloruro de calcio pueden utilizarse como terapia intravenosa para prevenir la hipocalcemia . [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ] [ 51 ]

El cloruro de calcio es una sal de calcio altamente soluble. Cuando se ingiere por vía oral, se disocia completamente en iones de calcio ( Ca²⁺ ) en el tracto gastrointestinal, lo que resulta en calcio fácilmente biodisponible. La alta concentración de iones de calcio facilita una absorción eficiente en el intestino delgado. [ 41 ] [ 52 ] Sin embargo, el uso de cloruro de calcio como fuente de calcio por vía oral es menos común en comparación con otras sales de calcio debido a posibles efectos adversos como irritación y malestar gastrointestinal. [ 52 ] [ 53 ] [ 54 ]

Al probarlo, el cloruro de calcio presenta un sabor amargo distintivo junto con su sabor salado. El amargor se atribuye a los iones de calcio y su interacción con los receptores del gusto humano: ciertos miembros de la familia TAS2R de receptores del sabor amargo responden a los iones de calcio; se cree que la percepción amarga del calcio es un mecanismo de protección para evitar la ingestión de sustancias tóxicas, ya que muchos compuestos venenosos tienen sabor amargo. Si bien los iones cloruro ( Cl⁻ ) contribuyen principalmente al sabor salado, en concentraciones más altas pueden intensificar la sensación de amargor. La combinación de iones de calcio y cloruro intensifica el amargor general. En concentraciones más bajas, el cloruro de calcio puede tener un sabor predominantemente salado. El sabor salado surge de la naturaleza electrolítica del compuesto, similar al cloruro de sodio (sal de mesa). A medida que aumenta la concentración, el sabor amargo se vuelve más pronunciado: la mayor presencia de iones de calcio potencia la activación de los receptores del amargor. [ 55 ] [ 56 ] [ 57 ]

Otras aplicaciones

El cloruro de calcio se utiliza en mezclas de hormigón para acelerar el fraguado inicial, pero los iones cloruro provocan la corrosión de las barras de acero de refuerzo , por lo que no debe utilizarse en hormigón armado . [ 58 ] La forma anhidra del cloruro de calcio también puede utilizarse para este fin y puede proporcionar una medida de la humedad en el hormigón. [ 59 ]

El cloruro de calcio se incluye como aditivo en plásticos y extintores de incendios , en altos hornos como aditivo para controlar la formación de grumos (aglomeración y adhesión de materiales que impiden que la carga del horno descienda) y en suavizantes de telas como diluyente.

La disolución exotérmica del cloruro de calcio se utiliza en latas autocalentables y almohadillas calefactoras .

El cloruro de calcio se utiliza como endurecedor de agua en el mantenimiento del agua de las bañeras de hidromasaje , ya que un agua con una dureza insuficiente puede provocar corrosión y formación de espuma.

En la industria petrolera , el cloruro de calcio se utiliza para aumentar la densidad de las salmueras libres de sólidos . Esta sal también se emplea para inhibir la expansión de las arcillas en la fase acuosa de los fluidos de perforación de emulsión inversa .

Cloruro de calcio ( CaCl2 ) actúa comomaterial fundente, disminuyendo el punto de fusión, en el proceso Davy para la producción industrial de sodio metálico a través de laelectrólisisNaClfundido.

El cloruro de calcio también se utiliza en la producción de carbón activado .

El cloruro de calcio se puede utilizar para precipitar iones fluoruro del agua en forma de CaF insoluble.2 .

El cloruro de calcio también es un ingrediente utilizado en la cerámica con barbotina . Mantiene las partículas de arcilla en suspensión, de modo que flotan en la solución, lo que facilita su uso en diversas técnicas de moldeo por barbotina.

Para regar las plantas y utilizarlo como fertilizante, se emplea una concentración moderada de cloruro de calcio para evitar una posible toxicidad: Las soluciones de 5 a 10 mM suelen ser eficaces y seguras para la mayoría de las plantas. El rango es de 0,55 a 1,11 g (0,019 a 0,039 oz) de cloruro de calcio anhidro ( CaCl₂ ) por litro de agua o de 1,10 a 2,19 g (0,039 a 0,077 oz ) de cloruro de calcio hexahidratado ( CaCl₂ · 6H₂O ) por litro de agua. [ 60 ] [ 61 ]    

El cloruro de calcio dihidratado (20 % en peso) disuelto en etanol (95 % ABV) se ha utilizado como esterilizante para animales machos. La solución se inyecta en los testículos del animal. En el plazo de un mes, la necrosis del tejido testicular produce la esterilización. [ 62 ] [ 63 ]

Los productores de cocaína en Colombia importan toneladas de cloruro de calcio para recuperar solventes que están en la Lista Roja de la JIFE y están sujetos a un control más estricto. [ 64 ]

Peligros

Aunque la sal no es tóxica en pequeñas cantidades cuando está húmeda, las propiedades fuertemente higroscópicas del cloruro de calcio no hidratado presentan algunos riesgos. El compuesto puede actuar como irritante al resecar la piel húmeda. El cloruro de calcio sólido se disuelve exotérmicamente y puede causar quemaduras en la boca y el esófago si se ingiere. La ingestión de soluciones concentradas o productos sólidos puede provocar irritación o ulceración gastrointestinal . [ 65 ]

El consumo de cloruro de calcio puede provocar hipercalcemia . [ 66 ]

Propiedades

Prueba de llama de CaCl 2

El cloruro de calcio se disuelve en agua, produciendo cloruro y el complejo acuoso [ Ca(H₂O )] ²⁺ . De esta manera, estas disoluciones son fuentes de iones calcio y cloruro libres. Esta descripción se ilustra con el hecho de que estas disoluciones reaccionan con fuentes de fosfato para dar un precipitado sólido de fosfato de calcio .

3 CaCl 2 + 2 PO 3− 4 → Ca 3 (PO 4 ) 2 + 6 Cl

El cloruro de calcio presenta una entalpía de disolución muy elevada , evidenciada por el considerable aumento de temperatura que se produce al disolver la sal anhidra en agua. Esta propiedad es la base de su aplicación a gran escala.

Las soluciones acuosas de cloruro de calcio tienden a ser ligeramente ácidas debido a la influencia de los iones cloruro en la concentración de iones hidrógeno en el agua. La ligera acidez de las soluciones de cloruro de calcio se debe principalmente al aumento de la fuerza iónica de la solución, lo que puede influir en la actividad de los iones hidrógeno y disminuir ligeramente el pH . El pH del cloruro de calcio en solución acuosa es el siguiente: [ 67 ] [ 68 ]

El cloruro de calcio fundido puede someterse a electrólisis para producir calcio metálico y gas cloro :

CaCl₂ Ca + Cl₂

Preparación

Estructura del centro polimérico [ Ca(H 2 O) 6 ] 2+ en cloruro de calcio hexahidratado cristalino, que ilustra el alto número de coordinación típico de los complejos de calcio.

En gran parte del mundo, el cloruro de calcio se obtiene de la piedra caliza como subproducto del proceso Solvay , que sigue la reacción neta que se muestra a continuación: [ 10 ]

2 NaCl + CaCO 3 → Na 2 CO 3 + CaCl 2

El consumo norteamericano en 2002 fue de 1.529.000 t (3,371 × 10⁹ lb ) . [ 35 ] : 11 En EE. UU., la mayor parte del cloruro de calcio se obtiene mediante purificación a partir de salmuera . Al igual que con la mayoría de los productos de sal a granel, suelen aparecer cantidades traza de otros cationes de los metales alcalinos y alcalinotérreos ( grupos 1 y 2) y otros aniones de los halógenos ( grupo 17). [ 10 ]  

Aparición

El cloruro de calcio se presenta como los raros minerales evaporíticos sinjarita (dihidrato) y antarcticita (hexahidrato). [ 69 ] [ 70 ] Otro hidrato natural conocido es la ghiaraíta, un tetrahidrato. [ 71 ] Los minerales relacionados clorocalcita (cloruro de calcio y potasio, KCaCl 3 ) y taquihidrita (cloruro de magnesio y calcio, CaMg 2 Cl 6 · 12H 2 O ) también son muy raros. [ 72 ] [ 73 ] Lo mismo ocurre con la rorisita, CaClF (cloruro de calcio y fluoruro). [ 74 ] [ 75 ]

Véase también

Referencias

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  • Recopilación de informes y artículos sobre cloruro de calcio
  • Difusividad del cloruro de calcio