Calciumchlorid

Kristallstruktur
__ Ca2+     __ Cl−
Allgemeines
Name	Calciumchlorid
Andere Namen	Kalziumchlorid E 509
Verhältnisformel	CaCl2
CAS-Nummer	10043-52-4 (wasserfrei) 10035-04-8 (Dihydrat) 25094-02-4 (Tetrahydrat) 7774-34-7 (Hexahydrat)
ATC-Code	A12AA07 B05XA07 G04BA03
Kurzbeschreibung	farb- und geruchlose, hygroskopische Kristalle [1]
Eigenschaften
Molare Masse	110,98 g·mol−1 (wasserfrei) 147,02 g·mol−1 (Dihydrat) 183,04 g·mol−1 (Tetrahydrat) 219,08 g·mol−1 (Hexahydrat)
Aggregatzustand	fest
Dichte	2,16 g·cm−3 (wasserfrei)[1] 1,85 g·cm−3 (Dihydrat)[1]
Schmelzpunkt	772 °C (wasserfrei)[1] ca. 176 °C (Dihydrat)[1] ca. 35 °C (Tetrahydrat)[1]
Siedepunkt	> 1600 °C[1]
Löslichkeit	gut in Wasser (740 g·l−1 bei 20 °C)[1]
Sicherheitshinweise
Bitte die eingeschränkte Gültigkeit der Gefahrstoffkennzeichnung bei Arzneimitteln beachten GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [2] Achtung H- und P-Sätze H: 319 P: 305+351+338 [1] EU-Gefahrstoffkennzeichnung [3] aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [2] Reizend (Xi) R- und S-Sätze R: 36 S: (2)-22-24
LD50	1000 mg·kg−1 (Ratte, oral)[4]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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Calciumchlorid (auch Kalziumchlorid) ist ein Chlorid des Erdalkalimetalls Calcium mit der Summenformel 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:

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

Anschließendes Erhitzen auf 260 °C liefert die wasserfreie Form.

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:

$ \mathrm {2\ NH_{4}Cl+Ca(OH)_{2}\longrightarrow } $

$ \mathrm {2\ NH_{3}+CaCl_{2}+2\ H_{2}O} $

Eigenschaften

Calciumchlorid

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.

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.

Das wasserfreie Calciumchlorid löst sich in Wasser exotherm.

Reaktionen

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

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

Die Kristalle des Hexahydrats lösen sich bei ungefähr 30 °C im eigenen Kristallwasser. Erhitzen auf ungefähr 200 °C setzt das gebundene Wasser wieder frei. Das Auflösen in Wasser führt im Gegensatz zu wasserfreiem Calciumchlorid zu einer starken Abkühlung. Beide Calciumchlorid-Formen sind zudem gut löslich in Ethanol.

Abspaltung von Kristallwasser bei CaCl₂·2 H₂O in der Differential-Thermoanalyse

Verwendung

Wasserfreies Calciumchlorid ist aufgrund seiner Hygroskopie ein wichtiges Trocknungsmittel im Labor, beispielsweise im Exsikkator, und in der technischen Chemie für Gase und Flüssigkeiten. Anwendungsfelder sind die Trocknung von Wohnräumen, der Einsatz als Frostschutzmittel, im Speziellen als Frostschutzmittel und Abbindebeschleuniger im Beton, sowie als Staubbindemittel (z. B. auf Baustellen und als Besatz bei Sprengarbeiten).

Es wird als Festigungsmittel, Geschmacksverstärker und Stabilisator eingesetzt (unter anderem bei der Trinkwasseraufbereitung, Oberflächenbehandlung von Obst). Es ist in der EU als Lebensmittelzusatzstoff der Nummer E 509 zugelassen.

Unter Ausnutzung der exothermen Hydratation bei der Reaktion mit Wasser findet Calciumchlorid Einsatz zur Erwärmung von Fertiggetränken. Darüber hinaus kommt es als Streusalz sowie zur Herstellung von Kältemischungen zum Einsatz (siehe oben).

Weiterhin dient es zur Gerinnung von Eiweißen in der Lebensmitteltechnologie und findet Anwendung bei der Herstellung von Produkten wie Tofu oder künstlichem Kaviar.

Zudem dient es in der Molekularbiologie zur Herstellung kompetenter Zellen. Calciumionen verändern hierbei die Permeabilität der Zellmembran und steigern so das Aufnahmepotenzial der Zelle für DNS.

Einzelnachweise