Chlorure de calcium

Chlorure de calcium (II)
Général
Synonymes	Dichlorure de calcium
No CAS	10043-52-4 (anhydre) 10035-04-8 (Dihydrate) 25094-02-4 (Tétrahydrate) 7774-34-7 (Hexahydrate)
No EINECS	233-140-8
No E	E509
Apparence	cristaux très hygroscopiques, incolores, inodores[1].
Propriétés chimiques
Formule brute	CaCl2  [Isomères]
Masse molaire[2]	110,984 ± 0,008 g·mol-1 Ca 36,11 %, Cl 63,89 %,
Propriétés physiques
T° fusion	772 °C (anhydre); 176 °C (dihydrate); 30 °C (hexahydrate)[3]
T° ébullition	1 935 °C[1]
Solubilité	dans l'eau à 20 °C : 745 g·l-1[1]; librement sol. dans l'éthanol (95%); insol. dans l'éther diéthylique[3]
Masse volumique	2,15×10³ kg/m³ anhydre 1,84×10³ kg/m³ dihydraté 1,71×10³ kg/m³ hexahydraté
Cristallographie
Système cristallin	Structure TiO2 déformée
symbole de Pearson	[4]
Classe cristalline ou groupe d’espace	Pnnm (n°58) [4]
Strukturbericht	C35[4]
Précautions
Directive 67/548/EEC
Xi
Numéro index : 017-013-00-2 Classification : Xi; R36 Symboles : Xi : Irritant Phrases R : R36 : Irritant pour les yeux. Phrases S : (S2) : Conserver hors de portée des enfants. S22 : Ne pas respirer les poussières. S24 : Éviter le contact avec la peau.
Phrases R : 36,
Phrases S : (2), 22, 24,
SIMDUT[5],[6]
Chlorure de calcium : D2B, D2B : Matière toxique ayant d'autres effets toxiques irritation des yeux chez l'animal Divulgation à 1,0% selon les critères de classification Chlorure de calcium dihydraté : D2B, D2B : Matière toxique ayant d'autres effets toxiques Divulgation à 1,0 % selon les critères de classification
SGH[7]
Attention H319, H319 : Provoque une sévère irritation des yeux
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Solubilité aqueuse

Le chlorure de calcium, est un sel de calcium. C'est un produit anhydre et il est recherché pour ses qualités exothermiques. Sa formule chimique est CaCl₂, Il est déliquescent et très soluble dans l'eau. C'est un sel solide à la température ambiante, qui se comporte comme un sel d'halogénure typique, avec notamment une bonne conductivité électrique à l'état liquide et des liaisons chimiques ioniques. Il est notamment utilisé dans des unités de réfrigération, pour le salage des routes par grands froids, ou dans les ciments. Il peut être obtenu directement à partir de la craie, mais il est également produit en grandes quantités comme produit secondaire de réactions mises en œuvre dans le procédé Solvay. C'est un matériau très hygroscopique qui doit donc être conservé dans des récipients bien fermés.

Propriétés chimiques

Le chlorure de calcium peut servir de réservoir d'ions calcium en solution, par exemple pour séparer un autre ion par précipitation en utilisant le fait que de nombreux sels de calcium sont insolubles. La réaction suivante permet par exemple de séparer les ions phosphates en solution :

3 CaCl₂(aq) + 2 K₃PO₄(aq) → Ca₃(PO₄)₂(s) + 6 KCl(aq)

Le chlorure de calcium fondu peut être électrolysé pour obtenir du calcium métal :

CaCl₂(l) → Ca(s) + Cl₂(g)

On peut le trouver dans la craie directement.

Préparation

Le chlorure de calcium est un produit secondaire de la fabrication de carbonate de sodium par le procédé Solvay. Il peut également être préparé en faisant réagir de l'acide chlorhydrique et du carbonate de calcium :

CaCO₃(s) + 2 HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)

Quelle que soit la technologie de production utilisée, le chlorure de calcium se trouve sous forme liquide trop diluée (environ 15 %) pour être transportée de manière économique. Afin de rendre le produit plus économique dans son transport, il peut subir différentes phases de concentration.

Ces opérations sont réalisées par un chauffage vers 180 °C sous vide via des évaporateurs à plusieurs effets pour atteindre des concentrations voisines de 75 %.

On atteint les concentrations commerciales proches de:

1. 33 % (CaCl₂·6H₂0 dilué - densité 1,33 - température de cristallisation - 30 °C)
2. 42 % (CaCl₂·6H₂0 dilué - densité 1,41 - température de cristallisation + 18 °C)
3. 77 - 82 % (CaCl₂·2H₂0 sous forme de paillettes, pellets ou poudres - température de cristallisation + 180 °C)
4. > 96% (CaCl₂·0H₂0 sous forme de paillettes, pellets ou poudres - température de cristallisation > 180 °C)

C'est dans une majorité des cas le rapport prix de transport/prix de produit qui va déterminer la forme utilisée.

Dans une immense majorité des cas, le chlorure de calcium est utilisé sous sa forme liquide.

Utilisations

Des millions de tonnes de chlorure de calcium sont produites annuellement aux seuls USA. En 1990, son cours était de 182 $ par tonne. C'est un composé qui possède de nombreuses applications :

• Du fait de son caractère très hygroscopique, il peut être utilisé pour sécher l'air, d'autres gaz ou des liquides organiques ou des semences . Lorsqu'il absorbe l'eau ou la vapeur d'eau de la substance à sécher, il se transforme en saumure :

CaCl₂ + 2 H₂O → CaCl₂·2H₂O

Le processus de dissolution du chlorure de calcium est très exothermique et des températures supérieures à 60 °C peuvent être atteintes rapidement. L'ingestion de pastilles de chlorure de calcium peut donc occasionner de graves brûlures.

• Du fait de la chaleur émise lors du processus de dissolution, le chlorure de calcium peut être utilisé pour faire fondre de la glace. Au contraire du chlorure de sodium, il n'est pas nocif pour le sol et les plantes. Il peut également agir à des températures plus basses que le chlorure de sodium. Pour cet usage, il se présente sous la forme de petites boules de quelques millimètres de diamètre (comme sur la photo au début de la page).

• Il est utilisé lors du mélange du béton pour accélérer la prise et le rendre plus dur.

• Il est utilisé sur certaines autoroutes pour fixer la poussière : en réagissant avec l'humidité de l'air, il permet de maintenir une fine couche liquide à la surface de la chaussée ce qui maintient la poussière.

• Le chlorure de calcium a un goût amer. Il est ajouté aux aliments cuisinés industriellement pour augmenter la dureté cellulaire de la nourriture, comme par exemple dans les cornichons, olives, compotes de pommes, haricot-princesse en bocaux.

• Il est aussi utilisé en biologie moléculaire, celui-ci permet en effet de rendre des bactéries compétentes en dégradant leurs lipopolysaccharides de surface. Il les rend ainsi apte à la transformation par un vecteur. Il peut aussi servir comme agent de transfection cellulaire avec des cellules animales.

• Il peut également être utilisé en alimentaire (numéro E509), notamment pour solidifier les alginates, gélifiant.

• Les solutions de CaCl₂ ont la propriété de rendre les parois cellulaires de certaines bactéries plus poreuses (notamment E. coli). Cela en fait un produit utilisé en laboratoire dans la recherche génétique.

Sécurité

Le chlorure de calcium est irritant. Il doit être manipulé avec des gants. Il est relativement sans danger à manipuler, mais il ne doit pas être ingéré. Comme il réagit de manière exothermique avec l'eau, il peut occasionner des brûlures de la bouche ou de l'œsophage.

Notes et références

Bibliographie

1. N. N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, 2nd ed., Butterworth-Heinemann, Oxford, Royaume-Uni, 1997.
2. Handbook of Chemistry and Physics, 71st edition, CRC Press, Ann Arbor, Michigan, 1990.
3. Calcium Chloride Handbook from Dow Chemical (pdf 1.6MB)

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