Calciumchlorid

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

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.

Calciumchlorid wird aus Salzsäure und Calciumcarbonat hergestellt:

${displaystyle mathrm {CaCO_{3}+2 HCllongrightarrow CaCl_{2}+CO_{2}+H_{2}O} }$

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:

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

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.

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

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

Die Kristalle des Hexahydrats schmelzen bei ungefähr 30 °C. Das Calciumchlorid löst sich sozusagen 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.