塩化カルシウム

塩化カルシウム
塩化カルシウムの構造（塩素は緑、カルシウムは灰色）
塩化カルシウムの構造（塩素は緑、カルシウムは灰色）
塩化カルシウムのサンプル
塩化カルシウムのサンプル
名前
IUPAC名
塩化カルシウム
その他の名前
  • 中性塩化カルシウム
  • 塩化カルシウム(II)
  • 二塩化カルシウム（1:2）
  • E509
識別子
3Dモデル（JSmol）
チェビ
チェムブル
ケムスパイダー
ドラッグバンク
ECHA 情報カード100.030.115
EC番号
  • 233-140-8
E番号E509 （酸度調整剤など）
RTECS番号
  • EV9800000
ユニイ
  • InChI=1S/Ca.2ClH/h;2*1H/q+2;;/p-2 チェックはい
    キー: UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L チェックはい
  • InChI=1/Ca.2ClH/h;2*1H/q+2;;/p-2
    キー: UXVMQQNJUSDDNG-NUQVWONBAG
  • Cl[Ca]Cl
  • [Ca+2].[Cl-].[Cl-]
  • 一水和物: Cl[Ca]Cl.O
  • 二水和物: Cl[Ca]Cl.OO
  • 六水和物: Cl[Ca]Cl.OOOOOO
プロパティ
塩化カルシウム​
モル質量110.98  g·mol −1
外観 白色の吸湿性粉末
臭い無臭
密度
  • 2.15 g/cm 3（無水）
  • 2.24 g/cm 3（一水和物）
  • 1.85 g/cm 3（二水和物）
  • 1.83 g/cm 3（四水和物）
  • 1.71 g/cm 3 (六水和物) [ 1 ]
融点772–775 °C (1,422–1,427 °F; 1,045–1,048 K)無水[ 5 ] 260 °C (500 °F; 533 K)一水和物、分解175 °C (347 °F; 448 K)二水和物、分解45.5 °C (113.9 °F; 318.6 K)四水和物、分解[ 5 ] 30 °C (86 °F; 303 K)六水和物、分解[ 1 ]
沸点1,935 °C (3,515 °F; 2,208 K) 無水[ 1 ]
無水物: 74.5 g/100 mL (20 °C) [ 2 ]六水和物: 49.4 g/100 mL (-25 °C) 59.5 g/100 mL (0 °C) 65 g/100 mL (10 °C) 81.1 g/100 mL (25 °C) [ 1 ] 102.2 g/100 mL (30.2 °C) α-四水和物: 90.8 g/100 mL (20 °C) 114.4 g/100 mL (40 °C)二水和物: 134.5 g/100 mL (60 °C) 152.4 g/100 mL (100 °C) [ 3 ]
溶解度
エタノールへの溶解度
  • 18.3 g/100 g (0 °C)
  • 25.8 g/100 g (20 °C)
  • 35.3 g/100 g (40 °C)
  • 56.2 g/100 g (70 °C) [ 4 ]
メタノールへの溶解度
  • 21.8 g/100 g (0 °C)
  • 29.2 g/100 g (20 °C)
  • 38.5 g/100 g (40 °C) [ 4 ]
アセトンへの溶解性0.1 g/kg (20 °C) [ 4 ]
ピリジンへの溶解度16.6 g/kg [ 4 ]
酸性度（ p Ka ）
  • 8～9（無水）
  • 6.5～8.0（六水和物）
磁化率（χ）
−5.47·10 −5  cm 3 /モル[ 1 ]
屈折率（nD ）
1.52
粘度
  • 3.34 cP (787 °C)
  • 1.44 cP (967 °C) [ 4 ]
構造
  • Pnnm、No.58（無水）
  • P4 2 /mnm、No. 136（無水、>217℃）[ 6 ]
  • 2/m 2/m 2/m （無水）
  • 4/m 2/m 2/m （無水、>217℃）[ 6 ]
a  = 6.259 Å、b  = 6.444 Å、c  = 4.17 Å (無水、17 °C) [ 6 ]
α＝90°、β＝90°、γ＝90°
Ca 2+中心の八面体（無水）
熱化学
熱容量（℃）
  • 72.89 J/(mol·K) (無水) [ 1 ]
  • 106.23 J/(mol·K) (一水和物)
  • 172.92 J/(mol·K) (二水和物)
  • 251.17 J/(mol・K) (四水和物)
  • 300.7 J/(mol・K) (六水和物) [ 5 ]
標準モルエントロピー（S⦵298 ）​
108.4 J/(モル·K) [ 1 ] [ 5 ]
標準生成エンタルピー（Δ f H ⦵ 298）
  • −795.42 kJ/mol（無水）[ 1 ]
  • −1110.98 kJ/mol（一水和物）
  • −1403.98 kJ/mol（二水和物）
  • −2009.99 kJ/mol（四水和物）
  • −2608.01 kJ/mol（六水和物）[ 5 ]
−748.81 kJ/モル[ 1 ] [ 5 ]
薬理学
A12AA07 ( WHO ) B05XA07 ( WHO )、G04BA03 ( WHO )
危険
労働安全衛生（OHS/OSH）：
主な危険
刺激物
GHSラベル：
GHS07: 感嘆符[ 7 ]
警告
H319 [ 7 ]
P305+P351+P338 [ 7 ]
NFPA 704（ファイアダイヤモンド）
[ 9 ]
NFPA 704 4色ダイヤモンドHealth 2: Intense or continued but not chronic exposure could cause temporary incapacitation or possible residual injury. E.g. chloroformFlammability 0: Will not burn. E.g. waterInstability 1: Normally stable, but can become unstable at elevated temperatures and pressures. E.g. calciumSpecial hazards (white): no code
2
0
1
致死量または濃度（LD、LC）：
LD 50（中間投与量）
1,000-1,400 mg/kg（ラット、経口）[ 8 ]
関連化合物
その他の陰イオン
その他の陽イオン
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。
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塩化カルシウムは無機化合物であり、化学式CaCl 2の塩です。室温では白色の結晶性固体で、水に非常に溶けやすい性質があります。塩化カルシウムは、塩酸を水酸化カルシウムで中和することで生成されます。

塩化カルシウムは、一般的にはCaCl 2 · n H 2 O（n = 0, 1, 2, 4, 6）で表される水和固体として見られます。これらの化合物は主に除氷剤や防塵剤として使用されます。無水塩は吸湿性と潮解性を持つため、乾燥剤として使用されます。[ 10 ]

歴史

塩化カルシウムは15世紀に発見されたようですが、18世紀まで適切に研究されませんでした。[ 11 ]歴史的には「固定塩化アンモニウム」（ラテン語：sal ammoniacum fixum [ 12 ] ）と呼ばれていました。これは、塩化アンモニウムを石灰で蒸留する際に合成され、揮発性がない（塩化アンモニウムは昇華するように見える）ためです。より近代（18世紀～19世紀）には「石灰塩」（ラテン語：murias calcis, calcaria muriatica [ 12 ]）と呼ばれていました。[ 13 ]

用途

除氷と凝固点降下

日本における除氷用バルクCaCl 2

塩化カルシウムは水の凝固点を下げることで氷の形成を防ぎ、また融氷剤としても利用される。この用途では塩化カルシウムが最も多く消費される。塩化カルシウムは植物や土壌に対して比較的無害である。融氷剤としては、塩化ナトリウムよりも低温でより効果的である。この用途で流通する場合、塩化カルシウムは通常、プリルと呼ばれる直径数ミリメートルの小さな白い球体の形をとる。塩化カルシウム溶液は-52℃（-62℉）という低温でも凍結を防ぐことができるため、農業機械のタイヤに液体バラストとして充填し、寒冷地での牽引力を高めるのに最適である。[ 14 ]

家庭用や工業用の化学除湿機にも使用されています。[ 15 ]

道路舗装

この道路には風化を防ぐために塩化カルシウムが散布されており、乾燥した天候でも濡れたように見えるようになっています。

塩化カルシウムの2番目に多い用途は、その吸湿性と水和物の粘着性を利用するものである。塩化カルシウムは吸湿性が高く、水和は発熱反応である。高濃度溶液は未舗装道路の表面に液層を保ち、粉塵の発生を抑制する。また、微細な粉塵粒子を路面に留め、クッション層を形成する。もしこれらの粒子が吹き飛ばされてしまうと、大きな骨材が動き始め、路面が崩壊してしまう。塩化カルシウムを使用することで、整地の必要性は最大50%、充填材の必要性は最大80%削減される。[ 16 ]

食べ物

食品業界では、塩化カルシウムは缶詰野菜、特に缶詰のトマトやキュウリのピクルスの固め剤として頻繁に使用されています。[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]また、豆腐を固める際に豆腐を固めたり、野菜ジュースやフルーツジュースからキャビアの代用品を製造したりする際にも使用されます。[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]また、リンゴ丸ごと、唐辛子丸ごと、イチゴ丸ごとおよびスライス、トマト角切り、桃丸ごとなど、さまざまな製品の食感を高めるためにも使用されます。[ 24 ] [ 25 ]

塩化カルシウムの引き締め効果はいくつかのメカニズムに起因すると考えられる：[ 24 ]

  1. 錯形成。カルシウムイオンは植物組織の細胞壁や中層に含まれる多糖類であるペクチンと配位錯体を形成するためである。 [ 24 ]
  2. 膜の安定化。カルシウムイオンは細胞膜の安定化に寄与する。[ 24 ]
  3. 細胞膨圧調節、カルシウムイオンは細胞膨圧（細胞内容物が細胞壁に加える圧力）に影響を与えるためである。[ 24 ]

塩化カルシウムの凝固点降下作用は、キャラメル入りチョコレートバーのキャラメルの凍結を遅らせるために利用されています。また、スライスしたリンゴの食感を保つためにもよく添加されています。[ 26 ]

ビール醸造では、醸造水中のミネラル欠乏を補うために塩化カルシウムが使用されることがあります。塩化カルシウムは醸造工程中の風味や化学反応に影響を与えるだけでなく、発酵中の酵母の機能にも影響を与える可能性があります。[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]

チーズ製造においては、カゼイン中のカルシウムとタンパク質の自然なバランスを回復するために、加工乳（低温殺菌／均質化乳）に塩化カルシウムが添加されることがあります。塩化カルシウムは凝固剤の前に添加されます。[ 32 ]

塩化カルシウムは、スポーツドリンクやその他の飲料の「電解質」としてもよく使用されています。また、他の無機塩と組み合わせて食品添加物として使用することで、ボトル入り飲料水に風味を加えます。[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]

食品添加物としての塩化カルシウムの平均摂取量は1日160～345 mgと推定されている。[ 36 ]塩化カルシウムは、欧州連合ではE番号E509で金属イオン封鎖剤および硬化剤として食品添加物として使用することが認められている。[ 37 ]米国食品医薬品局では、一般的に安全と認められている（GRAS）とされている。 [ 38 ]有機作物生産における塩化カルシウムの使用は、米国国家有機プログラムの下では一般的に禁止されている。[ 39 ]

塩化カルシウム六水和物（CaCl 2 ·6H 2 O）に含まれるカルシウム元素含有量は約18.2%です。これは、塩化カルシウム六水和物1グラムあたり約182ミリグラムのカルシウム元素が含まれていることを意味します。

無水塩化カルシウム (CaCl 2 ) の場合、元素カルシウム含有量はほぼ 2 倍、つまり約 36.1% になります (無水塩化カルシウム 1 グラムあたり約 361 ミリグラムの元素カルシウムが存在します)。

塩化カルシウムは非常に塩辛い味がし、高濃度では口や喉に刺激を引き起こす可能性があるため、通常、長期の経口補給（カルシウムサプリメントとして）の第一選択肢にはなりません。[ 40 ] [ 41 ]塩化カルシウムは水に非常に溶けやすく、溶解するとカルシウムイオンと塩化物イオンに解離します。これらのイオンは腸から効率的に吸収されます。[ 42 ]塩化カルシウムが水に溶解すると発熱反応が起こり、熱としてエネルギーが放出されます。溶けていない塩化カルシウムを摂取すると、口、喉、食道、胃に火傷を引き起こす可能性があります。溶けていない塩化カルシウムを大量に摂取すると、火傷や、まれに胃の壊死を引き起こすことが報告されています。[ 43 ] [ 44 ]

塩化カルシウムの非常に塩辛い味は、食品のナトリウム含有量を増やすことなく漬物に風味をつけるために使用されます。[ 45 ]

塩化カルシウムは、成長期の終わりにリンゴの木に散布することで、リンゴのコルク斑点病や苦味病の発生を防ぐために使用されます。 [ 46 ]

乾燥管には塩化カルシウムが詰められることが多い。昆布は塩化カルシウムで乾燥され、炭酸ナトリウムの製造に用いられる。無水塩化カルシウムは、乾燥を保証する包装助剤としてFDA（米国食品医薬品局）の承認を受けている（CPG 7117.02）。[ 47 ]

水和塩は再利用のために乾燥させることができますが、急速に加熱すると自身の水和水に溶解し、冷却すると硬いアマルガム固体を形成します。

金属還元フラックス

同様に、CaCl 2はチタン生産のためのFFC ケンブリッジ電気分解プロセスでフラックスおよび電解質として使用され、電極間でのカルシウムイオンと酸素イオンの適切な交換を保証します。

医療用途

低カルシウム血症を予防するための静脈内療法として塩化カルシウムの点滴が使用されることがある。[ 48 ] [ 49 ] [ 50 ] [ 51 ] [ 52 ]

塩化カルシウムは溶解度の高いカルシウム塩です。塩化カルシウム六水和物（CaCl 2 ·6H 2 O）の水への溶解度は25℃で811 g/Lです。[ 1 ]塩化カルシウムは経口摂取すると、消化管で完全にカルシウムイオン（Ca 2+）に解離し、生体内で容易に利用可能なカルシウムになります。高濃度のカルシウムイオンは小腸での効率的な吸収を促進します。[ 42 ] [ 53 ]しかし、塩化カルシウムは胃腸の炎症や不快感などの潜在的な副作用があるため、経口摂取するカルシウム源として他のカルシウム塩に比べてあまり一般的ではありません。[ 53 ] [ 54 ] [ 55 ]

塩化カルシウムは、塩味に加えて独特の苦味を呈します。この苦味はカルシウムイオンとヒトの味覚受容体との相互作用に起因します。苦味受容体TAS2Rファミリーの特定のメンバーはカルシウムイオンに反応します。多くの有毒化合物が苦味を呈するため、カルシウムの苦味知覚は毒性物質の摂取を避けるための防御機構であると考えられています。塩化物イオン（Cl −）は主に塩味に寄与しますが、高濃度では苦味を増強する可能性があります。カルシウムイオンと塩化物イオンの組み合わせは、全体的な苦味を強めます。低濃度では、塩化カルシウムは主に塩味を感じる場合があります。塩味は、塩化ナトリウム（食塩）と同様に、この化合物の電解質としての性質に起因します。濃度が高くなるにつれて、苦味はより顕著になります。カルシウムイオンの存在量の増加は、苦味受容体の活性化を促進します。[ 56 ] [ 57 ] [ 58 ]

その他のアプリケーション

塩化カルシウムはコンクリートの初期硬化を促進するために使用されますが、塩化物イオンは鉄筋の腐食を引き起こすため、鉄筋コンクリートには使用すべきではありません。[ 59 ]無水塩化カルシウムもこの目的に使用でき、コンクリートの水分量を測定することができます。[ 60 ]

塩化カルシウムは、プラスチックや消火器の添加剤として、高炉では足場（炉内の充填物の降下を妨げる物質の凝集と付着）を制御する添加剤として、また柔軟剤ではシンナーとして使用されています。

塩化カルシウムの発熱溶解は、自己発熱缶や温熱パッドに利用されています。

塩化カルシウムは、温水浴槽の水の維持における水硬化剤として使用されます。水の硬度が不十分だと、腐食や泡立ちの原因となる可能性があるためです。

石油産業では、塩化カルシウムは固形物を含まない塩水の密度を高めるために使用されます。また、逆エマルジョン掘削流体の水相中の粘土の膨潤を抑制するためにも使用されます。

塩化カルシウム（CaCl2）は、溶融塩化ナトリウムの電気分解による金属ナトリウムの工業生産のためのデービー法において、融点を下げるフラックス材料として機能します。

塩化カルシウムは活性炭の製造にも使われます。

塩化カルシウムは、水からフッ化物イオンを不溶性のCaFとして沈殿させるために使用できる。2。

塩化カルシウムは陶器のスリップウェアにも使用される成分です。粘土粒子を溶液中に浮遊させるため、様々な鋳込み成形技術での使用が容易になります。

肥料として植物に水をまく場合、潜在的な毒性を避けるために中程度の濃度の塩化カルシウムが使用されます。5～10 mM（ミリモル）は、通常、ほとんどの植物に効果的で安全です。これは、0.55～1.11グラム（0.019～0.039オンス）の無水塩化カルシウム（CaCl2）1リットルの水または1.10～2.19グラム（0.039～0.077オンス）の塩化カルシウム六水和物（CaCl2·6時間2O ) を水 1 リットルあたり使用してください。[ 61 ] [ 62 ]塩化カルシウム溶液は、化学組成の潜在的な変化を防ぐため、調製後すぐに使用してください。[ 63 ] [ 64 ]その上、塩化カルシウムは吸湿性が高く、空気中の水分を容易に吸収します。[ 65 ]溶液を放置すると、さらに水蒸気を吸収し、希釈されて目的の濃度が低下します。[ 65 ]長時間放置すると、水酸化カルシウムまたはその他の不溶性カルシウム化合物が沈殿し、溶液中のカルシウムイオンの利用可能性が低下します[ 66 ]そして、植物に対するカルシウム源としての溶液の有効性が低下します。[ 66 ]栄養溶液を長期間保存すると、微生物の増殖の媒体になる可能性があります。[ 67 ]微生物汚染により溶液の組成が変化し、植物に病原体が導入される可能性があります。[ 67 ]塩化カルシウムは水に溶解すると、特に時間の経過とともに加水分解され、少量の塩酸と水酸化カルシウムが形成される可能性がある。+ 2+2時間2O⇌Ca ( OH)2+2時間+この反応により溶液のpHが低下し、酸性度が増す。[ 68 ]酸性溶液は植物組織に害を及ぼし、栄養素の吸収を妨げる可能性がある。

エタノール（アルコール度数95%）に溶解した塩化カルシウム二水和物（重量比20%）は、雄動物の不妊治療薬として使用されている。この溶液を動物の精巣に注入すると、1ヶ月以内に精巣組織の壊死が起こり、不妊治療効果が得られる。 [ 69 ] [ 70 ]

コロンビアのコカイン生産者は、INCBレッドリストに掲載され、より厳しく管理されている溶剤を回収するために、何トンもの塩化カルシウムを輸入しています。[ 71 ]

危険

少量の塩化カルシウムは湿潤状態では無毒ですが、非水和塩化カルシウムは吸湿性が強いため、いくつかの危険性があります。湿った皮膚を乾燥させ、刺激を与える可能性があります。固体の塩化カルシウムは発熱反応を起こして溶解するため、摂取すると口や食道に火傷を負う可能性があります。濃縮溶液や固形物を摂取すると、胃腸の炎症や潰瘍を引き起こす可能性があります。[ 72 ]

塩化カルシウムの摂取は高カルシウム血症を引き起こす可能性がある。[ 73 ]

プロパティ

CaCl 2の燃焼試験

塩化カルシウムは水に溶解し、塩化物とアクア錯体[Ca(H 2 O) 6 ] 2+を生成します。このように、これらの溶液は「遊離」カルシウムと遊離塩化物イオンの供給源となります。この説明は、これらの溶液がリン酸源と反応してリン酸カルシウムの固体沈殿物を生成するという事実によって説明されます。

3 CaCl 2 + 2 PO3−4→ Ca 3 (PO 4 ) 2 + 6 Cl −

塩化カルシウムは、無水塩が水に溶解する際にかなりの温度上昇を伴うことから、非常に高い溶解エンタルピー変化を示す。この特性が、塩化カルシウムの大規模応用の基盤となっている。

塩化カルシウム水溶液は、塩化物イオンが水中の水素イオン濃度に影響を及ぼすため、弱酸性を示す傾向があります。塩化カルシウム溶液の弱酸性は、主に溶液のイオン強度の上昇によるもので、これが水素イオンの活性に影響を与え、pHをわずかに低下させる可能性があります。水溶液中の塩化カルシウムのpHは次のとおりです。[ 74 ] [ 75 ]

水溶液中の塩化カルシウムのpH
濃度（モル/L）おおよそのpH
0.016.5～7.0
0.16.0～6.5
1.05.5～6.0

溶融塩化カルシウムを電気分解すると、金属カルシウムと塩素ガスが生成されます。

CaCl 2 → Ca + Cl 2

準備

結晶性塩化カルシウム六水和物中のポリマー[Ca(H 2 O) 6 ] 2+中心の構造。カルシウム錯体に典型的な高い配位数を示しています。

世界の多くの地域では、塩化カルシウムはソルベイ法の副産物として石灰石から得られており、その反応は以下の通りである。[ 10 ]

2 NaCl + CaCO 3 → Na 2 CO 3 + CaCl 2

2002年の北米の消費量は1,529,000トン（33.7億ポンド）でした。[ 76 ]米国では、塩化カルシウムの大部分は塩水からの精製によって得られています。ほとんどのバルク商品塩製品と同様に、アルカリ金属およびアルカリ土類金属（第1族および第2族）由来のその他の陽イオン、およびハロゲン（第17族）由来のその他の陰イオンが微量に含まれるのが一般的です。[ 10 ]

発生

塩化カルシウムは、稀少な蒸発岩鉱物であるシンジャライト（二水和物）とアンタークチサイト（六水和物）として産出する。[ 77 ] [ 78 ] [ 79 ]他に知られている天然の水和物は四水和物のギアライトである。[ 80 ] [ 79 ]関連鉱物のクロロカルサイト（塩化カリウムカルシウム、KCaCl 3）とタキハイドライト（塩化カルシウムマグネシウム、Ca Mg 2 Cl 6 ·12 H 2 O）も非常に稀である。[ 81 ] [ 82 ] [ 79 ]同じことがロリサイト、CaClF（塩化フッ化カルシウム）にも当てはまる。[ 83 ] [ 79 ]

参照

参考文献

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