كيف تصنع كلوريد الكالسيوم؟ كلوريد الكالسيوم مركب غير عضوي، وهو ملح كالسيوم صيغته الكيميائية CaCl2، ويتم إنتاجه بطريقتين رئيسيتين. هذه المادة البلورية البيضاء صلبة في درجة حرارة الغرفة وقابلة للذوبان بشدة في الماء. يتم إنتاج كلوريد الكالسيوم عن طريق تحييد حمض الهيدروكلوريك مع هيدروكسيد الكالسيوم. يعد هذا الملح المعدني أحد المواد الصناعية الأولية.
تصنع كلوريد الكالسيوم
الكلوريد الكالسيوم هو مركب كيميائي يتكون من الكالسيوم والكلور، ويعتبر من المواد الهامة في العديد من التطبيقات الصناعية والمختلفة. يتم تصنيع كلوريد الكالسيوم عن طريق عدة طرق، وسنستعرض في هذه المقالة أحد الطرق الشائعة لتحضيره.
يمكن تصنيع كلوريد الكالسيوم عن طريق تفاعل الكالسيوم المعدني مع حمض قوي مثل حمض الهيدروكلوريك. يجب اتباع إجراءات السلامة المناسبة أثناء التعامل مع المواد الكيميائية وتنقية المنتج النهائي للحصول على كلوريد الكالسيوم النقي.
كيف تصنع كلوريد الكالسيوم؟
طريقة تصنيع كلوريد الكالسيوم تتضمن استخدام الكالسيوم المعدني وغاز الكلور. يمكن الحصول على الكالسيوم المعدني من خلال تحليل مركبات الكالسيوم الأخرى مثل كربونات الكالسيوم أو هيدروكسيد الكالسيوم بوجود حمض قوي مثل حمض الهيدروكلوريك. يتم تفاعل الحمض مع المركب الأولي ليتكون كلوريد الكالسيوم ومركب آخر مثل ثاني أكسيد الكربون أو الماء وغاز ثاني أكسيد الكربون.
المعادلة الكيميائية التي تمثل هذا التفاعل هي:
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
بعد الحصول على كلوريد الكالسيوم، يتم تقطيره وتنقيته للحصول على منتج نقي. يتم ذلك عن طريق تبخير المحلول المائي لكلوريد الكالسيوم حتى تتكون بلورات صلبة من المركب. يمكن أيضًا استخدام طرائق أخرى لتجفيف وتنقية كلوريد الكالسيوم.
يجب ملاحظة أن تصنيع كلوريد الكالسيوم يتطلب الامتثال لإجراءات السلامة المعتمدة في مجال المواد الكيميائية. يجب ارتداء الأدوات الواقية المناسبة مثل القفازات والنظارات الواقية أثناء التعامل مع المواد الكيميائية الخطرة واتباع الإرشادات الأمنية المناسبة.
دليل إنتاج كلوريد الكالسيوم
كلوريد الكالسيوم مركب كيميائي أبيض صلب له العديد من الاستخدامات، بما في ذلك:
1. في مجالات البناء: يُستخدم كلوريد الكالسيوم كمادة مُذيبة للجليد وإزالة الثلوج.
2. في صناعة النفط والغاز: يُستخدم كلوريد الكالسيوم كطين حفر.
3. في الصناعات الغذائية: يُستخدم كلوريد الكالسيوم كمُحسّن للنكهة ومُثبّت.
4. في المجال الطبي: يُستخدم كلوريد الكالسيوم في محلول ملحي وريدى لعلاج نقص الكالسيوم.
أنواع لكلوريد الكالسيوم
لا يوجد أنواع مختلفة لـ كلوريد الكالسيوم من الناحية الكيميائية، فهو مركب واحد محدد له الصيغة الكيميائية CaCl₂. ولكن، يتوفر كلوريد الكالسيوم في درجات نقاء مختلفة:
1. درجة نقاء تقنية: تُستخدم هذه الدرجة في التطبيقات الصناعية، مثل إزالة الثلوج ومعالجة المياه.
2. درجة نقاء غذائية: تُستخدم هذه الدرجة في صناعة المواد الغذائية، مثل المخللات ومنتجات الألبان.
3. درجة نقاء دوائية: تُستخدم هذه الدرجة في الاستخدامات الطبية، مثل المحلول الملحي الوريدي.
كما يتوفر كلوريد الكالسيوم في أشكال مادية مختلفة:
مسحوق: الشكل الأكثر شيوعًا، سهل التخزين والاستخدام.
حبيبات: تُستخدم في بعض التطبيقات الصناعية، مثل تجفيف الهواء.
محلول: سائل يستخدم في التطبيقات التي تتطلب سهولة الامتزاج.
طرق إنتاج كلوريد الكالسيوم
هناك طريقتان رئيسيتان لإنتاج كلوريد الكالسيوم:
1. من حمض الهيدروكلوريك وحجر الجير
المواد:
حمض الهيدروكلوريك (HCl)
حجر الجير (CaCO₃)
ماء (H₂O)
الخطوات:
تفاعل حمض الهيدروكلوريك مع حجر الجير في محلول مائي لإنتاج كلوريد الكالسيوم وثاني أكسيد الكربون.
CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O
يتم تبخير الماء من المحلول المُركّز لتركيز كلوريد الكالسيوم.
يتم تبريد المحلول المُركّز وتبلوره للحصول على كلوريد الكالسيوم صلب.
2. من كلوريد الصوديوم
المواد:
كلوريد الصوديوم (NaCl)
كربونات الكالسيوم (CaCO₃)
ماء (H₂O)
الخطوات:
يتم تفاعل كلوريد الصوديوم مع كربونات الكالسيوم في محلول مائي لإنتاج كلوريد الكالسيوم وكربونات الصوديوم.
CaCO₃ + 2NaCl → CaCl₂ + Na₂CO₃
يتم ترشيح المحلول لفصل كربونات الصوديوم.
يتم تبخير الماء من المحلول المُركّز لتركيز كلوريد الكالسيوم.
تبريد المحلول المُركّز وتبلوره للحصول على كلوريد الكالسيوم صلب.
ملاحظات:
هاتان الطريقتان هما الطرق الصناعية الرئيسية لإنتاج كلوريد الكالسيوم. يمكن أيضًا تحضير كلوريد الكالسيوم في المختبر باستخدام طرق أخرى، مثل تفاعل معدن الكالسيوم مع حمض الهيدروكلوريك. من المهم اتباع إجراءات السلامة المناسبة عند التعامل مع المواد الكيميائية المستخدمة في هذه العمليات.
طريقة تصنيع كلوريد الكالسيوم معملياً
هيدروكسيد الكالسيوم: متوفر على شكل مسحوق أبيض ناعم.
حمض الهيدروكلوريك: سائل عديم اللون ذو رائحة نفاذة.
ماء مقطر: خالٍ من الشوائب والمعادن الذائبة.
أدوات المختبر: دورق مخبري، سعة مناسبة للتفاعل، سُخان كهربائي، قضيب تحريك، مقياس حرارة، قفازات واقية، نظارات واقية.
الخطوات:
إذابة هيدروكسيد الكالسيوم:
ارتداء معدات السلامة.
وضع كمية مناسبة من هيدروكسيد الكالسيوم في الدورق المخبري.
إضافة كمية من الماء المقطر ببطء مع التحريك المستمر حتى يذوب هيدروكسيد الكالسيوم تمامًا.
إضافة حمض الهيدروكلوريك:
تبريد محلول هيدروكسيد الكالسيوم حتى تصل درجة حرارته إلى درجة حرارة الغرفة.
إضافة حمض الهيدروكلوريك ببطء مع التحريك المستمر، مع مراقبة درجة الحرارة.
ملاحظة: يجب إضافة حمض الهيدروكلوريك ببطء لتجنب حدوث تفاعل عنيف.
متابعة التفاعل:
استمرار التحريك حتى يصبح المحلول صافياً وشفافاً.
ملاحظة: يشير صفاء المحلول إلى اكتمال التفاعل.
ترشيح المحلول:
استخدام ورق ترشيح لفصل أي رواسب متبقية في المحلول.
تبخير الماء:
وضع المحلول المُصفّى على سخان كهربائي بدرجة حرارة منخفضة.
تبخير الماء ببطء حتى يتكثف كلوريد الكالسيوم على جدران الدورق.
جمع كلوريد الكالسيوم:
ترك الدورق ليبرد تمامًا.
كشط بلورات كلوريد الكالسيوم المتكونة على جدران الدورق.
تخزين كلوريد الكالسيوم في وعاء محكم الإغلاق لمنع امتصاص الرطوبة.
تأكد من اتباع جميع إجراءات السلامة عند التعامل مع المواد الكيميائية. ارتداء النظارات الواقية والقفازات لحماية العينين واليدين من المواد الكيميائية. تأكد من تهوية منطقة العمل بشكل كافٍ. تخلص من النفايات الكيميائية بشكل مناسب وفقًا للأنظمة المحلية.
طريقة الإنتاج الصناعي لكلوريد الكالسيوم
في العديد من دول العالم، يتم الحصول على كلوريد الكالسيوم من الحجر الجيري كمنتج ثانوي لعملية سولفاي. يظهر تفاعل إنتاج كلوريد الكالسيوم في هذه العملية في الصناعة كما يلي:
2NaCl + CaCO3 → Na2CO3 + CaCl2
في الولايات المتحدة، يتم الحصول على أكبر كمية من كلوريد الكالسيوم من تحلية المياه المالحة.
مثل معظم الأملاح المعدنية التي تعتبر مواد أولية صناعية، فإن كمية الكاتيونات الأخرى من الفلزات القلوية والفلزات القلوية (المجموعتان 1 و 2) وأنيونات الهالوجينات (المجموعة 17 من الجدول الدوري) عادة ما تكون موجودة في الحجم المنتج من هذا الملح. ولكن تركيزهم جدا لا شيء. في تحليل كلوريد الكالسيوم، يتم الإبلاغ عن كميات العناصر الأخرى.
العوامل المؤثرة على الإنتاج
نوعية المواد الخام: تؤثر نوعية المواد الخام المستخدمة على نقاء المنتج النهائي.
ظروف التفاعل: تؤثر ظروف التفاعل، مثل درجة الحرارة والضغط، على معدل التفاعل وكفاءة الإنتاج.
تقنيات المعالجة: تؤثر تقنيات المعالجة، مثل التبخر والترشيح والتبلور، على جودة المنتج النهائي.
المقاييس الاقتصادية:
تكلفة المواد الخام: تُعد تكلفة المواد الخام من أهم العوامل المؤثرة على التكلفة الإجمالية للإنتاج.
تكلفة الطاقة: تُعد تكلفة الطاقة عاملاً هامًا في عمليات التبخير والتسخين.
كفاءة الإنتاج: تؤثر كفاءة الإنتاج على التكلفة الإجمالية للمنتج.
الآثار البيئية للانتاج
يُعد إنتاج كلوريد الكالسيوم عملية صناعية مهمة ذات العديد من الاستخدامات. تعتمد طرق الإنتاج بشكل أساسي على تفاعل حمض الهيدروكلوريك مع حجر الجير أو كلوريد الصوديوم. انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. تنبعث غازات الاحتباس الحراري خلال عمليات الإنتاج، مثل حرق الوقود الأحفوري. قد ينتج عن عمليات الإنتاج مخلفات سائلة ملوثة. يجب التخلص من النفايات الصلبة والسائلة الناتجة عن عمليات الإنتاج بطريقة آمنة وصديقة للبيئة.
تحذيرات وقت الإنتاج
حمض الهيدروكلوريك مادة كيميائية شديدة التآكل، يجب توخي الحذر الشديد عند التعامل معه. تجنب ملامسة حمض الهيدروكلوريك للجلد والعينين. في حال حدوث أي ملامسة، اغسل المنطقة المصابة على الفور بكمية وفيرة من الماء واطلب العناية الطبية.
هذه الطريقة هي طريقة مختبرية بسيطة لإنتاج كميات صغيرة من كلوريد الكالسيوم. لا ينصح باستخدام هذه الطريقة للإنتاج الصناعي لـكلوريد الكالسيوم. للمزيد من المعلومات حول تصنيع كلوريد الكالسيوم على نطاق صناعي،يرجى الرجوع إلى المراجع المذكورة سابقًا.
