CaCl2,称为氯化钙,是碱土金属卤化物的一种,即MX2,其中M是碱土金属。本品为无机化合物,白色,无异味。
氯化钙是结晶性质的,很容易溶于水。它在本质上是吸湿的,因此,用于干燥化学品的干燥器。
无水氯化钙的熔点和沸点很高。然而,六水氯化钙的熔点只有29.9°C。其无水形态的分子量为111克/摩尔。
通常,氯化钙以水合形式存在,即CaCl2 (H2O)n,其中n = 0,1,2,4,6。氯化钙是由氢氧化钙和氯化氢反应制得的。
Ca(OH)2 + 2HCl—> CaCl2 + 2H2O
石灰石也可以通过Solvay法生产氯化钙,即CaCO3 + 2NaCl→CaCl2 + Na2CO3
氯化钙通过溶解在水中产生游离钙离子,即钙离子和氯离子的水络合物,如下所示
CaCl2 + 6H2O—> [Ca(H2O)6]2+ + 2Cl
该反应导致温度明显升高,即放热反应,因此,氯化钙在水中的溶解具有很高的溶剂化焓。
那么CaCl2是离子还是共价?CaCl2是一种离子化合物,因为钙原子和氯原子的电负性差很大,大于2.0。
在氯化钙中,钙原子捐出了两个电子,变成了正离子,而每个氯原子得到一个电子,由钙原子捐出,并带一个负电荷。
现在,钙离子和氯离子被静电力吸引因此,在这两个原子之间形成了离子键。
让我们开始深入讨论氯化钙的离子性质。
让我们从化学键的基本知识开始讨论,即离子键和共价键。

化学键
化学键是分子中原子之间的吸引力,它使原子在化学结构中聚集在一起。
当一个原子形成化学键时,它倾向于达到最接近惰性气体的构型。
化学键是通过转移电子或在分子原子间共享电子形成的。
化学键只由价电子,即原子最外层的电子组成。
根据化学键的形成有两种类型。
- 共价键
- 离子键
共价键
当分子的原子间共用电子对时,就形成共价键。然而,根据分子组成原子的电负性,这种共享可能相等或不相等。
因此,共价键可以是极性的也可以是非极性的。
在共价键中,原子的电离能非常高,以至于它不能贡献它的电子或电子对。
离子键
离子键是金属和非金属之间的化学键。
由于金属的电离能低,因此它们很容易将电子转移到另一个原子上。非金属由于其较高的电子增益焓或电子亲和度,很容易接受这些电子。
因此,当电子从一个原子转移到另一个原子或从金属转移到非金属时,离子键就产生了。
当阳离子和阴离子形成时,它们之间就会有静电吸引力。
氯化钙中离子键是如何形成的

氯化钙的形成可以用玻恩哈伯循环来解释。
让我们详细了解一下氯化钙的形成过程。
氯化钙化合物由一个钙原子和两个氯原子组成。我们知道钙原子属于现代元素周期表的第2组,因此,它是一种金属。
而氯原子属于现代元素周期表的第17组,因此,它是一种非金属。
金属的电离能很低,因此,钙原子很容易失去电子。这是一个两步过程,即每一步失去一个电子。
由于钙是一种白色晶体固体,因此,第一步将固体钙转化为气态钙原子,通过提供升华能(ΔHsub),因为金属只能以气态形式捐赠电子。
Ca (s) + ΔHsub→Ca (g)
Ca (g) +(I.E.)1→Ca+(g) + e-
Ca+(g) +(I.E.)2→Ca2+ (g) + e
通常,第二电离能大于第一电离能。然而,对于钙原子(即碱土金属)则不是这样。
让我们来解释一下这场争论。
钙原子的基态电子构型是[Ar] 4s2。在这里,我们需要提供大量的能量来从4s亚层中提取一个电子,因为它是一个充满的亚层。
失去一个电子后,单正电钙离子的电子排布变成了[Ar] 4s1。
现在,它很容易通过提供少量的能量来去除一个电子,因为它将实现一个稳定的高贵的构型,即氩原子。
因此,钙的第二电离能小于第一电离能
氯原子是非金属,因此,与钙原子相比,由于其高电子亲和度(E.A.),它有很高的倾向获得电子。因此,氯原子会接受钙原子提供的电子。
氯原子以双原子形式存在,即Cl2。因此,第一步是氯元素解离成氯原子,下一步是接受电子。
½Cl2 (g) + ΔHdiss→Cl (g)
Cl (g) + e-→Cl-(g) + E.A.
现在,一个钙离子会和两个氯离子结合,因此,它们之间通过释放能量形成离子键。这种能量被称为晶格能(U),它的值取决于离子键的强度。
Ca2+ (g) + 2Cl-(g)→CaCl2 (s) + U
氯化钙的晶格能U为-2195 kJ/mol。
我们如何知道氯化钙是一种离子化合物?

离子键和共价键的区别
离子键和共价键可以根据原子间键的电负性差异来区分。
如果化学键的电负性之差大于2.0,则为离子键;如果化学键的电负性之差小于2.0,则为共价键。
氯化钙是一种离子化合物?
以氯化钙化合物(CaCl2)为例,
在鲍林量表上,
钙原子的电负性值为1.0
氯原子的电负性值为3.16
Ca-Cl键的电负性差= 2.16
在鲍林标度上,氯化钙化合物中Ca-Cl键的电负性差为2.16,大于2.0,证实了Ca-Cl键的离子性质。
因此,氯化钙是一种离子化合物。
由于氯化钙的离子性质,它极易溶于水。
无水氯化钙结晶为正交和四方结构,而六水氯化钙结晶为三角结构。
氯化钙的用途
- 水中的氯化钙降低了水的冰点,因此,它可以防止冰的形成,并用于除冰。
- 道路上的高浓度氯化钙溶液由于其吸湿性,可以防止灰尘的形成,并在道路表面形成液体层。
结论
在这里,我们讨论了氯化钙的离子性质。
综上所述,氯化钙是一种离子化合物,因为氯化钙中Ca-Cl键的电负性差很大,电负性差大于2.0。钙原子失去两个电子形成一个正离子氯原子接受一个电子形成一个负离子。
钙离子和氯离子通过静电引力相互吸引,并以晶格能的形式释放能量,形成离子键。
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