Chlorure de calcium

Le chlorure de calcium est un sel de calcium. C'est un produit anhydre recherché pour ses qualités exothermiques.

Chlorure de calcium(II)
Photo et structure de chlorure de Calcium
Identification
Nom UICPA chlorure de calcium(II)
Synonymes

dichlorure de calcium
No CAS 10043-52-4 (anhydre)
10035-04-8 (Dihydrate)
25094-02-4 (Tétrahydrate)
7774-34-7 (Hexahydrate)
No ECHA 100.030.115
No CE 233-140-8
Code ATC A12AA07 B05XA07 G04BA03
No E E509
Apparence cristaux très hygroscopiques, incolores, inodores[1].
Propriétés chimiques
Formule CaCl2  [Isomères]
Masse molaire[2] 110,984 ± 0,008 g/mol
Ca 36,11 %, Cl 63,89 %,
Propriétés physiques
T° fusion 772 °C (anhydre);
260 °C (monohydrate);
176 °C (dihydrate);
45 °C (tétrahydrate);
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 Orthorombique
Symbole de Pearson [4]
Classe cristalline ou groupe d’espace Pnnm (n°58) [4]
Strukturbericht C35[4]
Structure type Structure TiO2 déformée
Précautions
SGH[5]

Attention
H319
SIMDUT[6],[7]
Chlorure de calcium :

D2B,

Chlorure de calcium dihydraté :

D2B,
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
Solubilité aqueuse

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.

Le chlorure de calcium anhydre ne forme pas de minéral connu, mais deux formes hydratées existent dans la nature :

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.

Il a un goût amer[8].

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 technique 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

Les États-Unis produisent à eux seuls, des millions de tonnes de chlorure de calcium annuellement. 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. 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 considéré comme moins toxique que le chlorure de sodium pour le sol et les plantes, mais il peut affecter la vie bactérienne du sol, et il a fait partie des herbicides homologués jusqu’au milieu des années 1950 (« Surtout efficace au stade végétatif et au moment du démarrage de la végétation, l’emploi du sel comme herbicide de post - levée est décrit avec précision dans les ouvrages de l’époque (Rabaté, 1933). Il pouvait être utilisé seul ou en association (de 33 à 60 % de sel suivant les produits), par exemple avec du chlorate de soude pour le désherbage des moutardes sauvages et des ravenelles ou pour du défanage. Le sel n’est plus cité comme produit homologué dans le premier index de l’Acta en 1961 »[9] et il augmente la rapidité d'action de la simazine[10].
  • Il est utilisé lors du mélange du béton pour accélérer la prise. Il n'augmente pas la résistance finale. Il a comme inconvénient de corroder les armatures du béton armé.
  • 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.
  • Il est utilisé en alimentaire, n° E509, notamment pour solidifier les alginates, gélifiant. De plus, il est ajouté aux aliments cuisinés industriellement pour augmenter la dureté cellulaire de la nourriture (affermissant, stabilisant et épaississant[11]), comme dans les cornichons (croquant[12]), 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.
  • 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.
  • Le chlorure de calcium est utilisé pour sécher le varech (mélange d’algues) servant à la production de carbonate de sodium.
  • Il est aussi utilisé dans des déshumidificateurs à sels pour absorber l’humidité de l’air dans les environnements domestiques et autres.
  • Le chlorure de calcium est utilisé pour augmenter la dureté de l'eau dans les piscines. Cela réduit l'érosion du béton dans la piscine. Par le principe de Le Chatelier et l'effet d'ion commun, augmenter la concentration de calcium dans l'eau réduira la dissolution des composés à base de calcium présents dans le béton. [réf. nécessaire]
  • Dans les aquariums marins, du chlorure de calcium est ajouté afin de fournir du calcium bio-disponible pour les animaux à coquille comme les mollusques et certains cnidaires. L'eau de chaux ou un réacteur à calcium peut être également utilisé pour introduire du calcium dans l'eau. Cependant, l'addition de chlorure de calcium est la méthode la plus rapide et est celle qui a le moins d'effet sur le pH.
  • En agroalimentaire et alimentation:
    • En tant qu'agent affermissant, le chlorure de calcium est utilisé pour les légumes en conserve, pour le lait de soja caillé dans le tofu et pour la production d'un substitut de caviar à partir de jus de légumes ou de fruits[13].
    • Il est communément utilisé comme électrolyte dans des boissons pour le sport et d'autres, y compris de l'eau en bouteille.
    • La propriété qu'a le chlorure de calcium d'abaisser les points de fusion est utilisée pour ralentir la solidification du caramel dans les barres chocolatées.
    • Pour le brassage de la bière, le chlorure de calcium est parfois utilisé pour combler les insuffisances en minéraux de l'eau de brassage. Il affecte le goût et les réactions chimiques durant le processus de brassage, et peut également affecter l'action de la levure durant la fermentation.
    • Le chlorure de calcium est parfois ajouté au lait traité ou transformé afin de restaurer l'équilibre naturel entre calcium et protéines dans la caséine lors de la confection du fromage.
    • Il est fréquemment ajouté aux tranches de pommes pour conserver leur texture.
  • Usages médicaux:
    • Il est injecté pour traiter les brûlures internes à l'acide fluorhydrique.
    • Il peut être utilisé pour traiter les intoxications au magnésium.
    • Il peut aider à protéger le myocarde de niveaux dangereusement hauts de potassium dans le sang dans l'hyperkaliémie.

Sécurité[14]

Le chlorure de calcium est irritant car il dessécherait la peau. C'est pourquoi il doit être manipulé avec des gants. Sa manipulation est donc peu dangereuse, mais il ne doit pas être ingéré car c’est un solide (pastilles généralement) qui se dissout dans l’eau. Comme il réagit de manière exothermique avec l'eau, il peut occasionner des brûlures de la bouche ou de l'œsophage.

L’ingestion de solution concentrée ou de produit solide peut causer une irritation gastro-intestinale ou une ulcération[15].

La prise de chlorure de calcium comprend d’autres effets secondaires possibles :

  • un goût crayeux (poussiéreux, calcaire) dans la bouche,
  • des bouffées de chaleur,
  • une baisse de tension,
  • une perte d’appétit,
  • des douleurs à l’estomac,
  • des nausées,
  • des vomissements,
  • des perturbations mentales,
  • une soif extrême,
  • des douleurs osseuses,
  • des calculs rénaux,
  • une arythmie cardiaque,
  • un coma.

N’importe lequel de ces symptômes peut être le signe d’un trop haut niveau de calcium dans le sang (hypercalcémie).

De plus, les sels de chlorure de calcium ont tendance à contenir une petite quantité de métaux, d’aluminium en particulier. Ainsi, au fil du temps ces métaux peuvent s’accumuler dans l’organisme et avoir un effet toxique pour celui-ci.

Notes et références
  1. CHLORURE DE CALCIUM (ANHYDRE), fiche(s) de sécurité du Programme International sur la Sécurité des Substances Chimiques, consultée(s) le 9 mai 2009
  2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. (en) Raymond C Rowe, Paul J Sheskey, Marian E Quinn, Handbook of Pharmaceutical Excipients, Londres, Pharmaceutical Press and American Pharmacists Association, , 6e éd., 888 p. (ISBN 978-0-85369-792-3), p. 89
  4. « The CaCl2 (C35) Structure », sur http://cst-www.nrl.navy.mil/ (consulté le )
  5. Numéro index 017-013-00-2 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
  6. « Chlorure de calcium » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
  7. « Chlorure de calcium dihydraté » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
  8. Charles Louis Barreswil et Aimé Girard, Dictionnaire de chimie industrielle, Dezobry, E. Magdeleine et Cie, (lire en ligne), p. 160
  9. Bilon R & al (2016), Le traitement de l'Ambroisie à feuille d'armoise par le sel en solution, une méthode alternative pour les zones non agricoles ? 4ème Conférence sur l'entretien des jardins, espaces végétalisés et infrastructures  ; Toulouse - 19 et 20 octobre 2016.
  10. Bouchet F (1967) Étude de l'influence de la nature du sol sur l'action herbicide de la simazine. Weed Research, 7(2), 102-116.
  11. E509 Chlorure de calcium additifs-alimentaires.net consulté en juillet 2013
  12. CHLORURE de CALCIUM (E509) meszepices.com consulté en juillet 2013
  13. « Apple Caviar Technique », StarChefs Studio, StarChefs.com, (consulté le )
  14. Traduction du paragraphe 5. Hazards de l'article anglais
  15. « Product Safety Assessment (PSA): Calcium Chloride », Dow Chemical Company,

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
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