Généralités à propos du chlorure de calcium

Réaction avec l'eau:

Le chlorure de calcium, de formule CaCl2 (masse molaire M = 111 g/mol), se présente aux conditions thermodynamiques standard sous forme d’un solide blanc (chlorure de sodium fondu ou anhydre). On le trouve aussi sous la forme de chlorure de calcium cristallisé ou hydraté CaCl2,6H2O (masse molaire M = 219 g/mol), ou le chlorure de calcium desséché CaCl2,4H2O (masse molaire M = 183 g/mol). Il est facilement soluble dans l’eau. C’est un composé fortement hygroscopique, ce qui veut dire qu’en présence d’eau il réagit pour donner un hydrate, avec dégagement de chaleur élevé :

CaCl2 + 6H2O → CaCl2, 6H2O + ($\Delta$H = -97 kJ/mol, soit -23,2 kcal/mol)   (1)

On obtient alors le chlorure de calcium cristallisé, ou hydraté (CaCl2, 6H2O) de masse molaire 219 g/mol (puisque H2O = 108 g/mol). 

A noter que la dissolution du chlorure cristallisé en solution aqueuse nécessite un apport de chaleur :

CaCl2, 6H2O + aq → (CaCl2, 6H2O) (aq) + ($\Delta$H = +3,5 kcal/mol)   (2)

(rappel 1 kcal = 4,18 kJ).

 

Solubilité :

Bien que le chlorure de calcium soit très soluble dans l'eau à des températures ordinaires, la cristallisation se produira sous une certaine température et des conditions de concentration.

Ces conditions sont définies par le diagramme de phase du système chlorure de calcium-eau (Voir fig.1). Ce diagramme peut être utilisé afin de prévoir les phases existantes selon les conditions en température et en concentration.

Ainsi, c’est grâce à ce diagramme qu’on va connaitre la composition initiale de notre particule hygroscopique (Voir modèle de transfert de masse)

 

Absorption d’humidité :

Les solutions de chlorure de calcium absorbent l'humidité jusqu'à ce qu'un équilibre soit atteint entre la pression de vapeur d'eau de la solution et celle de l'air. Si l'humidité de l'air augmente, plus d'humidité est absorbée par la solution. Si elle diminue,de l'eau s'évapore de la solution dans l'air.

La Figure 2 représente la pression de vapeur d’eau à l’équilibre de différentes formes de chlorure de calcium à des températures différentes. La courbe de solution saturée montre les conditions de température et d'humidité dans lesquelles il y a transitions entre les phases solides et liquides. A 30 ° C (85 ° F), une température d'été typique, la pression de vapeur d'eau nécessaire pour liquéfier le chlorure de calcium est de 7 mm d’Hg, correspondant à 22 pour cent d'humidité relative.

La vitesse à laquelle l'humidité est absorbée par une quantité donnée de chlorure de calcium dépend des variables spécifiques qui contrôlent le degré de contact entre l'air et le chlorure de calcium, telles que la surface et le mouvement de l'air. (Voir modèle de transfert de masse)
Bien qu'il soit difficile d'estimer la vitesse à laquelle l'humidité est absorbée, il n'est pas difficile de déterminer la quantité maximale d'eau qui peut être absorbée par Kg de chlorure de calcium à une humidité et à une température données. Cela peut être fait avec la formule suivante:

L'eau absorbée = (%Début /% Fin) -1
Où:
-L'eau absorbée est égale à l'absorption d'eau par Kg de chlorure de calcium.
-% Début est égal à la concentration du chlorure de calcium au départ.
-% Fin équivaut à la concentration de chlorure de calcium à l’équilibre. Ceci est obtenu à partir de la fig.2 à l'humidité et de température spécifiée.

Exemple:

Combien d'eau peut être absorbé par l'air de 94% de chlorure de calcium à 77 ° F et 70% d'humidité relative?
D'après la figure 2, % Fin= environ 0,27
De l'eau absorbée est égal à (0.94/0.27) -1 = 2.5 Kg

Ainsi, ce diagramme peut être utilisé comme moyen de vérification du modèle de transfert de masse utilisé. En effet, il suffit de considérer la température et l’humidité relative de la chambre d’air à l’équilibre pour avoir la quantité d’eau qui devrait être absorbée et la comparer avec celle réellement contenue dans la particule à l’équilibre.