¿Por qué el cloruro de calcio es exotérmico cuando se disuelve?

El proceso de disolución de sales implica dos intercambios de energía. Primero es la disolución de la estructura cristalina del sólido. Los enlaces de la red se rompen y esto requiere energía. Por lo tanto, esa parte del proceso es endotérmica. Sin embargo, una vez que los iones se sumergen en agua, forman lo que se llama “enlaces de hidrógeno”. La carga eléctrica de las moléculas de agua no se distribuye uniformemente en esa molécula. Cerca de los átomos de hidrógeno tienen carga positiva y, por otro lado, tienen carga negativa. Esto provoca una atracción por los dos iones de sal dependiendo de su carga. Esto forma el enlace de hidrógeno. Esto se llama hidratación. Esta última formación de enlaces libera energía y, por lo tanto, es exotérmica. Si el proceso general es exotérmico o endotérmico depende de si la energía de ruptura de enlaces es mayor que la energía de formación de enlaces de hidrógeno o no. Aparentemente, en el cloruro de calcio, la energía de enlace de hidrógeno es mayor que la energía de ionización, por lo que el proceso de solución es exotérmico.

El agua es una molécula polar, con O que tiene una ligera carga negativa y el final con los átomos de 2H con una ligera carga positiva.

Las moléculas de agua se acercan a la red de CaCl2 y comienzan a extraer los iones individuales (Ca2 + y Cl-) con ellas. Esto esencialmente descompone la red iónica y requiere energía igual a la magnitud de la energía de red del CaCl2.

Una vez hecho esto, las moléculas de agua rodean los iones y forman esferas de hidratación. Esta interacción ion-dipolo entre los iones y las moléculas de agua libera energía equivalente al cambio de entalpía de hidratación de Ca2 + y Cl-.

Como la energía liberada por la energía de hidratación es suficiente para compensar la energía requerida para descomponer la red iónica de MgCl2, el MgCl2 se disuelve en agua. El exceso de energía que no se utiliza para descomponer la red se libera como calor (exotérmico) y la solución se calienta.

Muchas sales hacen lo contrario: absorben calor cuando se disuelven, lo que implica que si sigue aumentando la temperatura de la solución, puede disolverse aún más. Pero el cloruro de calcio liberará calor y si eleva la temperatura de una solución, en realidad se disuelve menos y se precipita algo de CaCl2.

¿Por qué?

Se necesita energía para romper los enlaces entre cada ion de calcio (+2) y un par de iones de cloruro (-1). Esto es cierto para cualquier sal, independientemente de si es endotérmica o exotérmica. Pero dependiendo del tamaño y las cargas de los iones, no todos devuelven la misma cantidad de energía cuando las moléculas de agua rodean a los iones individuales. En el caso del cloruro de calcio, devuelven más energía al formar esos enlaces con el agua, de lo que requieren ser desgarrados.

También se puede agregar a los líquidos para eliminar el agua suspendida o disuelta. En esta capacidad, se conoce como un agente desecante o desecante. Se convierte en una salmuera, ya que absorbe el agua o el vapor de agua de la sustancia a secar:

CaCl2 + 2 H2O? CaCl2 · 2H2O

El proceso de disolución es altamente exotérmico y produce rápidamente temperaturas de alrededor de 60 ° C (140 ° F). Esto puede provocar quemaduras si los humanos u otros animales comen gránulos de cloruro de calcio seco.