次氯酸鈣

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引言

次氯酸鈣是由兩個次氯酸根陰離子與一個鈣陽離子結合而成的離子化合物。它是由金屬陽離子和氯衍生的陰離子組成的。這些化合物中陰離子和陽離子的數量根據金屬陽離子的化合價而變化。該化合物通常以白色粉末、顆粒或平板的形式存在，而次氯酸鈉通常以黃綠色的水溶液形式存在。次氯酸鹽常用作清潔劑、漂白劑、飲用水消毒劑和游泳池消毒劑。

什麼是次氯酸鈣？

這種化合物的化學式為 Ca(ClO)₂，也稱為漂白粉或氧氯化鈣。它是一種離子化合物，由兩個次氯酸根陰離子 (ClO_-) 和一個鈣陽離子 (Ca²⁺) 組成。在室溫下它比較穩定，但在潮溼條件下會緩慢分解，併發出明顯的“氯”氣味。該化合物的俗稱是漂白粉。它是一種已知的活性成分，存在於大多數商業漂白產品中，包括氯化石灰、氯粉和漂白粉。

次氯酸鈣化學方程式

該化合物在工業上以水合和無水形式存在，並且是氯粉和漂白粉的關鍵成分。在工業規模上，該化合物是透過氯氣與氫氧化鈣反應制備的。該反應表示如下。

$$\mathrm{2Ca(OH)_2+2Cl_2→Ca(ClO)_2+H_2 O+CaCl_2}$$

通常，漂白粉是次氯酸鈣的混合物，其二元形式為 Ca(ClO₂).2Ca(OH)₂。另一方面，二元氯化鈣可以表示為 (CaCl₂.2Ca(OH)₂)。由於它含有 2 個 ClO^- 離子，因此其有效氯含量高於次氯酸鈉 (NaOCl)。

次氯酸鈣的結構

它由 1 個 Ca²⁺ 離子 + 2 個 ClO^- 離子組成。下面是一個示例表示。

每個次氯酸根離子帶-1負電荷，而鈣離子帶+2正電荷。一個鈣陽離子可以與兩個次氯酸根離子形成離子鍵。

次氯酸鈣的性質

化學資訊

性質	值
次氯酸鈣	Ca(ClO)2
密度	2.35 g/cm3 (20 oC)
摩爾質量	142.98 g/mol
熔點 (M.P.)	373K (100oC)
沸點 (B.P.)	448K 分解

物理性質

• 在常溫下，該化合物為白色或灰色固體。

• 其在水中的溶解度為 21g/100 mL，溶解時會與水發生反應。

• 與軟水/中等硬水相比，其在硬水中的溶解度相對較低。

• 該化合物與空氣中的水分子反應時，具有明顯的氯氣味。

化學性質

• 由於它能迅速接受 H⁺，因此它是一種強鹼。與 H₂O 混合時，次氯酸根離子從 H₂O 中接受質子，導致形成 OH^- 離子。

• 化學反應式為：ClO^-+H₂ O→HClO+OH^-

• 由於它能迅速接受電子，因此該分子也是一種強氧化劑。

• 該化合物與鹽酸反應生成氯氣 (Cl₂)、氯化鈣 (CaCl₂) 和水。

• 上述反應的化學方程式為：4HCl+ Ca(ClO)₂→CaCl₂+Cl₂+H₂ O

次氯酸鈣的生產

這種化合物在工業上是透過使石灰 [Ca(OH)₂] 與氯氣反應制備的。此過程分階段進行，以生產具有不同次氯酸鈣濃度以及未反應的氯化鈣和石灰的各種組合物。化學表示如下：

$$\mathrm{2Cl_2+2Ca(OH)_2→Ca(ClO)_2+CaCl_2+2H_2 O}$$

漂白粉是用略微潮溼的熟石灰製成的。它也不是氫氧化鈣、次氯酸鈣和氯化鈣的簡單混合物。

次氯酸鈣的用途

它通常用於消毒大量水，使其達到飲用水標準。它也常用於游泳池中淨化水和消滅細菌。其他主要的次氯酸鈣用途如下。

• 在有機化學中非常重要，因為它是一種良好的氧化劑。

• 透過裂解二醇和酮酸鍵，可以生成碎片化的醛或羧酸。

• 滷仿反應使用 Ca(ClO)₂ 分子來生產氯仿。

• 由於其高有效氯含量，它可用於飲用水和廢水的消毒。

• 一些漂白溶液也含有次氯酸鈣。

結論

次氯酸鈣由 2 個次氯酸根陰離子和 1 個鈣陽離子組成。它是一種固體，可以用作液態 NaOCl 的替代品。該化合物以氯粉或漂白粉的形式出售，用於水淨化和作為漂白劑（與石灰和氯化鈣結合使用）。除了水處理之外，該化合物還用於廚房中消毒表面和裝置。其他常見的用途包括浴室清潔劑、消毒噴霧劑、殺藻劑、除草劑和洗衣粉。

常見問題

1. 提到次氯酸鈣的優點

• 它方便運輸和儲存。

• 這種化學物質不會增加水的鹽分。

• 它比次氯酸鈉更穩定。

• 如果使用得當，它也非常有效。

• 它與次氯酸鈉一樣用於房屋消毒，但氯含量更高。

• 工業生產的次氯酸鈣通常含有約 70% 的有效氯。因此，次氯酸鈣可用於飲用水和廢水處理。

2. 提到次氯酸鈣的缺點。

• 它可能會造成堵塞。

• 它不溶於水。

• 它具有腐蝕性和吸溼性。

• 如果儲存不當，它會逐漸與空氣中的水分反應生成氯氣。

• 達到的溶解度決定了水中最終氯的濃度。

3. 次氯酸鈣是否可溶於水？

該化合物可溶於水。因為它是一種離子化合物，所以它能快速溶解在水中並解離成其離子。

在 25^oC 時，這種化學物質在水中的溶解度約為 210 g/L。此外，這種化合物不溶於醇，因為在這種情況下它會與溶劑發生反應。

4. 為什麼次氯酸鈣有害？

這種化合物是一種有毒物質，由於次氯酸根部分的腐蝕性，必須小心儲存。它應該存放在陰涼乾燥的地方，並且不應接觸金屬或酸。當酸與次氯酸鈣反應時，會產生劇毒的氯氣。

5. 次氯酸鈣如何在工業上生產？

該化合物通常在工業規模上透過氯氣與氫氧化鈣（通常以礦物石灰的形式使用）的化學反應生產。氫氧化鈣和氯氣之間的化學反應會產生次氯酸鈣、氯化鈣和水。