CHLOREK WAPNIA A ZIMOWE UTRZYMANIE DRÓG

Podobne dokumenty
BADANIE SZYBKOŚCI KOROZJI METALI w ROZTWORACH WODNYCH CHLORKU WAPNIA i CHLORKU SODOWEGO Autor opracowania: dr inż. Włodzimierz Kopycki

relacje ilościowe ( masowe,objętościowe i molowe ) dotyczące połączeń 1. pierwiastków w związkach chemicznych 2. związków chemicznych w reakcjach

VI Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2013/2014

Idzie zima, śnieżek prószy, woda się zamienia w lód, To prawdziwy raj dla dzieci, dla drogowców istny trud.

PODSTAWY STECHIOMETRII

1. Stechiometria 1.1. Obliczenia składu substancji na podstawie wzoru

Wykład 6. Klasyfikacja przemian fazowych

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA im. Stanisława Staszica w Krakowie OLIMPIADA O DIAMENTOWY INDEKS AGH 2017/18 CHEMIA - ETAP I

g % ,3%

imię i nazwisko, nazwa szkoły, miejscowość Zadania I etapu Konkursu Chemicznego Trzech Wydziałów PŁ V edycja

Chemia nieorganiczna Zadanie Poziom: podstawowy

2.4. ZADANIA STECHIOMETRIA. 1. Ile moli stanowi:

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW. Eliminacje rejonowe II stopień

Zadanie: 1 (1pkt) Zadanie: 2 (1 pkt)

2. Procenty i stężenia procentowe

Za poprawną metodę Za poprawne obliczenia wraz z podaniem zmiany ph

WŁAŚCIWOŚCI WODNYCH ROZTWORÓW SOLI

SPRAWOZDANIE 2. Data:... Kierunek studiów i nr grupy...

Roztwory buforowe (bufory) (opracowanie: dr Katarzyna Makyła-Juzak)

Zadanie 2. (1 pkt) Uzupełnij tabelę, wpisując wzory sumaryczne tlenków w odpowiednie kolumny. CrO CO 2 Fe 2 O 3 BaO SO 3 NO Cu 2 O

Obliczenia chemiczne. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

I. Substancje i ich przemiany

Lista materiałów dydaktycznych dostępnych w Multitece Chemia Nowej Ery dla klasy 7

Ćwiczenia nr 2: Stężenia

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2016/2017 eliminacje rejonowe

Wymagania programowe na poszczególne oceny CHEMII kl. II 2017/2018. III. Woda i roztwory wodne. Ocena dopuszczająca [1] Uczeń:

Kryteria oceniania z chemii kl VII

Inżynieria Środowiska

OCENA AGRESYWNOŚCI I KOROZJI WOBEC BETONU I STALI PRÓBKI WODY Z OTWORU NR M1 NA DRODZE DW 913

Wymagania programowe na poszczególne oceny. III. Woda i roztwory wodne. Ocena dopuszczająca [1] Uczeń: Ocena dostateczna [1 + 2]

WYMAGANIA EDUKACYJNE z chemii dla klasy siódmej

STAłA I STOPIEŃ DYSOCJACJI; ph MIX ZADAŃ Czytaj uważnie polecenia. Powodzenia!

Wykład 10 Równowaga chemiczna

CHEMIA klasa 1 Wymagania programowe na poszczególne oceny do Programu nauczania chemii w gimnazjum. Chemia Nowej Ery.

Zadanie 1. [ 3 pkt.] Uzupełnij zdania, wpisując brakującą informację z odpowiednimi jednostkami.

I Etap szkolny 16 listopada Imię i nazwisko ucznia: Arkusz zawiera 19 zadań. Liczba punktów możliwych do uzyskania: 39 pkt.

Kwas HA i odpowiadająca mu zasada A stanowią sprzężoną parę (podobnie zasada B i kwas BH + ):

CHEMIA I GIMNAZJUM WYMAGANIA PODSTAWOWE

SZCZEGÓŁOWE KRYTERIA OCENIANIA Z CHEMII DLA KLASY II GIMNAZJUM Nauczyciel Katarzyna Kurczab

Rozwiązania. dla produktu MN dla M = 3 dla N = 1. Stałą równowagi obliczamy z następującego wzoru:

Wymagania przedmiotowe do podstawy programowej - chemia klasa 7

Chemia Nowej Ery Wymagania programowe na poszczególne oceny dla klasy II

X Konkurs Chemii Nieorganicznej i Ogólnej rok szkolny 2011/12

Chemia klasa VII Wymagania edukacyjne na poszczególne oceny Semestr II

Odpowiedź:. Oblicz stężenie procentowe tlenu w wodzie deszczowej, wiedząc, że 1 dm 3 tej wody zawiera 0,055g tlenu. (d wody = 1 g/cm 3 )

1. Podstawowe prawa i pojęcia chemiczne

Szczegółowy opis treści programowych obowiązujących na etapie szkolnym konkursu przedmiotowego z chemii 2018/2019

I. Substancje i ich przemiany

Woda. Najpospolitsza czy najbardziej niezwykła substancja Świata?

Wymagania programowe na poszczególne oceny. Chemia Kl.1. I. Substancje chemiczne i ich przemiany

Główne zagadnienia: - mol, stechiometria reakcji, pisanie równań reakcji w sposób jonowy - stężenia, przygotowywanie roztworów - ph - reakcje redoks

Realizacja wymagań szczegółowych podstawy programowej z chemii dla klasy siódmej szkoły podstawowej

PODSTAWOWE POJĘCIA I PRAWA CHEMICZNE

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

009 Ile gramów jodu i ile mililitrów alkoholu etylowego (gęstość 0,78 g/ml) potrzeba do sporządzenia 15 g jodyny, czyli 10% roztworu jodu w alkoholu e

CHEMIA - wymagania edukacyjne

Informacja do zadań Woda morska zawiera średnio 3,5% soli.

a. Dobierz współczynniki w powyższym schemacie tak, aby stał się równaniem reakcji chemicznej.

b) Podaj liczbę moli chloru cząsteczkowego, która całkowicie przereaguje z jednym molem glinu.

Szczegółowe wymagania edukacyjne z przedmiotu chemia dla klasy II gimnazjum, rok szkolny 2015/2016

MAGDALENA CZARNA, URSZULA KOŁODZIEJCZYK *, SYLWIA LITWINOWICZ

Termochemia elementy termodynamiki

Realizacja wymagań szczegółowych podstawy programowej w poszczególnych tematach podręcznika Chemia Nowej Ery dla klasy siódmej szkoły podstawowej

Chemia. Wymagania programowe na poszczególne oceny dla uczniów klas II gimnazjum

Kuratorium Oświaty w Lublinie

XIV Konkurs Chemiczny dla uczniów gimnazjum województwa świętokrzyskiego. I Etap szkolny - 23 listopada 2016

Wymagania programowe z chemii w kl.2 na poszczególne oceny ; prowadzący mgr Elżbieta Wnęk. II. Wewnętrzna budowa materii

dla której jest spełniony warunek równowagi: [H + ] [X ] / [HX] = K

Wymagania edukacyjne niezbędne do uzyskania poszczególnych śródrocznych i rocznych ocen klasyfikacyjnych. CHEMIA klasa VII.

Wymagania programowe na poszczególne oceny CHEMIA klasa II. I. Wewnętrzna budowa materii. Ocena bardzo dobra [ ]

CHEMIA KLASA II I PÓŁROCZE

RSM+S z Puław NAWÓZ XXI WIEKU

SZCZEGÓŁOWE KRYTERIA OCENIANIA Z CHEMII DLA KLASY 7 SZKOŁY PODSTAWOWEJ W KOŃCZYCACH MAŁYCH

Wymagania programowe na poszczególne oceny. IV. Kwasy. Ocena bardzo dobra. Ocena dostateczna. Ocena dopuszczająca. Ocena dobra [1] [ ]

Uczeń: opisuje skład i właściwości powietrza określa, co to są stałe i zmienne składniki powietrza

II Etap rejonowy 28 styczeń 2019 r. Imię i nazwisko ucznia: Czas trwania: 60 minut

STĘŻENIA STĘŻENIE PROCENTOWE STĘŻENIE MOLOWE

V KONKURS CHEMICZNY 23.X. 2007r. DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW WOJEWÓDZTWA ŚWIĘTOKRZYSKIEGO Etap I czas trwania: 90 min Nazwa szkoły

WYKRYWANIE ZANIECZYSZCZEŃ WODY POWIERZA I GLEBY

Świat chemii cz. 1 i cz.2, rok szkolny 2016/17 Opis założonych osiągnięć ucznia

I. Substancje i ich przemiany

WYKŁAD 7. Diagramy fazowe Dwuskładnikowe układy doskonałe

Przedmiotowy system oceniania z chemii w klasie 7. Ocena dopuszczająca [1] Ocena dostateczna [1+2] Ocena dobra [1+2+3] Ocena bardzo dobra [ ]

Wymagania programowe na poszczególne oceny chemia

c. Oblicz wydajność reakcji rozkładu 200 g nitrogliceryny, jeśli otrzymano w niej 6,55 g tlenu.

Wymagania z chemii na poszczególne oceny Klasa 2 gimnazjum. Kwasy.

XXIII KONKURS CHEMICZNY DLA GIMNAZJALISTÓW ROK SZKOLNY 2015/2016

DZIAŁ: Woda i roztwory wodne

WYKŁAD 3 TERMOCHEMIA

I. Substancje i ich przemiany

Chemia kl. 7 - wymagania na poszczególne oceny

Wymagania edukacyjne na poszczególne oceny w klasie II

Wymagania edukacyjne na poszczególne roczne oceny klasyfikacyjne z przedmiotu chemia dla klasy 7 w r. szk. 2019/2020

Równowagi w roztworach wodnych

SUBSTANCJE CHEMICZNE I ICH PRZEMIANY

I. Substancje i ich przemiany. Ocena bardzo dobra [ ] Ocena dostateczna [1 + 2] Ocena dopuszczająca [1] Ocena dobra [ ]

prof. dr hab. Małgorzata Jóźwiak

Szczegółowe wymagania na poszczególne oceny klasa VII.

Wymagania edukacyjne z chemii dla klasy 7, oparte na programie nauczania oraz podręczniku dla klasy siódmej szkoły podstawowej Chemia Nowej Ery

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2016/2017 eliminacje wojewódzkie

Transkrypt:

CHLREK WAPNIA A ZIMWE UTRZYMANIE DRÓG Włodzimierz J Kopycki i Janusz Amanowicz WSTĘP Do zimowego utrzymania dróg stosuje się w Polsce głównie chlorek sodowy Chlorek wapnia stosuje się do tego celu w niewielkich ilościach i tylko wtedy, gdy temperatura otoczenia jest zbyt niska, by chlorek sodowy pomógł służbom drogowym przywrócić przejezdność dróg podczas opadów śniegu i ataków gołoledzi Marginalne stosowanie chlorku wapnia do zimowego utrzymania dróg wynika nie tylko z tego, że jest on droższy, niż chlorek sodowy Jedną z przyczyn takiego stanu rzeczy wydaje się także być niewystarczająca znajomość właściwości i zalet chlorku wapnia oraz korzyści, jakie może przynieść zastąpienie nim chlorku sodowego Chlorek wapnia jest prostym i znanym związkiem nieorganicznym, o dobrze scharakteryzowanych właściwościach Występuje w przyrodzie w postaci kopaliny i jako składnik solanek Jest również wytwarzany od przeszło stu lat jako koprodukt przy produkcji sody metodą Solvaya Z uwagi na dostępność i niską cenę chlorek wapnia znalazł wiele licznych zastosowań, np jako : dodatek do środków do zabezpieczania drewna i kamienia, koagulant przy produkcji gumy, składnik klejów i cementów, składnik roztworów oziębiających oraz mieszanin gaśniczych, środek do wykańczania tkanin bawełnianych nadający im niepalność, dodatek do skrobiowych past gruntujących, środek zabezpieczający węgiel i rudy przed zamarzaniem środek zabezpieczający nieutwardzone drogi przed nadmiernym pyleniem, bezwodny chlorek wapnia szeroko stosuje się jako środek suszący i odwadniający przy produkcji rozpuszczalników organicznych i gazów zdolność chlorku wapnia do wydzielania znacznych ilości ciepła podczas tworzenia hydratów znalazła praktyczne zastosowanie przy usuwaniu śniegu i lodu z dróg, mostów, rozjazdów kolejowych itd HYDRATACJA CHLRKU WAPNIA W literaturze opisane zostały cztery hydraty chlorku wapnia, których tworzenie z bezwodnej soli przebiega w sposób egzotermiczny z dużymi zmianami entalpii wg reakcji: CaCL (bezw) + H H + H H + H 4H + H = - 31,3 = - 690,19 = - 51,5 = - 597,53 H H 4H CaCL 6H

W Tabeli 1 zestawiono ważniejsze właściwości hydratów chlorku wapnia Tabela 1 Wybrane właściwości fizykochemiczne i termodynamiczne hydratów chlorku wapnia CaCL 6 H CaCL 4 H CaCL H CaCL H CaCL (soln) CaCL (cryst) Masa cząsteczkowa 19,09 183,05 147,0 19,00-110,99 Entalpia tworzenia H f -604,77-007,4-1485,99-1108,1-877,05-795,80 Ciepło rozpuszczania (*) + 15,75-10,87-44,74-5, - -81,75 Pojemność cieplna 6,487 C 7,307 C 7,961 C 6,481 C - 6,06 C Temperatura topnienia 9,9 C 45,3 C 176 C 187 C - 773 C Prężność pary wodnej w 5 C 5,0 mm Hg 3,9 mm Hg 0,8 mm Hg - - - Gęstość 1,71 g/cm 3 1,83 g/cm 3 1,85 g/cm 3,4 g/cm 3 -,16 g/cm 3 Zawartość CaCL 50,66 % 60,63 % 75,49 % 86,03 % - 100 % (*) - dla roztworów o nieskończenie wielkim rozcieńczeniu Efekt cieplny powstawania sześciohydratu można obliczyć na podstawie prawa Hessa, jeśli znane jest ciepło rozpuszczania poszczególnych hydratów (Tabela 1): - dla bezwodnego chlorku wapnia H (hydrat) = - 81,75 -(+15,75) = - 97,5 (- 878,5 kj/kg) - dla dwuwodnego chlorku wapnia H (hydrat) = - 44,74 -(+15,75) = - 60,5 (- 411,5 kj/kg) Pełna hydratacja 1 kg dwuwodnego chlorku wapnia dostarcza, zatem do otoczenia w przybliżeniu taką ilość ciepła, jaka jest potrzebna do stopienia 1,3 kg lodu (ciepło topnienia lodu w temperaturze 0 C wynosi 6,01 lub 333,9 kj/kg) Dehydratacja, czyli przeprowadzenie sześciowodnego chlorku wapnia w niższe hydraty przebiega łatwo wg równań:

6H 30 0 C - - H 45 0 C CaCL 4H > 45 0 C - H H Jak to wynika z przytoczonego wyżej przebiegu reakcji dehydratacja sześciohydratu do dwuhydratu nie wymaga szczególnych warunków ani wysokich temperatur i może być łatwo przeprowadzona z wykorzystaniem tzw taniego ciepła odpadowego pochodzącego z innych procesów lub ze spalarni odpadów W temperaturze ok 00 C dwuwodny chlorek wapnia traci wodę całkowicie i przechodzi w bezwodny WDNE RZTWRY CHLRKU WAPNIA Bezwodny chlorek wapnia jest związkiem higroskopijnym, zdolnym pochłonąć duże ilości wody (pary wodnej), przechodząc przez kolejne stopnie hydratacji aż do całkowitego rozpuszczenia się w zaabsorbowanej wodzie Szybkość pochłaniania wody zależna jest od temperatury, wilgotności otoczenia oraz stopnia rozwinięcia powierzchni Z przytoczonych wcześniej równań hydratacji wynika, że 1 mol bezwodnego chlorku wapnia w czasie pełnej hydratacji pochłania 6 moli wody, co w przeliczeniu na jednostki wagowe daje 0,97 kg wody na 1 kg bezwodnego chlorku W przypadku dwuwodnego chlorku ilość pochłoniętej wody wynosi ok 0,5 kg wody na 1 kg dwuhydratu Proces pochłaniania wody przez powstały roztwór chlorku wapnia przebiega dalej, aż do osiągnięcia równowagi pomiędzy prężnością pary wodnej nad roztworem i prężnością pary wodnej w powietrzu i tak np w temperaturze 5 C i przy wilgotności względnej 60% 1 kg bezwodnego chlorku wapnia jest w stanie pochłonąć 1,5 kg wody z wytworzeniem 30 % roztworu W tabeli podano prężność pary wodnej w temperaturze 5 C nad wodnymi roztworami chlorku wapnia i wilgotność względną w zależności od stężenia Tabela Prężność pary wodnej i wilgotność względna nad roztworami chlorku wapnia Stężenie (% wagowy) Prężność pary wodnej (mm Hg) Wilgotność względna (%) 0 3,76 100 9,33,57 95 14,95 1,38 90 19,03 0,19 85,5 19,00 80 4,95 17,8 75 7,40 16,63 70 9,64 15,44 65 31,73 14,5 60 Bezwodny chlorek wapnia oraz jego hydraty bardzo dobrze rozpuszczają się w wodzie Z uwagi na egzotermiczny przebieg hydratacji rozpuszczanie bezwodnego chlorku wapnia oraz jego jedno- dwu- i czterohydratu wiąże się z wydzielaniem znacznych ilości ciepła Dla przykładu, wytworzenie 40% roztworu z dwuwodnego chlorku wapnia i wody o temperaturze 3 C powoduje teoretyczny wzrost temperatury tego roztworu do 68 C,

Z danych zamieszczonych w Tabeli 1 wynika, że ilość ciepła wydzielonego podczas rozpuszczania maleje wraz ze wzrostem stopnia hydratacji, a w przypadku sześciohydratu ciepło jest pobierane Dla porównania w Tabeli 3 podano wartości entalpii rozpuszczania niektórych chlorków nieorganicznych Tabela 3 Wartości entalpii rozpuszczania chlorków nieorganicznych Stężenie roztworu Związek Roztwór rozcieńczony 1 mol/l mol/l Roztwór stężony (molalność) LiCL -37,13-35,65-35,15-19,35 (19,9) NaCL +3,89 +3,79 +3,18 +1,95 (6,15) KCL +17,3 +17,8 +16,7 +15,45 (4,8) NH 4 CL +14,73 +15,31 +15,7 +15,0 (7,35) CaCL -8,93-79,04-77,74-77,74 (,0) W zależności od stężenia wodne roztwory chlorku wapnia, tak jak i innych soli, wykazują obniżoną temperaturę krzepnięcia w porównaniu do czystej chemicznie wody W Tabeli 4 zostały zestawione temperatury krzepnięcia w zależności od stężenia dla niektórych soli Tabela 4 Temperatury krzepnięcia wodnych roztworów niektórych soli w zależności od stężenia Stężenie 5 % (w/w) 10 % (w/w) 15% (w/w) 0 % (w/w) 30 % (w/w) CaCL - 35 C - 586 C -1101 C -1830 C - 497 C (3%) NaCL - 305 C - 656 C -1088 C -1645 C - 07 C (3%) NH 4 CL - 35 C - 695 C - 947 C (13%) Jak łatwo zauważyć przy stężeniu wagowym wynoszącym 15 % roztwory chlorku wapnia i chlorku sodowego mają porównywalną temperaturę krzepnięcia, a już przy stężeniu 0 % roztwory chlorku wapnia krzepną w temperaturze o ok C niższej CHLREK WAPNIA FAKTY i MITY Powszechnie uważa się, ze stal bez powłok ochronnych i powierzchnie ocynkowane silniej korodują pod wpływem chlorku wapnia niż pod wpływem innych chlorków np chlorku sodowego Generalnie, wszystkie chlorki działają korodująco na te materiały, zaś opinia o nadzwyczajnej agresywności chlorku wapnia w stosunku do powierzchni ocynkowanych wynika z faktu, że do zimowego utrzymania dróg stosuje się chlorek wapnia, otrzymywany podczas produkcji sody, zawierający jako zanieczyszczenie wodorotlenek wapnia, który powoduje rozpuszczanie cynku patentowano wiele wolnych od tej wady mieszanin zawierających chlorek wapnia, regulatory ph oraz inhibitory korozji, które to mieszaniny mogą być z powodzeniem stosowane do usuwania oblodzeń Niewątpliwie cenna zaleta chlorku wapnia, jaką jest higroskopijność, w jego zastosowaniach do usuwania oblodzeń powszechnie uważana jest za dużą wadę z uwagi na

zbrylanie się w czasie przechowywania i transportowania W celu ograniczenia tych trudności produkuje się chlorek wapnia w postaci pelletek, które maja mniej rozwiniętą powierzchnię niż chlorek wapnia w postaci płatków lub nieregularnych agregatów patentowano także proste metody produkcji chlorku wapnia pokrytego powierzchniowo środkami zapobiegającymi zbrylaniu Wg badań Amerykańskiego Instytutu Betonu, chlorek wapnia nie wykazuje właściwości korozyjnych w stosunku do betonu, a zastosowany w ilości max % jako dodatek do betonów skraca czas wiązania betonu i uzyskanie jego pełnej wytrzymałości Użycie chlorku wapnia umożliwia także wykonywanie betonowania w temperaturach poniżej zera o C Chlorek wapnia, dzięki swojej higroskopijności, napięciu powierzchniowemu i niskiej prężności pary, powoduje agregację cząsteczek kurzu, pochodzących ze ścierających się nawierzchni dróg lub z dróg nieutwardzonych Wnika w głąb struktury, redukując zniszczenia powodowane przez ścieranie i przez zamarzającą wodę Działa również stabilizująco na strukturę drogi, polepsza wiązanie nawierzchni z podłożem, zwiększa jego gęstość, przeciwdziała deagregacji i przemarzaniu Z uwagi na swoje zdolności do agregacji chlorek wapnia wykazuje większą retencję w środowisku niż chlorki jednowartościowych metali alkalicznych mające negatywny wpływ na strukturę i spoistość gleby Generalnie chlorki wapniowców są dłużej zatrzymywane w glebie, niż chlorki jednowartościowych metali alkalicznych i nie przedostają się do wód powierzchniowych Zostało stwierdzone doświadczalnie, że wszystkie środki używane do usuwania oblodzeń zawierające chlorki mogą mieć negatywny wpływ na roślinność, o ile są stosowane w nadmiernych ilościach Inaczej niż chlorek sodowy, który nie jest uważany za nawóz, a wprost przeciwnie jego roztwór wodny jest często używany do niszczenia niepotrzebnych roślin, chlorek wapnia może być źródłem jonów wapniowych, stanowiących cenny składnik licznych owoców i warzyw, a także może działać jako substancja ochronna W USA opatentowano środek do ochrony roślin i drzew składający się z chlorku wapnia z dodatkiem mocznika Wynikające z opisanych wyżej właściwości korzyści stosowania do zimowego utrzymania dróg chlorku wapnia z dodatkiem niewielkich ilości inhibitora korozji oraz regulatora ph, w połączeniu z wielokrotnie wyższą skutecznością tego związku w walce ze skutkami zimy na drogach, od tej, która cechuje chlorek sodowy, mogą sprawić, że łączny, rzeczywisty koszt zimowego utrzymania dróg, zawierający oprócz kosztu wysypywanych na drogi związków chemicznych także koszty prac związanych z usuwaniem skutków zimowych zniszczeń dróg, będzie taki sam lub niższy od tego, jaki ponosi się stosując do tego celu chlorek sodowy Nie dla wszystkich, jak dotąd, jest to oczywiste LITERATURA 1 Handbook of Chemistry and Physics 59 th ed, CRC Press 1978-1979 John A Dean Lange s Handbook of Chemistry 14 th ed, McGraw-Hill 199, ISSN 0748-4585 3 Witold Mizerski Tablice Chemiczne, Wydawnictwo Adamantan, 1997, ISBN 83-85655- 4-7 4 DW Chemical Company, Calcium Chloride Handbook 5 The Merck Index, 13th ed 001, p 79