Zima to czas, kiedy drogowcy i zarządcy nieruchomości stają przed corocznym wyzwaniem: jak skutecznie i, co równie ważne, ekonomicznie walczyć z lodem i śniegiem na drogach oraz chodnikach? Najczęściej stosowanym środkiem jest oczywiście chlorek sodu, czyli popularna sól drogowa. Jednak coraz częściej, zwłaszcza przy silniejszych mrozach, do tej mieszanki dodaje się inny związek chemiczny – chlorek wapnia ($\text{CaCl}_2$). Dlaczego to robią i na czym dokładnie polega jego magiczne działanie?

Dlaczego chlorek wapnia trafia do soli drogowej?

Głównym powodem dodawania chlorku wapnia do tradycyjnej soli drogowej (chlorku sodu, $\text{NaCl}$) jest zwiększenie jej skuteczności w niższych temperaturach.

Chlorek sodu działa najlepiej w temperaturach do około -7°C, a przy -13°C jego zdolność do topienia lodu praktycznie ustaje. Natomiast roztwór chlorku wapnia ma znacznie niższą temperaturę krzepnięcia, dzięki czemu może być skuteczny nawet do około -20°C (choć niektóre źródła podają, że realna wydajność to właśnie -20°C, a potencjał sięga nawet -55°C).

Ponieważ chlorek wapnia jest zazwyczaj droższy niż chlorek sodu, często stosuje się go jako domieszkę do tańszego $\text{NaCl}$, aby zwiększyć wydajność całej mieszanki bez drastycznego podnoszenia kosztów.

Chemiczne i fizyczne działanie chlorku wapnia

Działanie chlorku wapnia na lód i śnieg jest dwutorowe: ma zarówno aspekt fizyczny, jak i chemiczny.

Działanie chemiczne: Egzotermiczne rozpuszczanie

Kluczową przewagą chlorku wapnia jest jego egzotermiczny charakter rozpuszczania.

1. Wydzielanie ciepła: Kiedy chlorek wapnia wchodzi w kontakt z wodą (lub lodem/śniegiem), rozpuszcza się w procesie zwanym solwatacją, który jest silnie egzotermiczny, co oznacza, że wydziela ciepło.
2. Przyspieszenie topnienia: To ciepło jest natychmiast uwalniane do otoczenia, co podnosi temperaturę na powierzchni lodu i przyspiesza jego topnienie. Jest to szczególnie ważne, ponieważ chlorek sodu (sól kuchenna) rozpuszcza się endotermicznie, czyli pochłania ciepło z otoczenia, co może spowalniać proces topnienia.
3. Obniżenie temperatury zamarzania: Podobnie jak chlorek sodu, chlorek wapnia rozpuszczając się w wodzie (tworząc roztwór), obniża jej temperaturę zamarzania (depresja temperatury krzepnięcia). Jak już wspomniano, roztwór $\text{CaCl}_2$ ma znacznie niższą temperaturę krzepnięcia niż roztwór $\text{NaCl}$, co pozwala mu działać w znacznie silniejszych mrozach.

Działanie fizyczne: Higroskopijność

Chlorek wapnia jest związkiem silnie higroskopijnym.

1. Pochłanianie wilgoci: Oznacza to, że ma zdolność do szybkiego pochłaniania wilgoci z otoczenia, w tym z powietrza.
2. Tworzenie solanki: Ta właściwość jest niezwykle ważna, ponieważ chlorek wapnia jest w stanie sam "wyciągnąć" wodę z lodu lub śniegu, aby rozpocząć proces rozpuszczania i tworzenia solanki (roztworu soli w wodzie).
3. Utrzymywanie wilgoci i stabilizacja: W cieplejszych miesiącach ta sama higroskopijność jest wykorzystywana do stabilizacji nieutwardzonych dróg i zapobiegania pyleniu, ponieważ chlorek wapnia wchłania wilgoć i utrzymuje optymalny poziom wilgotności, wiążąc cząstki pyłu i żwiru.

Ciekawostka na temat chlorku wapnia

Chlorek wapnia jest nie tylko środkiem do odladzania! Jest on również powszechnie stosowany w przemyśle spożywczym jako dodatek oznaczony symbolem E509. Jest używany na przykład jako regulator kwasowości, środek wiążący (np. w produkcji sera) oraz do utwardzania owoców i warzyw w konserwach (np. aby ogórki konserwowe były chrupiące). Zatem ten sam związek chemiczny, który pomaga drogowcom, możesz znaleźć w swojej kuchni!