塩化カルシウム：性質、製法、および用途
塩化カルシウム（CaCl2）は、無色無臭の結晶性固体として現れる吸湿性の塩であり、水への溶解度が高く、水和物を形成する能力を持っています。
他の塩類に加えて、海水や鉱泉中に微量に含まれています。
その発見は15世紀にまで遡りますが、18世紀後半になるまで大きな注目や研究の対象とはなりませんでした。
1800年代半ばにアンモニア・ソーダ法（ソルベー法）が開発されて商業的に生産されるようになるまでは、主に研究室で調製された試料を用いて研究が行われていました。
目次
1. 塩化カルシウムの性質
塩化カルシウムは広い温度範囲で水に対して高い溶解度を示し、175 ℃以上の温度では約 75 % という最大溶解度が観察されます。
可溶性無機カルシウム源として、炭酸塩、フッ化物、および硫酸塩と反応し、不溶性または難溶性の塩を形成します。
塩化カルシウムはまた、アンモニアと CaCl2・8 NH3、アルコールと CaCl2・C2H5OH のような水溶性化合物を形成します。
さらに、タングステン酸ナトリウム（Na2WO4）と反応して、合成灰重石として一般に知られるタングステン酸カルシウム（CaWO4）を生成します。
2. 塩化カルシウムの製法
塩化カルシウムは、さまざまなプロセスを経て商業的に生産される化合物です。
天然かん水の精製と、合成ソーダ灰製造から回収される塩化カルシウムが、現在でも最も一般的な製法であり、全生産量の 90 % 以上を占めています。
これらのプロセスの一つに、天然かん水の精製があります。カリフォルニアやミシガンで得られる天然かん水には、カルシウム、マグネシウム、ナトリウムの塩化物塩の混合物が含まれています。
これらのかん水から塩化カルシウムを得るには、まず石灰を用いて水酸化マグネシウム Mg(OH)2 を沈殿させて除去する必要があります。残った溶液を濾過・濃縮すると、塩化カルシウム溶液中での溶解度が低いため、塩化ナトリウムが沈殿します。
塩化カルシウムを製造するもう一つの方法は、塩酸と炭酸カルシウムの反応を伴います。この反応により、塩化カルシウム、二酸化炭素、および水が生成されます。
塩化カルシウムを製造する第三の方法は、ソルベー法（合成ソーダ灰製造）における水酸化カルシウムと塩化アンモニウムの反応によるものです。
このプロセスにおいてアンモニアは、塩化ナトリウムと炭酸カルシウムの反応の触媒として機能します。反応は複雑ですが、最終的な結果として塩化カルシウムが生成されます。
天然かん水の精製およびソルベー法によって得られる塩化カルシウム溶液は希薄です。
蒸発による濃縮後、溶液の一部は 30–45 % の塩化カルシウム製品として販売されます。別の一部は、塩化カルシウム二水和物（CaCl2・2 H2O）に相当する固形分約 75 % までさらに濃縮されます。
この材料を乾燥・フレーク化することで、市販の塩化カルシウム二水和物（77–82 % CaCl2）および無水物（94–97 % CaCl2）製品が製造されます。
あるいは、フレーク化工程を造粒工程（アグロメレーション）に置き換えることで、無水ペレットを製造することも可能です。
3. 塩化カルシウムの用途
塩化カルシウムの多用途性は、そのユニークな物理的特性の組み合わせに関連しています。すなわち、水分の吸収および保持能、高溶解度、高い溶解熱、および溶液の凝固点降下です。
塩化カルシウムは、除氷および防塵能力で最も広く知られています。
塩化カルシウムの最大の市場（全生産量の 30 %）は、道路、歩道、駐車場の除氷用です。
塩化カルシウムは -51 ℃（-60 ℉）という低い温度でも氷を融かします。水分に触れると熱を放出するため、氷は素早く融け、通常は散布後 15–30 分以内に効果が現れます。
塩化カルシウムはまた、岩塩（塩化ナトリウム）の有効性を高め、持続させるために、岩塩と併用されることもあります。
防塵用途は、塩化カルシウム生産量の約 25 % を占めます。その吸湿性と潮解性は、この用途に理想的です。
塩化カルシウムは空気中の水分を吸収して溶液を形成し、それが塵の粒子をコーティングして結合させる働きをするため、発塵を大幅に減少させます。
塩化カルシウム溶液は蒸気圧が低いため蒸発が遅く、それゆえ道路表面の締め固めに有用です。
塩化カルシウムはセメントおよびコンクリート工業で使用されます。1–2 % の塩化カルシウムを添加するとコンクリートの硬化時間が促進され、早期の強度発現をもたらします。
コンクリート工事において、塩化カルシウムは不凍液とみなすべきではありません。しかし、21 ℃（70 ℉）以下の温度で打設されるコンクリート配合に塩化カルシウムを添加すると、低温による硬化遅延効果を大幅に相殺できます。
塩化カルシウム溶液は凝固点が低いため、食品加工における熱媒体として広く使用されています。塩化カルシウムブラインは、冷風や塩化ナトリウムブラインと比較して熱伝達率を大幅に向上させます。ブラインと各種食品金型との接触時間が短縮され、生産速度の向上につながります。
塩化カルシウムはまた、食品工業において果物や野菜の硬さを増したり、加工中の腐敗を防いだりするために使用されます。
石油および石油化学工業では、塩化カルシウムは炭化水素の乾燥剤として使用されます。また、石油掘削における掘削流体、パッカー流体、完井流体、および修復流体（ワークオーバー流体）にも使用されます。
その他の用途には、接着剤の保湿剤やゲル化温度の低下、飼料のカルシウム源、廃水処理でのフッ化物の沈殿、油水の乳濁破壊（エマルションブレーキング）、およびフロックの緻密化などがあります。
参考文献
Calcium Chloride; Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/14356007.a04_547
