Chlorek wapnia może pochłonąć tyle wilgoci z powietrza, że sam zamieni się w roztwór
CaCl₂ jest silnie higroskopijną solą, której jony Ca²⁺ i Cl⁻ bardzo korzystnie hydratyzują się w wodzie. Gdy wilgotność względna przekracza charakterystyczną wartość równowagową, kryształ zaczyna adsorbować parę, tworzy cienką warstwę nasyconego roztworu i dalej pobiera wodę z powietrza. Proces może trwać aż znaczna część lub całość soli rozpuści się w własnej wodzie — to delikwescencja. Dlatego domowy pochłaniacz z CaCl₂ może kończyć jako pojemnik z solanką. Nie jest to „topnienie” soli ani zwykłe nasiąkanie porowatego ciała.
Jony są silnie uwadniane
Ca²⁺ ma wysoki ładunek i tworzy uporządkowaną otoczkę cząsteczek wody. Cl⁻ również jest dobrze solwatowany. Rozpuszczanie kryształu kosztuje energię sieci, ale zysk hydratacji i entropii może uczynić proces korzystnym.
Deliquescence można opisać wilgotnością równowagową nasyconego roztworu. Jeśli względna wilgotność powietrza jest większa, para kondensuje do solanki; jeśli mniejsza, roztwór może oddawać wodę i krystalizować. Granica zmienia się z temperaturą i składem. To dlatego higroskopijna sól może w jednych warunkach pozostawać sucha, a w innych pozornie „sama się roztapiać”.
Każda sól ma charakterystyczną wilgotność delikwescencji
Nasycony roztwór ma określoną aktywność wody. Jeśli para w otoczeniu ma wyższy potencjał chemiczny, woda kondensuje do roztworu aż ustali się równowaga.
Pierwsza mikrowarstwa uruchamia dalsze rozpuszczanie
Powierzchnia kryształu zawsze ma defekty i może zawierać związane cząsteczki wody. Gdy powstanie roztwór, kolejne porcje CaCl₂ rozpuszczają się, a solanka może pobierać dalszą parę.
CaCl₂ występuje jako bezwodny związek i kilka hydratów, m.in. dihydrat i heksahydrat. Przejścia pomiędzy nimi mają własne entalpie i temperatury. W systemach magazynowania ciepła wykorzystuje się właśnie krystalizację hydratów, choć praktycznie przeszkadzają przechłodzenie i segregacja faz. Domowy pochłaniacz wilgoci jest prostym krewnym materiałów badanych do termochemicznego magazynowania energii.
Roztwór może pochłonąć więcej wody niż suchy granulat waży
W miarę rozcieńczania aktywność wody w solance rośnie. Dopóki pozostaje niższa niż odpowiadająca otaczającej wilgotności, istnieje siła napędowa do dalszej absorpcji pary.
Proces wydziela ciepło
Rozpuszczanie bezwodnego CaCl₂ jest silnie egzotermiczne dzięki korzystnej hydratacji jonów. W urządzeniach osuszających ciepło absorpcji i mieszania jest częścią bilansu energetycznego.
W odróżnieniu od silica gel woda staje się tutaj częścią ciekłej fazy objętościowej. Po powstaniu solanki kolejne cząsteczki H₂O nie muszą znajdować wolnej powierzchni stałego poru; rozpuszczają się w roztworze i obniżają jego stężenie. Ograniczeniem staje się równowaga aktywności wody i transport pary, nie liczba miejsc adsorpcyjnych na granulacie.
Sól może występować w kilku hydratach
CaCl₂ tworzy krystaliczne hydraty o różnej liczbie wód. Przy zmianach temperatury i wilgotności materiał może przechodzić między hydratami, roztworem i formą mniej uwodnioną.
Delikwescencja jest czymś więcej niż higroskopijność
Higroskopijny materiał pobiera wodę z otoczenia. Deliquescent robi krok dalej: pochłania jej tyle, że tworzy ciekły roztwór. To dlatego pochłaniacz CaCl₂ wymaga zbiornika na ciecz, podczas gdy silica gel może pozostawać suchym granulatem.
Silna egzotermia rozpuszczania bezwodnego CaCl₂ bierze się z dużej energii hydratacji Ca²⁺. Ten sam związek ma odwrotny kontekst w chłodnictwie: skoncentrowane solanki CaCl₂ mają niską temperaturę krzepnięcia i służą jako czynniki pośredniczące. Jedna chemia jon–woda daje więc zarówno pochłanianie wilgoci i ciepła, jak i zdolność utrzymywania ciekłego roztworu poniżej 0°C.
CaCl₂ jest tak silnym absorbentem wilgoci, że wykorzystuje się go w przemysłowych układach ciekłych desiccantów, gdzie solanka krąży w kontakcie z powietrzem. Skoncentrowany roztwór odbiera parę, a następnie jest regenerowany przez ogrzanie i odparowanie części wody. Domowy pojemnik z granulkami jest pasywną wersją tej samej operacji jednostkowej. Kluczowym parametrem nie jest „suchość soli”, lecz aktywność wody roztworu w porównaniu z ciśnieniem pary w powietrzu.
Aktywność wody w stężonym roztworze CaCl₂ jest silnie nieidealna, bo Ca²⁺ wiąże wiele cząsteczek w otoczce hydratacyjnej, a jony oddziałują ze sobą. Prosty model „więcej cząstek = niższa prężność pary” daje kierunek, ale dokładne projektowanie osuszacza wymaga danych termodynamicznych dla roztworu. Dlatego przemysł posługuje się wykresami równowagi wilgotność–stężenie–temperatura, z których można odczytać, jak skoncentrowana solanka osuszy dany strumień powietrza.