已通过高温 X 射线粉末衍射研究了水合/无水氯化钙的相对稳定性与氯化钙微观结构之间的相关性。X 射线衍射图分别在 25、115、150 和 200°C 下记录。结果表明，四水合物和二水合物是 25°C 下可用的主要形式。在 115°C 左右的第一次吸热脱水被认为是无水氯化钙和一水合物的混合物。
在 150°C 左右进行的第二次连续吸热脱水确保完全去除结晶水。完全脱水由具有较大 (0.324nm3) 和较小 (0.168nm3) 晶胞体积的两种不同的无水氯化钙相构成。具有较小晶胞体积的相是超过 150°C 的稳定无水形式的氯化钙。
不同温度下无水氯化钙的相对稳定性同时由各自的晶格应变、微晶尺寸和晶胞体积决定。还发现较差的晶格应变、较大的微晶尺寸和较小的晶胞体积最终占主导地位且更稳定的氯化钙产物。从材料中吸收水分是为了减少晶格应变；因此，氯化钙的吸湿性可能与低温下的微观结构稳定性有关。
