Kalsiumfluorid (CaF2) struktur, egenskaper, bruksområder

2468
Philip Kelley

De kalsiumfluorid Det er et uorganisk fast stoff dannet av ett kalsiumatom (Ca) og to fluoratomer (F). Den kjemiske formelen er CaFto og det er et krystallinsk gråhvitt fast stoff.

I naturen finnes det i mineralet fluoritt eller fluorspar. Det finnes naturlig i bein og tenner. Mineralet fluoritt er den viktigste kilden som brukes til å oppnå andre fluorforbindelser.

CaF kalsiumfluoridto fast. w: Bruker: Walkerma i juni 2005. Kilde: Wikimedia Commons.

I tillegg har CaFto Det brukes til forebygging av hulrom i tennene, så det blir lagt til materialer som brukes av tannleger for å kurere dem. Faktisk tilsettes kalsiumfluorid også i drikkevann (vann som kan drikkes) slik at befolkningen drar nytte av å innta det og pusse tennene..

CaFto Den brukes i form av store krystaller i optisk utstyr og kameraer. Det brukes også i små enheter som brukes til å oppdage hvor mye en person har blitt utsatt for radioaktivitet.

Artikkelindeks

  • 1 Struktur
  • 2 Nomenklatur
  • 3 eiendommer
    • 3.1 Fysisk tilstand
    • 3.2 Molekylvekt
    • 3.3 Smeltepunkt
    • 3.4 Kokepunkt
    • 3,5 Tetthet
    • 3.6 Brytningsindeks
    • 3.7 Løselighet
    • 3.8 Kjemiske egenskaper
  • 4 Tilstedeværelse i naturen
  • 5 bruksområder
    • 5.1 - Ved oppnåelse av fluorforbindelser
    • 5.2 - I stell av tenner
    • 5.3 - I linser for optisk utstyr
    • 5.4 - I metallindustrien
    • 5.5 - I detektorer av radioaktivitet eller farlig stråling
    • 5.6 - Andre bruksområder
  • 6 Referanser

Struktur

CaF kalsiumfluoridto er en ionisk forbindelse dannet av et kalsiumkation Cato+ og to fluoranioner F-. Noen informasjonskilder indikerer imidlertid at koblingene deres har en viss kovalent karakter.

Struktur av kalsiumfluorid CaFto. Blå: kalsium; Gul fluor. Claudio Pistilli [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]. Kilde: Wikimedia Commons.

Nomenklatur

Kalsiumfluorid

Eiendommer

Fysisk tilstand

Fargeløst til gråhvitt fast stoff med kubisk krystallstruktur.

Kubisk krystallstruktur av CaFto. Benjah-bmm27 [Offentlig domene]. Kilde: Wikimedia Commons.

Molekylær vekt

78,07 g / mol

Smeltepunkt

1418 ºC

Kokepunkt

2533 ºC

Tetthet

3,18 g / cm3 ved 20 ° C.

Brytningsindeks

1.4328

Løselighet

Det er uoppløselig i vann ved 20 ° C. Nesten uoppløselig ved 25 ° C: 0,002 g / 100 ml vann. Litt løselig i syrer.

Kjemiske egenskaper

Dens oksiderende eller reduserende egenskaper er veldig svake, men disse reaksjonene kan forekomme. Selv om det generelt er i svært få tilfeller.

Det er inert mot organiske kjemikalier og mange syrer, inkludert HF-fluorsyre. Oppløses sakte i salpetersyre HNO3.

Det er ikke brannfarlig. Reagerer ikke raskt med luft eller vann.

På grunn av dens lave affinitet for vann, selv om det utsettes for en høy prosentandel fuktighet, påvirker det ikke det selv i opptil en måned ved normal romtemperatur..

I nærvær av fuktighet oppløses veggene i krystallene sakte ved temperaturer over 600 ° C. I tørre omgivelser kan den brukes opp til ca. 1000 ° C uten å bli påvirket merkbart.

Tilstedeværelse i naturen

CaF kalsiumfluoridto finnes naturlig i mineralet fluoritt eller fluorspar.

Selv om CaFto rent er fargeløst mineral fluoritt, det farges ofte av tilstedeværelsen av elektroner fanget i "hullene" i den krystallinske strukturen.

Dette mineralet er høyt verdsatt for sin glassagtige glans og forskjellige farger (lilla, blå, grønn, gul, fargeløs, brun, rosa, svart og rødaktig oransje). Det sies å være "det mest fargede mineralet i verden".

Fluoritt fra en gruve i Frankrike. Muséum de Toulouse [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]. Kilde: Wikimedia Commons.
Fluoritt (blå krystaller) fra Naturmuseet i Milano. Giovanni Dall'Orto [CC BY-SA 2.5 it (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5/it/deed.en)]. Kilde: Wikimedia Commons.
Fluoritt fra en gruve i England. Didier Descouens [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]. Kilde: Wikimedia Commons.
Fluoritt fra en gruve i Frankrike. Didier Descouens [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]. Kilde: Wikimedia Commons.

Fluoritt fra en gruve i USA. Forfatter: Jurema Oliveira. Kilde: Wikimedia Commons.

Kalsiumfluorid finnes også i beinene i mengder mellom 0,2 og 0,65%, og også i emaljen på tennene i 0,33-0,59%.

applikasjoner

- Ved å oppnå fluorforbindelser

Mineralet fluoritt CaFto Det er den grunnleggende eller majoritetskilden til fluor over hele verden. Det er råmaterialet for å fremstille nesten alle fluorforbindelser.

Den viktigste av disse er flussyre HF, hvorfra de andre fluorerte forbindelsene fremstilles. Fluoridionen F- frigjort fra mineralet ved å reagere det med konsentrert svovelsyre HtoSW4:

CaFto (solid) + HtoSW4 (væske) → CaSO4 (fast stoff) + 2 HF (gass)

- I stell av tenner

CaF kalsiumfluoridto det er et middel for forebygging av hulrom. Det brukes til å fluorisere drikkevann (vann som kan drikkes) for dette formålet.

Videre er de lave konsentrasjonene av fluor F- (i størrelsesorden 0,1 deler per million) brukt i tannkrem og munnvann har vist seg å ha en dyp positiv effekt på hulromsforebyggende tannpleie.

Kalsiumfluorid hjelper til med å forebygge hulrom. Forfatter: Annalize Batista. Kilde: Pixabay.

CaF nanopartiklerto mer effektiv

Selv om fluorider brukes i tannkrem og skylling, betyr den lave konsentrasjonen av kalsium (Ca) i spytt at CaF-avleiringer ikke dannes.to på tennene så effektivt som mulig.

Det er derfor en måte å skaffe CaF-pulver på.to som nanopartikler.

For dette brukes en spraytørker (fra engelsk spraytørker) hvor to løsninger (en av kalsiumhydroksyd Ca (OH)to og en av ammoniumfluorid NH4F) blandes mens de sprayes i et kammer med varm luftstrøm.

Så oppstår følgende reaksjon:

Ca (OH)to + NH4F → CaFto (solid) + NH4Åh

NH4OH flyktiggjøres som NH3 og HtoEller og CaF nanopartiklene er igjento.

Disse har høy reaktivitet og større løselighet, noe som gjør dem mer effektive for remineralisering av tenner og som antikaram.

- I linser for optisk utstyr

Kalsiumfluorid brukes til å bygge optiske elementer som prismer og vinduer i infrarøde og ultrafiolette (UV) lysspektrofotometre..

Disse enhetene lar oss måle mengden lys som absorberes av et materiale når det passerer gjennom det.

CaFto den er gjennomsiktig i disse områdene av lysspekteret, har en ekstremt lav brytningsindeks og gir en mer effektiv oppløsning enn NaCl i området 1500-4000 cm.-1.

Takket være den kjemiske stabiliteten tåler den ugunstige forhold, og det er derfor CaF optiske elementerto de blir ikke angrepet. Den har også høy hardhet.

I kameraer

Noen kameraprodusenter bruker CaF-objektiverto kunstig krystallisert for å redusere lysspredning og oppnå utmerket korreksjon av fargeforvrengning.

Noen kameraer har kalsiumfluorid-CaF-objektiverto for å redusere fargeforvrengning. Bill Ebbesen [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)]. Kilde: Wikimedia Commons.

- I metallindustrien

CaFto Det brukes som et flussmiddel i metallindustrien, siden det er en kalsiumkilde som er uoppløselig i vann og derfor effektiv i applikasjoner som er følsomme for oksygen..

Den brukes til å smelte og behandle jern og stål i flytende form. Dette er basert på det faktum at det har et smeltepunkt som ligner på jern, og at det kan oppløse oksider og metaller..

- I detektorer av radioaktivitet eller farlig stråling

CaFto det er et termoluminescerende materiale. Dette betyr at den kan absorbere stråling i elektronene til den krystallinske strukturen og senere, når den varmes opp, frigjøre den i form av lys..

Dette sendte lyset kan måles med et elektrisk signal. Dette signalet er proporsjonalt med mengden stråling materialet mottok. Det betyr at jo større mengde mottatt stråling, jo større mengde lys vil den avgi etter oppvarming..

Av denne grunn CaFto Den brukes i såkalte personlige dosimetre, som brukes av mennesker som er utsatt for farlig stråling og vil vite hvor mye stråling de har mottatt i løpet av en periode.

- Andre bruksområder

- Det brukes som en katalysator i dehydrering og dehydrogenering kjemiske reaksjoner for syntese av organiske forbindelser.

- Den brukes i alkaliske sveiseelektroder. En sterkere sveis oppnås enn med syreelektroder. Disse elektrodene er nyttige ved produksjon av skip og høytrykksstålkar..

- Som kosttilskudd i ekstremt lave mengder (ppm eller deler per million).

Mann sveising. CaF kalsiumfluoridelektroderto danne sterkere sveiser. William M. Plate Jr. [Offentlig domene]. Kilde: Wikimedia Commons.

Referanser

  1. Pirmoradian, M. og Hooshmand, T. (2019). Remineralisering og antibakteriell evne til harpiksbaserte tann-nanokompositter. Syntese og karakterisering av kalsiumfluorid (CaFto). In Applications of Nanocomposite Materials in Dentistry. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
  2. OSS. National Library of Medicine. (2019). Kalsiumfluorid. Gjenopprettet fra pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  3. Weman, K. (2012). Manuell metallbuesveising (MMA) med belagte elektroder. I Welding Processes Handbook (Second Edition). Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
  4. Hanning, M. og Hanning, C. (2013). Nanobiomaterialer i forebyggende odontologi. Nanosisert kalsiumfluorid. I nanobiomaterialer i klinisk odontologi. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
  5. Ropp, R.C. (2013). Gruppe 17 (H, F, Cl, Br, I) alkaliske jordforbindelser. Kalsiumfluorid. I Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
  6. Cotton, F. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avansert uorganisk kjemi. Fjerde utgave. John Wiley & Sons.
  7. Valkovic, V. (2000). Målinger av radioaktivitet. I radioaktivitet i miljøet. Termoluminescerende detektorer (TLD). Gjenopprettet fra sciencedirect.com.

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.