Calciumfluorid (CaF2) struktur, egenskaber, anvendelser

Det calciumfluorid Det er et uorganisk fast stof dannet af et calciumatom (Ca) og to fluoratomer (F). Dens kemiske formel er CaF_to og det er et krystallinsk gråhvidt fast stof.

I naturen findes den i mineralet fluorit eller fluorspar. Det findes naturligt i knogler og tænder. Mineralet fluorit er den vigtigste kilde, der bruges til at opnå andre fluorforbindelser.

Derudover er CaF_to Det bruges til forebyggelse af hulrum i tænderne, så det tilsættes til materialer, der bruges af tandlæger til at helbrede dem. Faktisk tilsættes calciumfluorid også til drikkevand (vand, der kan drikkes), så befolkningen drager fordel af at indtage det og børste tænderne..

CaF_to Det bruges i form af store krystaller i optisk udstyr og kameraer. Det bruges også i små enheder, der bruges til at opdage, hvor meget en person har været udsat for radioaktivitet.

Artikelindeks

• 1 Struktur
• 2 Nomenklatur
• 3 egenskaber
  • 3.1 Fysisk tilstand
  • 3.2 Molekylvægt
  • 3.3 Smeltepunkt
  • 3.4 Kogepunkt
  • 3.5 Densitet
  • 3.6 Brydningsindeks
  • 3.7 Opløselighed
  • 3.8 Kemiske egenskaber
• 4 Tilstedeværelse i naturen
• 5 anvendelser
  • 5.1 - Ved opnåelse af fluorforbindelser
  • 5.2 - I pleje af tænder
  • 5.3 - I linser til optisk udstyr
  • 5.4 - I den metallurgiske industri
  • 5.5 - I detektorer af radioaktivitet eller farlig stråling
  • 5.6 - Andre anvendelser
• 6 Referencer

Struktur

CaF calciumfluorid_to er en ionisk forbindelse dannet af en calciumkation Ca^to+ og to fluoranioner F^-. Imidlertid viser nogle informationskilder, at deres links har en vis kovalent karakter.

Nomenklatur

Calciumfluorid

Ejendomme

Fysisk tilstand

Farveløst til gråhvidt fast stof med kubisk krystalstruktur.

Molekylær vægt

78,07 g / mol

Smeltepunkt

1418 ºC

Kogepunkt

2533 ºC

Massefylde

3,18 g / cm³ ved 20 ° C.

Brydningsindeks

1.4328

Opløselighed

Det er uopløseligt i vand ved 20 ° C. Næsten uopløselig ved 25 ° C: 0,002 g / 100 ml vand. Let opløselig i syrer.

Kemiske egenskaber

Dets oxiderende eller reducerende egenskaber er meget svage, men disse reaktioner kan forekomme. Skønt generelt i meget få tilfælde.

Det er inaktivt over for organiske kemikalier og mange syrer, herunder HF flussyre. Opløses langsomt i salpetersyre HNO₃.

Det er ikke brandfarligt. Reagerer ikke hurtigt med luft eller vand.

På grund af dets lave affinitet for vand påvirker det ikke selv i op til en måned ved normal stuetemperatur, selvom det udsættes for en høj fugtighedsprocent..

I nærvær af fugt opløses væggene i dets krystaller langsomt ved temperaturer over 600 ° C. I tørre omgivelser kan den bruges op til ca. 1000 ° C uden at blive påvirket mærkbart.

Tilstedeværelse i naturen

CaF calciumfluorid_to findes naturligt i mineralet fluorit eller fluorspar.

Selvom CaF_to ren er farveløs mineralet fluorit, det er ofte farvet af tilstedeværelsen af ​​elektroner fanget i "hullerne" i den krystallinske struktur.

Dette mineral er højt værdsat for sin glasagtige glans og forskellige farver (lilla, blå, grøn, gul, farveløs, brun, lyserød, sort og rødlig orange). Det siges at være "det mest farvede mineral i verden".

Calciumfluorid findes også i knoglerne i mængder mellem 0,2 og 0,65% og også i emaljen af ​​tænderne i 0,33-0,59%.

Ansøgninger

- Ved opnåelse af fluorforbindelser

Mineralet fluorit CaF_to Det er den grundlæggende kilde til fluor overalt i verden. Det er råmaterialet til fremstilling af næsten alle fluorforbindelser.

Den vigtigste af disse er flussyre HF, hvorfra de andre fluorerede forbindelser fremstilles. Fluoridionen F^- frigivet fra mineralet ved omsætning med koncentreret svovlsyre H_toSW₄:

CaF_to (fast) + H_toSW₄ (væske) → CaSO₄ (fast stof) + 2 HF (gas)

- I pleje af tænder

CaF calciumfluorid_to det er et middel til forebyggelse af hulrum. Det bruges til at fluorisere drikkevand (vand, der kan drikkes) til dette formål.

Desuden er de lave koncentrationer af fluor F^- (i størrelsesordenen 0,1 dele pr. million) anvendt i tandpastaer og mundskyl har vist sig at have en dybtgående positiv effekt på hulrumsforebyggende tandpleje.

CaF nanopartikler_to mere effektiv

Selvom fluorider anvendes i tandpastaer og skylninger, betyder den lave koncentration af calcium (Ca) i spyt, at CaF-aflejringer ikke dannes._to på tænderne så effektivt som muligt.

Derfor er der udtænkt en måde at opnå CaF-pulver på._to som nanopartikler.

Til dette anvendes en spraytørrer (på engelsk spraytørrer) hvor to opløsninger (en af ​​calciumhydroxid Ca (OH)_to og en af ​​ammoniumfluorid NH₄F) blandes, mens de sprøjtes i et kammer med varm luftstrøm.

Derefter sker følgende reaktion:

Ca (OH)_to + NH₄F → CaF_to (fast stof) + NH₄Åh

NH₄OH flygtiggøres som NH₃ og H_toEller og CaF nanopartiklerne forbliver_to.

Disse har høj reaktivitet og større opløselighed, hvilket gør dem mere effektive til remineralisering af tænder og som antikaramet.

- I linser til optisk udstyr

Calciumfluorid bruges til at opbygge optiske elementer såsom prismer og vinduer på infrarøde og ultraviolette (UV) lysspektrofotometre..

Disse enheder giver os mulighed for at måle mængden af ​​lys, der absorberes af et materiale, når det passerer gennem det.

CaF_to den er gennemsigtig i disse områder af lysspektret, har et ekstremt lavt brydningsindeks og tillader en mere effektiv opløsning end NaCl i området 1500-4000 cm.^-1.

Takket være dets kemiske stabilitet kan den modstå ugunstige forhold, hvorfor CaF optiske elementer_to de bliver ikke angrebet. Det har også en høj hårdhed.

I kameraer

Nogle kameraproducenter bruger CaF-linser_to kunstigt krystalliseret for at reducere lysspredning og opnå fremragende korrektion af farveforvrængning.

- I den metallurgiske industri

CaF_to Det bruges som et flydende middel i den metallurgiske industri, da det er en kilde til calcium, der er uopløselig i vand og derfor effektiv til applikationer, der er følsomme over for ilt..

Det bruges til at smelte og behandle jern og stål i flydende form. Dette er baseret på det faktum, at det har et smeltepunkt svarende til jernets, og også at det kan opløse oxider og metaller..

- I detektorer af radioaktivitet eller farlig stråling

CaF_to det er et termoluminescerende materiale. Dette betyder, at det kan absorbere stråling i elektronerne i dets krystallinske struktur og senere, når det opvarmes, frigive det i form af lys..

Dette udsendte lys kan måles ved hjælp af et elektrisk signal. Dette signal er proportionalt med mængden af ​​stråling, materialet modtager. Det betyder, at jo større mængde modtaget stråling, jo større mængde lys vil den udsende efter opvarmning..

Af denne grund er CaF_to Det bruges i såkaldte personlige dosimetre, som bruges af mennesker, der udsættes for farlig stråling og ønsker at vide, hvor meget stråling de har modtaget i en periode.

- Andre anvendelser

- Det bruges som en katalysator i dehydrering og dehydrogenering kemiske reaktioner til syntese af organiske forbindelser.

- Det bruges i alkaliske svejseelektroder. Der opnås en stærkere svejsning end med syreelektroder. Disse elektroder er nyttige til fremstilling af skibe og højtryksstålbeholdere..

- Som kosttilskud i ekstremt lave mængder (ppm eller dele pr. Million).

Referencer

1. Pirmoradian, M. og Hooshmand, T. (2019). Remineralisering og antibakterielle egenskaber hos harpiksbaserede dental nanokompositter. Syntese og karakterisering af calciumfluorid (CaF_to). I anvendelser af nanokompositmaterialer i tandpleje. Gendannet fra sciencedirect.com.
2. OS. National Library of Medicine. (2019). Calciumfluorid. Gendannet fra pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Weman, K. (2012). Manuel metalbue (MMA) svejsning med overtrukne elektroder. I Welding Processes Handbook (Anden udgave). Gendannet fra sciencedirect.com.
4. Hanning, M. og Hanning, C. (2013). Nanobiomaterialer i forebyggende tandpleje. Nanosiseret calciumfluorid. I nanobiomaterialer i klinisk tandpleje. Gendannet fra sciencedirect.com.
5. Ropp, R.C. (2013). Gruppe 17 (H, F, Cl, Br, I) alkaliske jordforbindelser. Calciumfluorid. I Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Gendannet fra sciencedirect.com.
6. Cotton, F. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avanceret uorganisk kemi. Fjerde udgave. John Wiley & Sons.
7. Valkovic, V. (2000). Målinger af radioaktivitet. I radioaktivitet i miljøet. Termoluminescerende detektorer (TLD'er). Gendannet fra sciencedirect.com.