- Struktur
- nomenklatur
- Ejendomme
- Fysisk tilstand
- Molekylær vægt
- Smeltepunkt
- Kogepunkt
- Massefylde
- Brydningsindeks
- Opløselighed
- Kemiske egenskaber
- Tilstedeværelse i naturen
- Applikationer
- - Ved opnåelse af fluorforbindelser
- - Ved pleje af tænder
- CaF-nanopartikler
- - I linser til optisk udstyr
- I kameraer
- - I den metallurgiske industri
- - I detektorer for radioaktivitet eller farlig stråling
- - Andre anvendelser
- Referencer
Den calciumfluorid er en uorganisk faste omfatter et calcium atom (Ca) og to fluoratomer (F). Dens kemiske formel er CaF 2, og det er et krystallinsk gråhvidt fast stof.
I naturen findes det i mineralet fluorit eller fluorspar. Det findes naturligt i knogler og tænder. Mineralfluoritten er den vigtigste kilde, der bruges til at opnå andre fluorforbindelser.
Fast CaF 2- calciumfluorid. w: Bruger: Walkerma i juni 2005. Kilde: Wikimedia Commons.
Derudover bruges CaF 2 til at forhindre tandfald, hvilket er grunden til, at det føjes til materialer, der anvendes af tandlæger til at helbrede dem. Faktisk tilsættes calciumfluorid også til drikkevand (drikkevand), så befolkningen drager fordel af at indtage det og børste tænderne.
CaF 2 bruges i form af store krystaller i optisk udstyr og kameraer. Det bruges også i små enheder, der bruges til at registrere, hvor meget en person er blevet udsat for radioaktivitet.
Struktur
Calciumfluorid CaF 2 er en ionforbindelse dannet af en calcium Ca 2+ kation og to fluorid F - anioner. Nogle informationskilder tyder imidlertid på, at deres links har en vis kovalent karakter.
Struktur af calciumfluorid CaF 2. Blå: calcium; Gul fluor. Claudio Pistilli. Kilde: Wikimedia Commons.
nomenklatur
Calciumfluorid
Ejendomme
Fysisk tilstand
Farveløst til gråhvidt fast stof med kubisk krystallinsk struktur.
Kubisk krystalstruktur af CaF 2. Benjah-bmm27. Kilde: Wikimedia Commons.
Molekylær vægt
78,07 g / mol
Smeltepunkt
1418 ºC
Kogepunkt
2533 ºC
Massefylde
3,18 g / cm 3 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. Lidt opløselig i syrer.
Kemiske egenskaber
Dets oxiderende eller reducerende egenskaber er meget svage, men disse reaktioner kan dog forekomme. Skønt generelt i meget få tilfælde.
Det er inert over for organiske kemikalier og mange syrer, herunder HF-fluoridsyre. Det opløses langsomt i salpetersyre HNO 3.
Det er ikke brandfarligt. Det reagerer ikke hurtigt med luft eller vand.
På grund af dets lave affinitet for vand, selvom det udsættes for en høj procentdel af fugtighed, påvirker den ikke den selv i op til en måned ved normal stuetemperatur.
I nærvær af fugtighed opløses væggene i dets krystaller langsomt ved temperaturer over 600 ° C. I tørre omgivelser kan det bruges op til ca. 1000 ° C uden at blive påvirket mærkbart.
Tilstedeværelse i naturen
Calciumfluorid CaF 2 findes naturligt i mineralet fluorit eller fluorspar.
Selvom ren CaF 2 er farveløs, farves mineralfluoritten ofte ved tilstedeværelsen af elektroner, der er fanget i "huller" i krystalstrukturen.
Dette mineral er meget 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."
Fluorit fra en mine i Frankrig. Muséum de Toulouse. Kilde: Wikimedia Commons.
Fluorit (blå krystaller) fra Naturmuseet i Milano. Giovanni Dall'Orto. Kilde: Wikimedia Commons.
Fluorit fra en mine i England. Didier Descouens. Kilde: Wikimedia Commons.
Fluorit fra en mine i Frankrig. Didier Descouens. Kilde: Wikimedia Commons.
Fluorit fra en mine i USA. Forfatter: Jurema Oliveira. Kilde: Wikimedia Commons.
Calciumfluorid findes også i knoglerne i mængder mellem 0,2 og 0,65% og også i tandenes emalje i 0,33-0,59%.
Applikationer
- Ved opnåelse af fluorforbindelser
Mineralfluorit CaF 2 er den basale eller majoritetskilde for fluor på verdensplan. Det er råmaterialet til fremstilling af næsten alle fluorforbindelser.
Den vigtigste af disse er fluoridsyre HF, hvorfra de andre fluorerede forbindelser fremstilles. Fluoridionen F - frigøres fra mineralet ved at omsætte den med koncentreret svovlsyre H 2 SO 4:
CaF 2 (fast) + H 2 SO 4 (flydende) → CaSO 4 (fast stof) + 2 HF (gas)
- Ved pleje af tænder
CaF 2- calciumfluorid er et middel til forebyggelse af hulrum. Det bruges til at fluoridere drikkevand (vand, der kan drikkes) til dette formål.
Derudover har det vist sig, at de lave koncentrationer af F - fluorid (i størrelsesordenen 0,1 dele pr. Million), der anvendes i tandpastaer og mundskylvægter, har en dybtgående positiv effekt i kariesforebyggende tandpleje.
Calciumfluorid hjælper med at forebygge hulrum. Forfatter: Annalize Batista. Kilde: Pixabay.
CaF-nanopartikler
Selvom fluorider anvendes i tandpasta og skylninger, den lave koncentration af calcium (Ca) i spyt betyder, at CaF 2 aflejringer dannes ikke på tænderne så effektivt som muligt.
Derfor er der udtænkt en måde at få CaF 2- pulver som nanopartikler på.
Til dette formål en spraytørrer (fra engelsk spray-tørretumbler) anvendes, hvor to opløsninger (en af calciumhydroxid Ca (OH) 2 og en af ammoniumfluorid NH 4 F) blandes, mens de sprøjtes i et kammer med strøm af varm luft.
Derefter sker følgende reaktion:
Ca (OH) 2 + NH 4 F → CaF 2 (fast) + NH 4 OH
NH 4 OH fordamper som NH 3 og H 2 O og CaF 2 nanopartikler forbliver.
De har høj reaktivitet og større opløselighed, hvilket gør dem mere effektive til remineralisering af tænder og som anticarier.
- I linser til optisk udstyr
Calciumfluorid bruges til at opbygge optiske elementer som prismer og vinduer i infrarøde og ultraviolette (UV) lysspektrofotometre.
Disse enheder giver os mulighed for at måle den mængde lys, der absorberes af et materiale, når det passerer gennem det.
CaF 2 er gennemsigtig i sådanne regioner i lysspektret, har et brydningsindeks ekstremt lavt og muliggør en mere effektiv opløsning end NaCl i området 1500-4000 cm - 1.
Takket være dens kemiske stabilitet kan den modstå ugunstige forhold, så de optiske CaF 2- elementer ikke bliver angrebet. Det har også en høj hårdhed.
I kameraer
Nogle producenter af fotokameraer bruger kunstigt krystalliserede CaF 2- linser for at reducere lysspredning og opnå fremragende korrektion for farveforvrængning.
Nogle kameraer har calciumfluorid CaF 2- linser for at reducere farvedistorsion. Bill Ebbesen. Kilde: Wikimedia Commons.
- I den metallurgiske industri
CaF 2 anvendes som et flydende middel i den metallurgiske industri, da det er en kilde til calcium, der er uopløselig i vand og derfor effektiv til iltfølsomme anvendelser.
Det bruges til at smelte og forarbejde jern og stål i flydende form. Dette er baseret på det faktum, at det har et smeltepunkt, der svarer til det for jern, og også at det kan opløse oxider og metaller.
- I detektorer for radioaktivitet eller farlig stråling
CaF 2 er et termoluminescerende materiale. Dette betyder, at den kan absorbere stråling i elektronerne i dens krystallinske struktur og senere, når den opvarmes, frigive den i form af lys.
Dette udsendte lys kan måles med et elektrisk signal. Dette signal er proportionalt med mængden af stråling det modtagne materiale. Det betyder, at jo større den modtagne stråling er, desto større er lysmængden, som den vil udsende efter opvarmning.
Derfor bruges CaF 2 i såkaldte personlige dosimetre, der bruges af mennesker, der er udsat for farlig stråling og ønsker at vide, hvor meget stråling de har modtaget i en periode.
- Andre anvendelser
- Det bruges som katalysator i kemiske reaktioner af dehydrering og dehydrogenering til syntese af organiske forbindelser.
- Det bruges i alkaliske svejseelektroder. En stærkere svejsning opnås end med syreelektroder. Disse elektroder er nyttige til fremstilling af skibe og højtryksstålbeholdere.
- Som kosttilskud i ekstremt lave mængder (ppm eller dele pr. Million).
Mand svejsning. CaF 2- calciumfluoridelektroder danner stærkere svejsninger. William M. Plate Jr.. Kilde: Wikimedia Commons.
Referencer
- Pirmoradian, M. og Hooshmand, T. (2019). Remineralisering og antibakterielle egenskaber ved harpiksbaseret tand nanocomposites. Syntese og karakterisering af calciumfluorid (CaF 2). I applikationer af nanokompositmaterialer i tandpleje. Gendannes fra sciencedirect.com.
- US National Library of Medicine. (2019). Calciumfluorid. Gendannes fra pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Weman, K. (2012). Manuel svejsning af metalbuer (MMA) med overtrukne elektroder. I svejeprocesser håndbog (Anden udgave). Gendannes fra sciencedirect.com.
- Hanning, M. og Hanning, C. (2013). Nanobiomaterialer i forebyggende tandpleje. Nanosiseret calciumfluorid. I nanobiomaterialer i klinisk tandpleje. Gendannes fra sciencedirect.com.
- Ropp, RC (2013). Gruppe 17 (H, F, Cl, Br, I) Alkaline jordforbindelser. Calciumfluorid. I Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Gendannes fra sciencedirect.com.
- Cotton, F. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avanceret uorganisk kemi. Fjerde udgave. John Wiley & sønner.
- Valkovic, V. (2000). Målinger af radioaktivitet. I radioaktivitet i miljøet. Termoluminescerende detektorer (TLD'er). Gendannes fra sciencedirect.com.