- Uzbūve
- Nomenklatūra
- Īpašības
- Fiziskais stāvoklis
- Molekulārais svars
- Kušanas punkts
- Vārīšanās punkts
- Blīvums
- Refrakcijas indekss
- Šķīdība
- Ķīmiskās īpašības
- Klātbūtne dabā
- Lietojumprogrammas
- - fluora savienojumu iegūšanai
- - zobu kopšanā
- CaF nanodaļiņas
- - optiskā aprīkojuma objektīvos
- Kamerās
- - metalurģijas nozarē
- - radioaktivitātes vai bīstama starojuma detektoros
- - citi lietojumi
- Atsauces
Kalcija fluorīdu ir neorganisku cietu satur kalcija atoms (Ca) un divas fluora atomiem (F). Tās ķīmiskā formula ir CaF 2, un tā ir kristāliska pelēcīgi balta cieta viela.
Dabā tas ir atrodams minerālfluorītā vai fluoršpats. Tas dabiski pastāv kaulos un zobos. Minerālfluorīts ir galvenais avots, ko izmanto citu fluora savienojumu iegūšanai.
Cietais CaF 2 kalcija fluorīds . w: Lietotājs: Walkerma 2005. gada jūnijā. Avots: Wikimedia Commons.
Turklāt CaF 2 tiek izmantots zobu samazinājuma novēršanai, tāpēc tas tiek pievienots materiāliem, kurus zobārsti izmanto, lai tos izārstētu. Faktiski kalcija fluorīdu pievieno arī dzeramajam ūdenim (dzeramajam ūdenim), lai iedzīvotāji gūtu labumu no tā dzeršanas un zobu tīrīšanas.
CaF 2 izmanto lielu kristālu veidā optiskajās iekārtās un kamerās. To izmanto arī mazās ierīcēs, kuras tiek izmantotas, lai noteiktu, cik daudz cilvēks ir ticis pakļauts radioaktivitātei.
Uzbūve
Kalcija fluorīds Caf 2 ir jonu savienojums ar kalciju Ca veidojas 2+ katjonu un divas fluorīds F - anjoniem . Tomēr daži informācijas avoti norāda, ka to saitēm ir noteikts kovalents raksturs.
Kalcija fluorīda CaF 2 struktūra . Zils: kalcijs; Dzeltenais fluors. Klaudio Pistilli. Avots: Wikimedia Commons.
Nomenklatūra
Kalcija fluorīds
Īpašības
Fiziskais stāvoklis
Bezkrāsaina līdz pelēcīgi balta cieta viela ar kubveida kristālisku struktūru.
CaF 2 kuba kristāla struktūra . Benjah-bmm27. Avots: Wikimedia Commons.
Molekulārais svars
78,07 g / mol
Kušanas punkts
1418 ºC
Vārīšanās punkts
2533 ºC
Blīvums
3,18 g / cm 3 pie 20 ° C.
Refrakcijas indekss
1.4328
Šķīdība
20 ° C temperatūrā tas nešķīst ūdenī. Gandrīz nešķīst 25 ° C temperatūrā: 0,002 g / 100 ml ūdens. Nedaudz šķīst skābēs.
Ķīmiskās īpašības
Tā oksidējošās vai reducējošās īpašības ir ļoti vājas, tomēr šīs reakcijas var notikt. Lai gan kopumā ļoti mazos gadījumos.
Tas ir inerts pret organiskajām ķimikālijām un daudzām skābēm, ieskaitot HF fluorūdeņražskābi. Tas lēnām izšķīst slāpekļskābē HNO 3 .
Tas nav viegli uzliesmojošs. Tas ātri nereaģē ar gaisu vai ūdeni.
Sakarā ar zemo afinitāti pret ūdeni, pat ja tas ir pakļauts lielam mitruma procentam, normālā istabas temperatūrā tas to neietekmē pat līdz mēnesim.
Mitruma klātbūtnē tā kristālu sienas lēnām izšķīst temperatūrā virs 600 ° C. Sausā vidē to var izmantot līdz aptuveni 1000 ° C, bez ievērojamas ietekmes.
Klātbūtne dabā
Kalcija fluorīds CaF 2 dabiski atrodams minerālfluorītā vai fluoršpatsā.
Lai arī tīrs CaF 2 ir bezkrāsains, minerālfluorītu bieži iekrāso elektronu klātbūtne, kas iesprostoti kristāla struktūras “caurumos”.
Šis minerāls ir ļoti vērtēts ar tā stiklaino spīdumu un krāsu daudzveidību (purpursarkanā, zilā, zaļā, dzeltenā, bezkrāsainā, brūnā, rozā, melnā un sarkanīgi oranžā krāsā). Tiek teikts, ka tas ir "krāsainākais minerāls pasaulē".
Fluorīts no raktuves Francijā. Tulūzas muzejs. Avots: Wikimedia Commons.
Fluorīts (zilie kristāli) no Milānas Dabas muzeja. Džovanni Dall'Orto. Avots: Wikimedia Commons.
Fluorīts no raktuves Anglijā. Didier Descouens. Avots: Wikimedia Commons.
Fluorīts no raktuves Francijā. Didier Descouens. Avots: Wikimedia Commons.
Fluorīts no raktuvēm ASV. Autore: Jurema Oliveira. Avots: Wikimedia Commons.
Kalcija fluorīds ir atrodams arī kaulos daudzumos no 0,2 līdz 0,65%, kā arī zobu emaljā - 0,33–0,59%.
Lietojumprogrammas
- fluora savienojumu iegūšanai
Minerālfluorīts CaF 2 ir fluora pamata vai galvenais avots visā pasaulē. Tā ir izejviela gandrīz visu fluora savienojumu sagatavošanai.
Vissvarīgākais no tiem ir fluorūdeņražskābe HF, no kuras tiek sagatavoti pārējie fluorētie savienojumi. Fluora jonu F - atbrīvo no minerāla, reaģējot ar koncentrētu sērskābi H 2 SO 4 :
Caf 2 (solid) + H 2 SO 4 (šķidrums) → CASO 4 (solid) + 2 HF (gāze)
- zobu kopšanā
CaF 2 kalcija fluorīds ir līdzeklis dobumu profilaksei. To lieto dzeramā ūdens (ūdens, ko var dzert) fluorēšanai.
Turklāt ir pierādīts , ka zemajām F - fluora koncentrācijām (apmēram 0,1 daļai uz miljonu), ko izmanto zobu pastās un mutes skalošanā, ir būtiska pozitīva ietekme uz kariesa profilaktisko zobu kopšanu.
Kalcija fluorīds palīdz novērst dobumus. Autors: Annalize Batista. Avots: Pixabay.
CaF nanodaļiņas
Lai gan fluorīdus izmanto zobu pastās un skalošanā, zemā kalcija (Ca) koncentrācija siekalās nozīmē, ka CaF 2 nogulsnes uz zobiem neveidojas pēc iespējas efektīvāk.
Tāpēc ir izstrādāts veids, kā iegūt CaF 2 pulveri kā nanodaļiņas.
Šim nolūkam izmanto smidzināšanas žāvētāju (no angļu valodas spray-žāvētājs), kurā sajauc divus šķīdumus (vienu no kalcija hidroksīda Ca (OH) 2 un otru no amonija fluorīda NH 4 F), kamēr tos izsmidzina kamerā ar plūsmu karstā gaisa.
Tad notiek šāda reakcija:
Ca (OH) 2 + NH 4 F → Caf 2 (solid) + NH 4 OH
NH 4 OH volatilizes kā NH 3 un H 2 O un kafejnīcå 2 nanodaļiņas paliek .
Viņiem ir augsta reaģētspēja un lielāka šķīdība, kas padara tos efektīvākus zobu remineralizēšanai un kā pretiekaisuma līdzekļiem.
- optiskā aprīkojuma objektīvos
Kalcija fluorīdu izmanto, lai izveidotu optiskus elementus, piemēram, infrasarkanās un ultravioletās (UV) gaismas spektrofotometru prizmas un logus.
Šīs ierīces ļauj mums izmērīt gaismas daudzumu, ko absorbē materiāls, kad tas iet caur to.
CaF 2 ir caurspīdīgs šādos gaismas spektra apgabalos, tā refrakcijas koeficients ir ārkārtīgi zems un nodrošina efektīvāku izšķirtspēju nekā NaCl ar diapazonu 1500-4000 cm - 1 .
Pateicoties tā ķīmiskajai stabilitātei, tā var izturēt nelabvēlīgus apstākļus, tāpēc CaF 2 optiskajiem elementiem neuzbrūk. Tam ir arī augsta cietība.
Kamerās
Daži fotokameru ražotāji izmanto mākslīgi izkristalizētus CaF 2 objektīvus, lai samazinātu gaismas izkliedi un panāktu lielisku krāsu kropļojumu korekciju.
Dažām kamerām ir kalcija fluorīda CaF 2 objektīvi, lai samazinātu krāsu kropļojumus. Bils Ebbesens. Avots: Wikimedia Commons.
- metalurģijas nozarē
CaF 2 tiek izmantots kā plūstošs līdzeklis metalurģijas nozarē, jo tas ir ūdenī nešķīstoša kalcija avots un tāpēc efektīvs pielietojumos, kas jutīgi pret skābekli.
To izmanto, lai izkausētu un apstrādātu dzelzi un tēraudu šķidrā veidā. Tas ir pamatots ar faktu, ka tā kušanas temperatūra ir līdzīga dzelzs kausēšanas punktam, kā arī tas, ka tas var izšķīdināt oksīdus un metālus.
- radioaktivitātes vai bīstama starojuma detektoros
CaF 2 ir termoluminiscējošs materiāls. Tas nozīmē, ka tas var absorbēt starojumu savas kristāliskās struktūras elektronos un vēlāk, karsējot, atbrīvot to gaismas veidā.
Šo izstaroto gaismu var izmērīt ar elektrisko signālu. Šis signāls ir proporcionāls saņemtā materiāla starojuma daudzumam. Tas nozīmē, ka jo lielāks ir saņemtā starojuma daudzums, jo lielāku gaismas daudzumu tas izstaros pēc sildīšanas.
Tāpēc CaF 2 tiek izmantots tā saucamajos personīgajos dozimetros, kurus izmanto cilvēki, kuri ir pakļauti bīstamam starojumam un vēlas zināt, cik daudz starojuma viņi ir saņēmuši noteiktā laika posmā.
- citi lietojumi
- To izmanto kā katalizatoru dehidratācijas un dehidrogenēšanas ķīmiskajās reakcijās organisko savienojumu sintēzei.
- To izmanto sārma metināšanas elektrodos. Tiek iegūts stiprāks metinājums nekā ar skābju elektrodiem. Šie elektrodi ir noderīgi kuģu un augsta spiediena tērauda trauku ražošanā.
- Kā uztura bagātinātājs ārkārtīgi mazos daudzumos (ppm vai daļās uz miljonu).
Cilvēks metina. CaF 2 kalcija fluorīda elektrodi veido stiprākas šuves. Viljams M. Plate Jr .. Avots: Wikimedia Commons.
Atsauces
- Pirmoradian, M. un Hooshmand, T. (2019). Zobu nanokompozītu, kas balstīti uz sveķiem, remineralizācija un antibakteriālas iespējas. Kalcija fluorīda (CaF 2 ) sintēze un raksturojums . Nanokompozītu materiālu pielietojumos zobārstniecībā. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
- ASV Nacionālā medicīnas bibliotēka. (2019. gads). Kalcija fluorīds. Atgūts no pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Weman, K. (2012). Manuālā metāla loka (MMA) metināšana ar pārklātajiem elektrodiem. Metināšanas procesu rokasgrāmatā (otrais izdevums). Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
- Hanning, M. un Hanning, C. (2013). Nanobiomateriāli profilaktiskajā zobārstniecībā. Nanosizēts kalcija fluorīds. Nanobiomateriālu klīniskajā zobārstniecībā. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
- Ropps, RC (2013). 17. grupa (H, F, Cl, Br, I) sārmzemju savienojumi. Kalcija fluors. Sārmainās zemes savienojumu enciklopēdijā. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
- Kokvilna, F. Alberts un Vilkinsons, Džefrijs. (1980). Uzlabotā neorganiskā ķīmija. Ceturtais izdevums. Džons Vilijs un dēli.
- Valkovičs, V. (2000). Radioaktivitātes mērījumi. Par radioaktivitāti vidē. Termoluminiscences detektori (TLD). Atgūts no vietnes sciencedirect.com.