- Szerkezet
- Elnevezéstan
- Tulajdonságok
- Fizikai állapot
- Molekuláris tömeg
- Olvadáspont
- Forráspont
- Sűrűség
- Törésmutató
- Oldhatóság
- Kémiai tulajdonságok
- Jelenlét a természetben
- Alkalmazások
- - Fluorvegyületek előállításakor
- - Fogak gondozásában
- CaF nanorészecskék
- - Optikai berendezések lencséiben
- Kamerákban
- - A kohászati iparban
- - Radioaktivitás vagy veszélyes sugárzás detektorokban
- - Egyéb felhasználások
- Irodalom
A kalcium-fluorid egy szervetlen szilárd anyag, amely kalcium-atomot (Ca) és két fluoratomot (F) tartalmaz. Kémiai képlet CaF 2, és hogy az egy kristályos szürkés-fehér szilárd anyag formájában.
A természetben az ásványi fluoritban vagy fluoreszkában található meg. Természetesen létezik a csontokban és a fogakban is. Az ásványi fluorit a fő forrás más fluorvegyületek előállításához.
Szilárd CaF 2 kalcium-fluorid. w: Felhasználó: Walkerma, 2005. június. Forrás: Wikimedia Commons.
Ezenkívül a CaF 2- t a fogszuvasodás megakadályozására használják, ezért adják hozzá a fogorvosok által gyógyításhoz használt anyagokhoz. Valójában a kalcium-fluoridot is hozzáadják az ivóvízhez (ivóvízhez), így a lakosság számára előnyös az ivás és a fogmosás.
A CaF 2- t nagy kristályok formájában használják optikai berendezésekben és kamerákban. Olyan kicsi készülékekben is alkalmazzák, amelyek segítségével kimutatható, hogy egy ember mennyire volt kitéve radioaktivitásnak.
Szerkezet
Kalcium-fluorid CaF 2 jelentése egy ionos vegyületet, amelyet egy kalcium-Ca 2+ kation és két-fluorid F - anionok. Egyes információforrások azonban azt mutatják, hogy kapcsolataiknak van egy bizonyos kovalens jellege.
A kalcium-fluorid CaF 2 szerkezete. Kék: kalcium; Sárga fluor. Claudio Pistilli. Forrás: Wikimedia Commons.
Elnevezéstan
Kalcium-fluorid
Tulajdonságok
Fizikai állapot
Színtelen vagy szürkésfehér szilárd anyag, köbös kristályszerkezettel.
A CaF 2 köbös kristályszerkezete. Benjah-bmm27. Forrás: Wikimedia Commons.
Molekuláris tömeg
78,07 g / mol
Olvadáspont
1418 ºC
Forráspont
2533 ° C
Sűrűség
3,18 g / cm 3 20 ° C-on
Törésmutató
1,4328
Oldhatóság
20 ° C-on vízben nem oldódik. Szinte oldhatatlan 25 ° C-on: 0,002 g / 100 ml víz. Könnyen oldódik savakban.
Kémiai tulajdonságok
Oxidáló vagy redukáló tulajdonságai nagyon gyengék, azonban ezek a reakciók előfordulhatnak. Bár általában nagyon kevés esetben.
Inert a szerves vegyi anyagokkal és sok savval, beleértve a hidrogén-hidrogén-fluorid-savat. Lassan oldódik a salétromsavban (HNO 3).
Nem tűzveszélyes. Nem reagál gyorsan levegővel vagy vízzel.
Alacsony víz affinitása miatt, még ha magas páratartalomnak van kitéve, normál szobahőmérsékleten még egy hónapig sem befolyásolja.
Páratartalom jelenlétében kristályainak falai lassan oldódnak 600 ° C feletti hőmérsékleten. Száraz környezetben kb. 1000 ° C-ig használható, anélkül, hogy észrevehetően befolyásolja.
Jelenlét a természetben
A CaF 2 kalcium-fluorid természetesen megtalálható az ásványi fluoritban vagy fluoreszkában.
Bár a tiszta CaF 2 színtelen, az ásványi fluorit gyakran színezi a jelenléte elektronok csapdába esett a „lyukak” a kristályszerkezetben.
Ez az ásványi anyag üveges csillogása és színválasztéka (lila, kék, zöld, sárga, színtelen, barna, rózsaszín, fekete és vöröses narancs) miatt magasra értékeli. Azt mondják, hogy "a világ legszínesebb ásványa".
Fluor egy francia bányából. Muséum de Toulouse. Forrás: Wikimedia Commons.
Fluor (kék kristályok) a milánói Természeti Múzeumból. Giovanni Dall'Orto. Forrás: Wikimedia Commons.
Fluor az angliai bányából. Didier Descouens. Forrás: Wikimedia Commons.
Fluor egy francia bányából. Didier Descouens. Forrás: Wikimedia Commons.
Fluor az USA-bányából. Szerző: Jurema Oliveira. Forrás: Wikimedia Commons.
A kalcium-fluorid a csontokban is 0,2–0,65%, a fogak zománcában pedig 0,33–0,59%.
Alkalmazások
- Fluorvegyületek előállításakor
A CaF 2 ásványi fluorit az alapvető vagy többségi fluorforrás világszerte. Ez szinte az összes fluorvegyület előállításának alapanyaga.
Ezek közül a legfontosabb a hidrogén-hidrogén-fluorid, amelyből előállítják a többi fluortartalmú vegyületet. A fluoridion-F - felszabadul az ásványi reagáltatva tömény kénsavval H 2 SO 4:
CaF 2 (szilárd) + H 2 SO 4 (folyadék) → CaSO 4 (szilárd) + 2 HF (gáz)
- Fogak gondozásában
A CaF 2 kalcium-fluorid az üregek megelőzésére szolgál. Az ivóvíz (ivható víz) fluorozására szolgál erre a célra.
Ezen kívül, az alacsony koncentrációjú F - fluorid (a sorrendben 0,1 rész per millió) használt fogkrémekben és szájöblítők kimutatták, hogy van egy mély pozitív hatást a caries a megelőző fogászati ellátás.
A kalcium-fluorid segíti az üregek megelőzését. Szerző: Annalize Batista. Forrás: Pixabay.
CaF nanorészecskék
Bár a fluorpasztokat fogkrémekben és öblítésekben használják, az alacsony kalcium (Ca) koncentráció a nyálban azt jelenti, hogy a fogakban a CaF 2 lerakódások nem alakulnak ki a lehető leghatékonyabban.
Ezért dolgozták ki a CaF 2 por nanorészecskékké történő előállítási módszerét.
Ehhez egy porlasztva szárító (angol porlasztva szárító) használunk, ahol a két oldatot (az egyik a kalcium-hidroxid Ca (OH) 2 és az egyik ammónium-fluorid NH 4 F) összekeverjük, miközben bepermetezzük őket a kamrába áramlási forró levegő.
Ezután a következő reakció következik be:
A Ca (OH) 2 + NH 4 F → CaF 2 (szilárd) + NH 4 OH
NH 4 OH gőzzé, mint NH 3 és H 2 O és A CAF 2 nanorészecskék maradnak.
Magas reakcióképességgel és nagyobb oldhatósággal rendelkeznek, ami hatékonyabbá teszi a fogak remineralizálását és antikáriumokként.
- Optikai berendezések lencséiben
A kalcium-fluoridot optikai elemek, például infravörös és ultraibolya (UV) fény spektrofotométerek prizmáinak és ablakainak építésére használják.
Ezek az eszközök lehetővé teszik, hogy megmérjük az anyag abszorbeált fénymennyiségét, amikor az áthalad az anyagon.
A CaF 2 átlátszó a fény spektrum ilyen területein, a törésmutatója rendkívül alacsony, és az 1500–4000 cm – 1 tartományban hatékonyabb felbontást tesz lehetővé, mint a NaCl.
Kémiai stabilitásának köszönhetően képes ellenállni a káros feltételeknek, így a CaF 2 optikai elemeket nem támadják meg. Nagy keménységű is.
Kamerákban
Néhány fényképészeti fényképezőgép-gyártó mesterségesen kristályosított CaF 2 lencséket használ a fényszórás csökkentése és a színtorzítás kiváló korrekciója érdekében.
Néhány kamera kalcium-fluorid CaF 2 lencsékkel rendelkezik a színtorzulások csökkentése érdekében. Bill Ebbesen. Forrás: Wikimedia Commons.
- A kohászati iparban
A CaF 2- t fluxáló ágensként használják a kohászati iparban, mivel a vízben oldhatatlan kalcium forrása, ezért hatásos oxigénérzékeny alkalmazásokban.
Fémolvasztásra és vas és acél folyékony feldolgozására használják. Ez azon a tényen alapul, hogy az olvadáspontja hasonló a vas olvadáspontjához, valamint az, hogy oldja az oxidokat és fémeket.
- Radioaktivitás vagy veszélyes sugárzás detektorokban
A CaF 2 hőre lágyuló anyag. Ez azt jelenti, hogy képes elnyelni a sugárzást kristályszerkezetének elektronjaiban, és melegítés után később fény formájában szabadul fel.
Ezt a kisugárzott fényt elektromos jel segítségével lehet mérni. Ez a jel arányos a kapott sugárzás mennyiségével. Ez azt jelenti, hogy minél nagyobb a sugárzás, annál nagyobb a fény mennyisége, amelyet hevítés után bocsát ki.
Ezért használják a CaF 2 az úgynevezett személyes doziméterekben, amelyeket olyan emberek használnak, akik veszélyes sugárzásnak vannak kitéve és szeretnék tudni, hogy mennyi sugárzást kaptak egy adott időszak alatt.
- Egyéb felhasználások
- Katalizátorként használják a dehidratáció és a dehidrogénezés kémiai reakcióiban szerves vegyületek szintéziséhez.
- Alkalikus hegesztő elektródákban használják. Erõsebb hegesztést kapunk, mint a savas elektródáknál. Ezek az elektródák hajók és nagynyomású acéltartályok gyártásához használhatók.
- Táplálékkiegészítőként rendkívül alacsony mennyiségben (ppm vagy ppm).
Ember hegesztés. A CaF 2 kalcium-fluorid elektródok erősebb hegesztéseket képeznek. William M. Plate Jr.. Forrás: Wikimedia Commons.
Irodalom
- Pirmoradian, M. és Hooshmand, T. (2019). A gyanta alapú fogászati nanokompozitok remineralizálása és antibakteriális képességei. A kalcium-fluorid (CaF 2) szintézise és jellemzése. Nanokompozit anyagok alkalmazásában a fogászatban. Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.
- Az Egyesült Államok Nemzeti Orvostudományi Könyvtára. (2019). Kalcium-fluorid. Helyreállítva a pubchem.ncbi.nlm.nih.gov webhelyről.
- Weman, K. (2012). Kézi fém ív (MMA) hegesztés bevont elektródákkal. A Hegesztési folyamatok kézikönyvében (második kiadás). Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.
- Hanning, M. és Hanning, C. (2013). Nanobiomaterápiák a megelőző fogászatban. Nanosizált kalcium-fluorid. Nanobiomaterápiákban a klinikai fogászatban. Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.
- Ropp, RC (2013). 17. csoport (H, F, Cl, Br, I) alkáliföldfémek. Kalcium-fluorid. Az alkáliföld-vegyületek enciklopédia-ban. Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.
- Cotton, F. Albert és Wilkinson, Geoffrey. (1980). Fejlett szervetlen kémia. Negyedik kiadás. John Wiley & Sons.
- Valkovic, V. (2000). A radioaktivitás mérése. A radioaktivitás a környezetben. Termolumineszcens detektorok (TLD). Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.