- Struktur
- nomenklatur
- Egenskaper
- Fysisk tilstand
- Molekylær vekt
- Smeltepunkt
- Kokepunkt
- tetthet
- Brytningsindeks
- løselighet
- Kjemiske egenskaper
- Tilstedeværelse i naturen
- applikasjoner
- - Ved å få fluorforbindelser
- - I stell av tenner
- CaF nanopartikler
- - I linser for optisk utstyr
- I kameraer
- - I metallurgisk industri
- - I detektorer for radioaktivitet eller farlig stråling
- - Andre bruksområder
- referanser
Den kalsiumfluorid er Partikler som omfatter et kalsiumatom (Ca) og to fluoratomer (F). Den kjemiske formelen er CaF 2 og er et krystallinsk gråhvit fast stoff.
I naturen finnes det i mineralet fluoritt eller fluorspar. Det eksisterer naturlig i bein og tenner. Mineralfluoritten er den viktigste kilden som brukes til å oppnå andre fluorforbindelser.
Fast CaF 2 kalsiumfluorid . w: Bruker: Walkerma i juni 2005. Kilde: Wikimedia Commons.
I tillegg brukes CaF 2 for å forhindre tannråte, og det er derfor den blir lagt til materialer som brukes av tannleger for å kurere dem. Faktisk tilsettes også kalsiumfluorid til drikkevann (drikkevann), slik at befolkningen drar fordel av å drikke det og pusse tennene.
CaF 2 brukes i form av store krystaller i optisk utstyr og kameraer. Det brukes også på små enheter som brukes til å oppdage hvor mye en person har blitt utsatt for radioaktivitet.
Struktur
Kalsiumfluorid CaF 2 er en ionisk forbindelse dannet av en kalsium Ca 2+ kation og to fluorid F - anioner . Noen informasjonskilder indikerer imidlertid at koblingene deres har en viss kovalent karakter.
Struktur av kalsiumfluorid CaF 2 . Blått: kalsium; Gul fluor. Claudio Pistilli. Kilde: Wikimedia Commons.
nomenklatur
Kalsiumfluorid
Egenskaper
Fysisk tilstand
Fargeløst til gråhvit fast stoff med kubisk krystallinsk struktur.
Kubisk krystallstruktur av CaF 2 . Benjah-bmm27. Kilde: Wikimedia Commons.
Molekylær vekt
78,07 g / mol
Smeltepunkt
1418 ºC
Kokepunkt
2533 ºC
tetthet
3,18 g / cm 3 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
Dets oksiderende eller reduserende egenskaper er veldig svake, men disse reaksjonene kan oppstå. Skjønt, i veldig få tilfeller.
Det er inert overfor organiske kjemikalier og mange syrer, inkludert HF-flussyre. Det løses sakte opp i salpetersyre HNO 3 .
Det er ikke brannfarlig. Den reagerer ikke raskt med luft eller vann.
På grunn av sin lave affinitet for vann, selv om det er utsatt for en høy prosentandel av fuktighet, påvirker den ikke den selv i opptil en måned ved normal romtemperatur.
I nærvær av fuktighet oppløses krystallens vegger sakte ved temperaturer over 600 ° C. I tørre omgivelser kan den brukes opp til ca. 1000 ° C uten å bli påvirket nevneverdig.
Tilstedeværelse i naturen
Kalsiumfluorid CaF 2 finnes naturlig i mineralet fluoritt eller fluorspar.
Selv om ren CaF 2 er fargeløs, farges mineralfluoritten ofte av tilstedeværelsen av elektroner fanget i "hullene" i krystallstrukturen.
Dette mineralet er høyt verdsatt for sin glassaktig glans og forskjellige farger (lilla, blå, grønn, gul, fargeløs, brun, rosa, svart og rødlig oransje). Det sies å være "det mest fargede mineralet i verden."
Fluoritt fra en gruve i Frankrike. Muséum de Toulouse. Kilde: Wikimedia Commons.
Fluoritt (blå krystaller) fra Naturmuseet i Milano. Giovanni Dall'Orto. Kilde: Wikimedia Commons.
Fluoritt fra en gruve i England. Didier Descouens. Kilde: Wikimedia Commons.
Fluoritt fra en gruve i Frankrike. Didier Descouens. 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 tannenes emalje i 0,33-0,59%.
applikasjoner
- Ved å få fluorforbindelser
Mineralfluoritten CaF 2 er den grunnleggende eller majoritetskilden til fluor over hele verden. Det er råstoffet for tilberedning av nesten alle fluorforbindelser.
Den viktigste av disse er fluor-fluorsyre HF, hvorfra de andre fluorerte forbindelsene er fremstilt. Fluoridionet F - frigjøres fra mineralet ved å reagere det med konsentrert svovelsyre H 2 SO 4 :
CaF 2 (fast) + H 2 SO 4 (væske) → CaSO 4 (fast) + 2 HF (gass)
- I stell av tenner
CaF 2 kalsiumfluorid er et middel for forebygging av hulrom. Det brukes til å fluorisere drikkevann (vann som kan drikkes) til dette formålet.
I tillegg har de lave konsentrasjonene av F - fluorid (i størrelsesorden 0,1 deler per million) brukt i tannkrem og munnskyll vist seg å ha en dyp positiv effekt i kariesforebyggende tannpleie.
Kalsiumfluorid hjelper til med å forhindre hulrom. Forfatter: Annalize Batista. Kilde: Pixabay.
CaF nanopartikler
Selv om fluorider brukes i tannkrem og skylling, betyr den lave konsentrasjonen av kalsium (Ca) i spytt at CaF 2- avleiringer ikke dannes på tennene så effektivt som mulig.
Det er derfor en måte å få tak i CaF 2- pulver som nanopartikler er blitt utviklet på .
For dette benyttes en spraytørker (fra engelsk spray-tørker), hvor to løsninger (ett av kalsiumhydroksyd Ca (OH) 2 og en av ammoniumfluorid NH 4 F) blandes mens de er sprayet i et kammer med strømnings av varm luft.
Så oppstår følgende reaksjon:
Ca (OH) 2 + NH 4 F → CaF 2 (fast) + NH 4- OH
NH 4- OH amper som NH 3 og H 2 O og CaF 2 nanopartikler forblir .
De har høy reaktivitet og større oppløselighet, noe som gjør dem mer effektive for å remineralisere tenner og som antiklamer.
- I linser for optisk utstyr
Kalsiumfluorid brukes til å bygge optiske elementer som prismer og vinduer til infrarøde og ultrafiolette (UV) lysspektrofotometre.
Disse enhetene lar oss måle mengden lys som absorberes av et materiale når det passerer gjennom det.
CaF 2 er gjennomsiktig i slike områder av lysspekteret, har en brytningsindeks ekstremt lav og muliggjør en mer effektiv oppløsning enn NaCl i området 1500-4000 cm - 1 .
Takket være den kjemiske stabiliteten tåler den ugunstige forhold, slik at de optiske CaF 2 -elementene ikke blir angrepet. Den har også en høy hardhet.
I kameraer
Noen produsenter av fotografiske kameraer bruker kunstig krystalliserte CaF 2- linser for å redusere lysspredning og oppnå utmerket korreksjon for farvedistorsjon.
Noen kameraer har kalsiumfluorid CaF 2- linser for å redusere farvedistorsjon. Bill Ebbesen. Kilde: Wikimedia Commons.
- I metallurgisk industri
CaF 2 brukes som et flytende middel i metallurgisk industri, siden det er en kilde til kalsium uoppløselig i vann og derfor effektiv i oksygenfølsomme anvendelser.
Det brukes til å smelte og bearbeide jern og stål i flytende form. Dette er basert på det faktum at det har et smeltepunkt som tilsvarer det for jern, og at det også kan løse opp oksider og metaller.
- I detektorer for radioaktivitet eller farlig stråling
CaF 2 er et termoluminescerende materiale. Dette betyr at den kan absorbere stråling i elektronene i sin krystallstruktur og senere, når den blir oppvarmet, frigjøre den i form av lys.
Dette utsendte lyset kan måles med et elektrisk signal. Dette signalet er proporsjonalt med mengden stråling materialet mottok. Det betyr at jo større mengde stråling som er mottatt, desto større lysmengde vil den avgi etter oppvarming.
Derfor brukes CaF 2 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
- Den brukes som katalysator i kjemiske reaksjoner av dehydrering og dehydrogenering for syntese av organiske forbindelser.
- Det brukes i alkaliske sveiseelektroder. En sterkere sveis oppnås enn med syreelektroder. Disse elektrodene er nyttige ved fremstilling av skip og høye trykkstål.
- Som et kosttilskudd i ekstremt lave mengder (ppm eller deler per million).
Mann sveising. CaF 2 kalsiumfluoridelektroder danner sterkere sveiser. William M. Plate Jr .. Kilde: Wikimedia Commons.
referanser
- Pirmoradian, M. og Hooshmand, T. (2019). Remineralisering og antibakterielle evner til harpiksbaserte, tenniske nanokompositter. Syntese og karakterisering av kalsiumfluorid (CaF 2 ). I applikasjoner av nanokomposittmaterialer i odontologi. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
- US National Library of Medicine. (2019). Kalsiumfluorid. Gjenopprettet fra pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Weman, K. (2012). Manuell metallbue (MMA) sveising med belagte elektroder. In Welding Processes Handbook (Second Edition). Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
- Hanning, M. og Hanning, C. (2013). Nanobiomaterialer i forebyggende tannbehandling. Nanosisert kalsiumfluorid. I Nanobiomaterials in Clinical Dentistry. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
- Ropp, RC (2013). Gruppe 17 (H, F, Cl, Br, I) alkaliske jordforbindelser. Kalsiumfluorid. I Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
- Cotton, F. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avansert uorganisk kjemi. Fjerde utgave. John Wiley & Sons.
- Valkovic, V. (2000). Målinger av radioaktivitet. I radioaktivitet i miljøet. Termoluminescerende detektorer (TLD). Gjenopprettet fra sciencedirect.com.