KALCIO FLUORIDAS (CAF2): STRUKTŪRA, SAVYBĖS, PANAUDOJIMAS - FIZINIS - 2025

Kalcio fluorido yra neorganinis kietosios apima kalcio atomas (CA), ir du fluoro atomų (F). Jo cheminė formulė yra CaF _2, o kristalinė pilkšvai balta kieta medžiaga.

Gamtoje jis randamas mineraliniame fluorite ar fluoro šparage. Natūraliai jis egzistuoja kauluose ir dantyse. Mineralinis fluoras yra pagrindinis šaltinis, naudojamas kitiems fluoro junginiams gauti.

Kietas CaF ₂ kalcio fluoridas . w: Vartotojas: „Walkerma“ 2005 m. birželio mėn. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Be to, CaF ₂ yra naudojamas siekiant užkirsti kelią dantų ėduoniui, todėl jis pridedamas prie odontologų naudojamų medžiagų jiems išgydyti. Tiesą sakant, kalcio fluoridas taip pat pridedamas prie geriamojo vandens (geriamojo vandens), kad gyventojams būtų naudinga jį gerti ir valytis dantis.

CaF ₂ yra naudojamas didelių kristalų pavidalu optinėje įrangoje ir fotoaparatuose. Jis taip pat naudojamas mažuose įrenginiuose, kurie naudojami aptikti, kiek žmogus buvo veikiamas radioaktyvumo.

Struktūra

Kalcio fluoras CaF ₂ yra joninis junginys, kurį sudaro kalcio Ca ²⁺ katijonas ir du fluoro F ^- anijonai . Tačiau kai kurie informacijos šaltiniai rodo, kad jų saitai turi tam tikrą kovalentinį pobūdį.

Kalcio fluorido CaF _{2 struktūra} . Mėlyna: kalcis; Geltonas fluoras. Claudio Pistilli. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Nomenklatūra

Kalcio fluoridas

Savybės

Fizinė būklė

Bespalvė arba pilkšvai balta kieta medžiaga su kubine kristaline struktūra.

CaF ₂ kubinių kristalų struktūra . Benjah-bmm27. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Molekulinė masė

78,07 g / mol

Lydymosi temperatūra

1418 ºC

Virimo taškas

2533 ºC

Tankis

3,18 g / cm ³ esant 20 ° C temperatūrai.

Lūžio rodiklis

1.4328

Tirpumas

Netirpsta vandenyje 20 ° C temperatūroje. Beveik netirpsta esant 25 ° C: 0,002 g / 100 ml vandens. Silpnai tirpsta rūgštyse.

Cheminės savybės

Jo oksiduojančios arba redukuojančios savybės yra labai silpnos, tačiau šios reakcijos gali įvykti. Nors apskritai labai retais atvejais.

Jis yra inertiškas organinėms cheminėms medžiagoms ir daugeliui rūgščių, įskaitant HF vandenilio fluoridą. Jis lėtai tirpsta azoto rūgštyje HNO ₃ .

Tai nėra degi. Jis greitai nereaguoja su oru ar vandeniu.

Dėl mažo giminingumo vandeniui, net ir esant dideliam drėgmės procentui, jis neturi įtakos net iki mėnesio esant normaliai kambario temperatūrai.

Esant drėgmei, jo kristalų sienos lėtai tirpsta aukštesnėje nei 600 ° C temperatūroje. Sausoje aplinkoje jį galima naudoti iki maždaug 1000 ° C temperatūros, nedarant reikšmingo poveikio.

Buvimas gamtoje

Kalcio fluoras CaF ₂ natūraliai randamas mineraliniame fluorite ar fluoro šparage.

Nors grynas CaF ₂ yra bespalvis, mineralinis fluoritas dažnai dažomas elektronų, įstrigusių kristalo struktūros „skylėse“.

Šis mineralas yra labai vertinamas dėl stiklinio blizgesio ir spalvų įvairovės (violetinė, mėlyna, žalia, geltona, bespalvė, ruda, rožinė, juoda ir rausvai oranžinė). Sakoma, kad jis yra „spalvingiausias mineralas pasaulyje“.

Fluoritas iš kasyklos Prancūzijoje. Tulūzos muziejus. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Fluoras (mėlyni kristalai) iš Milano gamtos muziejaus. Giovanni Dall'Orto. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Fluoras iš kasyklos Anglijoje. Didier Descouens. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Fluoritas iš kasyklos Prancūzijoje. Didier Descouens. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Fluoritas iš kasyklos JAV. Autorius: Jurema Oliveira. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Taip pat kauluose kalcio fluoro yra 0,2–0,65%, o dantų emalyje - 0,33–0,59%.

Programos

- gaunant fluoro junginius

Mineralinis fluoras CaF ₂ yra pagrindinis ar pagrindinis fluoro šaltinis visame pasaulyje. Tai yra žaliava beveik visiems fluoro junginiams paruošti.

Svarbiausias iš jų yra hidrofluoro rūgštis HF, iš kurios ruošiami kiti fluorinti junginiai. Fluorido jonas F ^- išsiskiria iš mineralo, reaguojant su koncentruota sieros rūgštimi H ₂ SO ₄ :

CaF ₂ (kietos medžiagos) + H ₂ SO ₄ (skystas) → CaSO ₄ (kietos medžiagos) + 2 HF (dujos)

- Prižiūrint dantis

CaF ₂ kalcio fluoridas yra ertmių prevencijos agentas. Jis naudojamas šiam tikslui fluorinti geriamąjį vandenį (vandenį, kurį galima gerti).

Be to, įrodyta , kad nedidelė dantų pastos ir burnos skalavimo skysčių F ^- fluorido koncentracija (maždaug 0,1 milijono dalių milijonui) daro didelį teigiamą poveikį ėduonies profilaktikai.

Kalcio fluoras padeda išvengti ertmių. Autorius: Annalize Batista. Šaltinis: „Pixabay“.

CaF nanodalelės

Nors fluorai naudojami dantų pastoje ir skalaujant, maža kalcio (Ca) koncentracija seilėse reiškia, kad CaF ₂ nuosėdos ant dantų nesusidaro kuo veiksmingiau.

Štai kodėl buvo sugalvotas būdas gauti CaF ₂ miltelius kaip nanodaleles.

Tam naudojamas purškimo džiovintuvas (iš anglų k. „Spray-džiovintuvas“), kuriame du tirpalai (vienas iš kalcio hidroksido Ca (OH) ₂ ir vienas iš amonio fluorido NH ₄ F) yra sumaišomi, kol jie purškiami kameroje su srautu karšto oro.

Tada įvyksta tokia reakcija:

Ca (OH) ₂ + NH ₄ F → CaF ₂ (kietos medžiagos) + NH ₄ OH

NH ₄ OH lakios kaip NH ₃ ir H ₂ O ir CaF ₂ nanodalelės lieka .

Jie pasižymi dideliu reaktyvumu ir didesniu tirpumu, todėl jie yra veiksmingesni dantų remineralizacijai ir kaip priešvėžiniai preparatai.

- Optinės įrangos lęšiuose

Kalcio fluoras naudojamas optiniams elementams, tokiems kaip infraraudonųjų ir ultravioletinių (UV) šviesos spektrofotometrų prizmės ir langai, statyti.

Šie įtaisai leidžia mums išmatuoti šviesos kiekį, kurį medžiaga sugeria, kai ji praeina pro ją.

CaF ₂ yra skaidrus tokiuose šviesos spektro rajonuose, jo lūžio rodiklis yra labai žemas ir įgalina efektyvesnę skiriamąją gebą nei NaCl 1500–4000 cm ^{– 1} diapazone .

Dėl savo cheminio stabilumo jis gali atlaikyti nepalankias sąlygas, todėl CaF ₂ optiniai elementai nėra užpulta. Jis taip pat turi aukštą kietumą.

Kamerose

Kai kurie fotoaparatų gamintojai naudoja dirbtinai kristalizuotus CaF ₂ objektyvus, kad sumažintų šviesos sklaidą ir pasiektų puikų spalvų iškraipymo pataisą.

Kai kurie fotoaparatai turi kalcio fluorido CaF ₂ objektyvus, kad sumažintų spalvų iškraipymus. Billas Ebbesenas. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

- Metalurgijos pramonėje

CaF ₂ yra naudojamas kaip kintantis agentas metalurgijos pramonėje, nes jis yra vandenyje netirpus kalcio šaltinis, todėl yra veiksmingas deguoniui jautrioje aplinkoje.

Jis naudojamas skystos geležies ir plieno lydymui ir perdirbimui. Tai pagrįsta tuo, kad jo lydymosi temperatūra yra panaši kaip geležies, taip pat tai, kad jis gali ištirpinti oksidus ir metalus.

- radioaktyvumo ar pavojingos radiacijos detektoriuose

CaF ₂ yra termoliuminescencinė medžiaga. Tai reiškia, kad jis gali absorbuoti radiaciją savo kristalinės struktūros elektronuose ir vėliau, kaitinant, išlaisvinti ją šviesos pavidalu.

Šią skleidžiamą šviesą galima išmatuoti elektriniu signalu. Šis signalas yra proporcingas gaunamos medžiagos radiacijos kiekiui. Tai reiškia, kad kuo didesnis spinduliuotės kiekis, tuo daugiau šviesos bus skleidžiama po kaitinimo.

Štai kodėl CaF ₂ yra naudojamas vadinamuosiuose asmeniniuose dozimetruose, kuriuos naudoja žmonės, kurie yra veikiami pavojingos radiacijos ir nori žinoti, kiek radiacijos jie gavo per tam tikrą laiką.

- kitoms reikmėms

- Jis naudojamas kaip katalizatorius atliekant chemines dehidratacijos ir dehidrogenavimo reakcijas organinių junginių sintezei.

- Jis naudojamas šarminiuose suvirinimo elektroduose. Išgaunamas stipresnis suvirinimas nei naudojant rūgščius elektrodus. Šie elektrodai yra naudingi gaminant laivus ir aukšto slėgio plieninius indus.

- Kaip labai mažas maisto papildas (ppm arba milijono dalimis).

Žmogaus suvirinimas. CaF ₂ kalcio fluorido elektrodai sudaro stipresnius suvirinimo siūlus. William M. Plate Jr .. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Nuorodos

1. Pirmoradian, M. ir Hooshmand, T. (2019). Dantų nanokompozitų, kurių pagrindą sudaro derva, relineralizacija ir antibakterinės galimybės. Kalcio fluorido (CaF ₂ ) sintezė ir apibūdinimas . Nanokompozitinių medžiagų pritaikymas odontologijoje. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
2. JAV nacionalinė medicinos biblioteka. (2019 m.). Kalcio fluoridas. Atkurta iš pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Weman, K. (2012). Neautomatinis metalo lanko (MMA) suvirinimas dengtais elektrodais. Suvirinimo procesų vadove (antrasis leidimas). Atgauta iš „sciencedirect.com“.
4. Hanning, M. ir Hanning, C. (2013). Nanobiomaterijos profilaktinėje odontologijoje. Nanosizuotas kalcio fluoridas. In Nanobiomaterials in Clinical Dentistry. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
5. Roppas, RC (2013). 17 grupė (H, F, Cl, Br, I) Šarminių žemės junginių. Kalcio fluoras. Šarminių žemės junginių enciklopedijoje. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
6. Cotton, F. Albert ir Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pažangi neorganinė chemija. Ketvirtasis leidimas. Johnas Wiley ir sūnūs.
7. Valkovičius, V. (2000). Radioaktyvumo matavimai. Radioaktyvumas aplinkoje. Termoliuminescenciniai detektoriai (TLD). Atgauta iš „sciencedirect.com“.