Calciumfluoride (CaF2) structuur, eigenschappen, gebruik

4179
Philip Kelley

De calciumfluoride Het is een anorganische vaste stof gevormd door één calciumatoom (Ca) en twee fluoratomen (F). De chemische formule is CaFtwee en het is een kristallijne grijsachtig witte vaste stof.

In de natuur komt het voor in het mineraal fluoriet of vloeispaat. Het komt van nature voor in botten en tanden. Het mineraal fluoriet is de belangrijkste bron die wordt gebruikt om andere fluorverbindingen te verkrijgen.

CaF calciumfluoridetwee solide. w: Gebruiker: Walkerma in juni 2005. Bron: Wikimedia Commons.

Bovendien is de CaFtwee Het wordt gebruikt om gaatjes in tanden te voorkomen, dus het wordt toegevoegd aan materialen die tandartsen gebruiken om ze te genezen. In feite wordt calciumfluoride ook toegevoegd aan drinkwater (water dat kan worden gedronken) zodat de bevolking er baat bij heeft het in te nemen en hun tanden te poetsen..

De CaFtwee Het wordt gebruikt in de vorm van grote kristallen in optische apparatuur en camera's. Het wordt ook gebruikt in kleine apparaten die worden gebruikt om te detecteren hoeveel een persoon is blootgesteld aan radioactiviteit.

Artikel index

  • 1 Structuur
  • 2 Nomenclatuur
  • 3 Eigenschappen
    • 3.1 Fysieke toestand
    • 3.2 Molecuulgewicht
    • 3.3 Smeltpunt
    • 3.4 Kookpunt
    • 3.5 Dichtheid
    • 3.6 Brekingsindex
    • 3.7 Oplosbaarheid
    • 3.8 Chemische eigenschappen
  • 4 Aanwezigheid in de natuur
  • 5 toepassingen
    • 5.1 - Bij het verkrijgen van fluorverbindingen
    • 5.2 - Bij de verzorging van tanden
    • 5.3 - In lenzen voor optische apparatuur
    • 5.4 - In de metallurgische industrie
    • 5.5 - In detectoren van radioactiviteit of gevaarlijke straling
    • 5.6 - Andere toepassingen
  • 6 referenties

Structuur

CaF calciumfluoridetwee is een ionische verbinding gevormd door een calciumkation Catwee+ en twee fluoride-anionen F-. Sommige informatiebronnen geven echter aan dat hun links een bepaald covalent karakter hebben.

Structuur van calciumfluoride CaFtwee. Blauw: calcium; Geel fluor. Claudio Pistilli [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]. Bron: Wikimedia Commons.

Nomenclatuur

Calciumfluoride

Eigendommen

Fysieke toestand

Kleurloze tot grijswitte vaste stof met kubische kristalstructuur.

Kubieke kristalstructuur van CaFtwee. Benjah-bmm27 [Openbaar domein]. Bron: Wikimedia Commons.

Molecuulgewicht

78,07 g / mol

Smeltpunt

1418 ºC

Kookpunt

2533 ºC

Dichtheid

3,18 g / cm3 bij 20 ° C.

Brekingsindex

1.4328

Oplosbaarheid

Het is bij 20 ° C onoplosbaar in water. Bijna onoplosbaar bij 25 ° C: 0,002 g / 100 ml water. Enigszins oplosbaar in zuren.

Chemische eigenschappen

De oxiderende of reducerende eigenschappen zijn erg zwak, maar deze reacties kunnen optreden. Hoewel, in het algemeen, in zeer weinig gevallen.

Het is inert voor organische chemicaliën en veel zuren, waaronder HF fluorwaterstofzuur. Lost langzaam op in salpeterzuur HNO3.

Het is niet brandbaar. Reageert niet snel met lucht of water.

Vanwege de lage affiniteit voor water, zelfs als het wordt blootgesteld aan een hoge vochtigheidsgraad, heeft het geen invloed op het zelfs tot een maand bij normale kamertemperatuur..

In aanwezigheid van vocht lossen de wanden van de kristallen langzaam op bij temperaturen boven 600 ° C. In droge omgevingen kan het zonder noemenswaardige beïnvloeding tot ongeveer 1000 ° C worden gebruikt.

Aanwezigheid in de natuur

CaF calciumfluoridetwee komt van nature voor in het mineraal fluoriet of vloeispaat.

Hoewel de CaFtwee puur is kleurloos het mineraal fluoriet, het wordt vaak gekleurd door de aanwezigheid van elektronen die vastzitten in de "gaten" van de kristallijne structuur.

Dit mineraal wordt zeer gewaardeerd om zijn glazige glans en verscheidenheid aan kleuren (paars, blauw, groen, geel, kleurloos, bruin, roze, zwart en roodachtig oranje). Er wordt gezegd dat het "het meest gekleurde mineraal ter wereld" is.

Fluoriet uit een mijn in Frankrijk. Muséum de Toulouse [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]. Bron: Wikimedia Commons.
Fluoriet (blauwe kristallen) uit het natuurmuseum van Milaan. Giovanni Dall'Orto [CC BY-SA 2.5 it (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5/it/deed.en)]. Bron: Wikimedia Commons.
Fluoriet uit een mijn in Engeland. Didier Descouens [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]. Bron: Wikimedia Commons.
Fluoriet uit een mijn in Frankrijk. Didier Descouens [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]. Bron: Wikimedia Commons.

Fluoriet uit een mijn in de VS. Auteur: Jurema Oliveira. Bron: Wikimedia Commons.

Calciumfluoride wordt ook in de botten aangetroffen in hoeveelheden tussen 0,2 en 0,65%, en ook in het glazuur van de tanden in 0,33-0,59%..

Toepassingen

- Bij het verkrijgen van fluorverbindingen

Het mineraal fluoriet CaFtwee Het is wereldwijd de belangrijkste of grootste bron van fluor. Het is de grondstof om bijna alle fluorverbindingen te bereiden.

De belangrijkste hiervan is fluorwaterstofzuur HF, waaruit de andere gefluoreerde verbindingen worden bereid. Het fluoride-ion F- vrijkomt uit het mineraal door het te laten reageren met geconcentreerd zwavelzuur HtweeSW4

CaFtwee (vast) + HtweeSW4 (vloeistof) → CaSO4 (vast) + 2 HF (gas)

- Bij de verzorging van tanden

CaF calciumfluoridetwee het is een middel ter voorkoming van gaatjes. Het wordt gebruikt om drinkwater (drinkbaar water) voor dit doel te fluorideren.

Bovendien zijn de lage concentraties fluoride F- (in de orde van 0,1 delen per miljoen) gebruikt in tandpasta's en mondwater hebben een diepgaand positief effect op gaatjes preventieve tandheelkundige zorg.

Calciumfluoride helpt bij het voorkomen van gaatjes. Auteur: Annalise Batista. Bron: Pixabay.

CaF-nanodeeltjestwee effectiever

Hoewel fluoriden worden gebruikt in tandpasta's en spoelingen, betekent de lage concentratie calcium (Ca) in het speeksel dat er geen CaF-afzettingen worden gevormd.twee op de tanden zo effectief mogelijk.

Daarom is er een manier bedacht om CaF-poeder te verkrijgen.twee als nanodeeltjes.

Hiervoor wordt een sproeidroger gebruikt (uit het Engels sproeidroger) waar twee oplossingen (een van calciumhydroxide Ca (OH)twee en een van ammoniumfluoride NH4F) worden gemengd terwijl ze worden gesproeid in een kamer met hete luchtstroom.

Dan treedt de volgende reactie op:

Ca (OH)twee + NH4F → CaFtwee (vast) + NH4Oh

NH4OH vluchtig als NH3 en HtweeOf en de CaF-nanodeeltjes blijventwee.

Deze hebben een hoge reactiviteit en een grotere oplosbaarheid, waardoor ze effectiever zijn voor het remineraliseren van tanden en als anticaries.

- In lenzen voor optische apparatuur

Calciumfluoride wordt gebruikt om optische elementen te bouwen, zoals de prisma's en vensters van infrarood- en ultraviolet (UV) lichtspectrofotometers..

Met deze apparaten kunnen we de hoeveelheid licht meten die door een materiaal wordt geabsorbeerd wanneer het erdoorheen gaat.

De CaFtwee het is transparant in deze gebieden van het lichtspectrum, heeft een extreem lage brekingsindex en maakt een efficiëntere resolutie mogelijk dan NaCl in het bereik van 1500-4000 cm.-1.

Dankzij zijn chemische stabiliteit is het bestand tegen ongunstige omstandigheden, daarom zijn optische CaF-elemententwee ze worden niet aangevallen. Het heeft ook een hoge hardheid.

In camera's

Sommige camerafabrikanten gebruiken CaF-lenzentwee kunstmatig gekristalliseerd om lichtverstrooiing te verminderen en een uitstekende correctie van kleurvervorming te bereiken.

Sommige camera's hebben CaF-lenzen van calciumfluoridetwee om kleurvervorming te verminderen. Bill Ebbesen [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)]. Bron: Wikimedia Commons.

- In de metallurgische industrie

De CaFtwee Het wordt gebruikt als vloeimiddel in de metallurgische industrie, omdat het een bron is van in water onoplosbaar calcium en daarom effectief is in toepassingen die gevoelig zijn voor zuurstof..

Het wordt gebruikt om ijzer en staal in vloeibare vorm te smelten en te verwerken. Dit is gebaseerd op het feit dat het een smeltpunt heeft dat vergelijkbaar is met dat van ijzer en ook dat het oxiden en metalen kan oplossen..

- In detectoren van radioactiviteit of gevaarlijke straling

De CaFtwee het is een thermoluminescerend materiaal. Dit betekent dat het straling in de elektronen van zijn kristallijne structuur kan absorberen en later, bij verhitting, kan afgeven in de vorm van licht..

Dit uitgestraalde licht kan worden gemeten met een elektrisch signaal. Dit signaal is evenredig met de hoeveelheid straling die het materiaal ontvangt. Het betekent dat hoe meer straling wordt ontvangen, hoe groter de hoeveelheid licht is die het zal uitstralen na te zijn verwarmd..

Om deze reden is de CaFtwee Het wordt gebruikt in zogenaamde persoonsdosimeters, die worden gebruikt door mensen die aan gevaarlijke straling worden blootgesteld en willen weten hoeveel straling zij in een bepaalde tijd hebben ontvangen..

- Andere gebruiken

- Het wordt gebruikt als katalysator bij dehydratatie- en dehydrogeneringschemische reacties voor de synthese van organische verbindingen.

- Het wordt gebruikt in alkalische laselektroden. Er wordt een sterkere las verkregen dan met zuurelektroden. Deze elektroden zijn nuttig bij de fabricage van schepen en stalen hogedrukvaten..

- Als voedingssupplement in extreem kleine hoeveelheden (ppm of delen per miljoen).

Man lassen. CaF calciumfluoride-elektrodentwee vorm sterkere lassen. William M. Plate Jr. [Openbaar domein]. Bron: Wikimedia Commons.

Referenties

  1. Pirmoradian, M. en Hooshmand, T. (2019). Remineralisatie en antibacteriële eigenschappen van op hars gebaseerde tandheelkundige nanocomposieten. Synthese en karakterisering van calciumfluoride (CaFtwee​In toepassingen van nanocomposietmaterialen in de tandheelkunde. Opgehaald van sciencedirect.com.
  2. ONS. Nationale bibliotheek van geneeskunde. (2019). Calciumfluoride. Opgehaald van pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  3. Weman, K. (2012). Handmatig metaalbooglassen (MMA) met gecoate elektroden. In Welding Processes Handbook (Second Edition). Opgehaald van sciencedirect.com.
  4. Hanning, M. en Hanning, C. (2013). Nanobiomaterialen in preventieve tandheelkunde. Nanogrootte calciumfluoride. In Nanobiomaterials in Clinical Dentistry. Opgehaald van sciencedirect.com.
  5. Ropp, R.C. (2013). Groep 17 (H, F, Cl, Br, I) alkalische aardeverbindingen. Calciumfluoride. In Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Opgehaald van sciencedirect.com.
  6. Cotton, F. Albert en Wilkinson, Geoffrey. (1980). Geavanceerde anorganische chemie. Vierde druk. John Wiley & Sons.
  7. Valkovic, V. (2000). Metingen van radioactiviteit. In radioactiviteit in het milieu. Thermoluminescente detectoren (TLD's). Opgehaald van sciencedirect.com.

Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.