КАЛЦИЈУМ ФЛУОРИД (ЦАФ2): СТРУКТУРА, СВОЈСТВА, УПОТРЕБЕ - ФИЗИЧКИ - 2025

Калцијум флуорид је неорганска чврста састоји атом калцијума (Ца) и два атома флуора (Ф). Хемијска формула је ЦаФ ₂ и кристална је сивкасто-бела чврста супстанца.

У природи се налази у саставу минерала флуорита или флуорита. Природно постоји у костима и зубима. Минерал флуорит је главни извор који се користи за добијање других једињења флуора.

Чврсти ЦаФ ₂ калцијум флуорид . в: Корисник: Валкерма у јуну 2005. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Поред тога, ЦаФ ₂ се користи за спречавање пропадања зуба, због чега се додаје материјалима које стоматолози користе да би их излечили. У ствари, калцијум флуорид се такође додаје у воду за пиће (питку воду) тако да становништво има користи од тога да је пије и опере зубе.

ЦаФ ₂ се користи у облику великих кристала у оптичкој опреми и фотоапаратима. Такође се користи у малим уређајима који се користе за откривање колико је особа била изложена радиоактивности.

Структура

Калцијум флуорид ЦаФ ₂ је јонско једињење образовано од калцијума Ца ²⁺ катјона и два флуорида Ф ^- ањона . Међутим, неки извори информација указују на то да њихове везе имају одређени ковалентни карактер.

Структура калцијум-флуорида ЦаФ ₂ . Плава: калцијум; Жути флуор. Цлаудио Пистилли. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Номенклатура

Калцијум флуорид

Својства

Физичко стање

Безбојна до сивкасто-бела чврста супстанца с кубичном кристалном структуром.

Кубична кристална структура ЦаФ ₂ . Бењах-бмм27. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Молекуларна тежина

78,07 г / мол

Тачка топљења

1418 ºЦ

Тачка кључања

2533 ºЦ

Густина

3,18 г / цм ³ на 20 ° Ц.

Индекс преламања

1.4328

Растворљивост

Нерастворљив је у води на 20 ° Ц. Готово нерастворљив на 25 ° Ц: 0,002 г / 100 мл воде. Мало растворљиво у киселинама.

Хемијска својства

Оксидациона или редукциона својства су врло слаба, међутим могу се јавити ове реакције. Мада, генерално у врло малом броју случајева.

Нервозан је органским хемикалијама и многим киселинама, укључујући ХФ флуороводоничну киселину. Полако се раствара у азотној киселини ХНО ₃ .

Није запаљиво. Не реагује брзо са ваздухом или водом.

Због ниског афинитета према води, чак и ако је изложена великом проценту влаге, на нормалну собну температуру не утиче чак ни до месец дана.

У присуству влажности зидови његових кристала се полако растварају на температурама изнад 600 ° Ц. У сувим окружењима може се користити и до око 1000 ° Ц без значајног утицаја.

Присуство у природи

Калцијум флуорид ЦаФ ₂ се природно налази у минералном флуориту или флуорспару.

Иако чисто ЦаФ ₂ је безбојан, минерална флуорите често обојена присуством електрона заробљене у "рупе" од кристалне структуре.

Овај минерал је веома цењен због стакластог сјаја и разноликости боја (љубичаста, плава, зелена, жута, безбојна, смеђа, ружичаста, црна и црвенкасто наранџаста). Кажу да је "минерал са највише боја на свету."

Флуорит из рудника у Француској. Мусеум де Тоулоусе Извор: Викимедиа Цоммонс.

Флуорит (плави кристали) из Природног музеја Милана. Гиованни Далл'Орто. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Флуорит из рудника у Енглеској. Дидиер Десцоуенс. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Флуорит из рудника у Француској. Дидиер Десцоуенс. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Флуорит из рудника у САД-у. Аутор: Јурема Оливеира Извор: Викимедиа Цоммонс.

Калцијум флуорид се такође налази у костима у количинама између 0,2 и 0,65%, а такође у цаклини зуба у 0,33-0,59%.

Апликације

- При добијању једињења флуора

Минерал флуорит ЦаФ ₂ је основни или већински извор флуора у свету. То је сировина за припрему скоро свих једињења флуора.

Најважнија од њих је ХФ флуороводичне киселине из које се добијају остала флуорисана једињења. Флуор-јон Ф ^- ослобађа се из минерала реакцијом са концентрованом сумпорном киселином Х ₂ СО ₄ :

ЦаФ ₂ (крута) + Х ₂ СО ₄ (течна) → ЦаСО ₄ (крута) + 2 ХФ (гас)

- У нези зуба

ЦаФ ₂ калцијум флуорид је средство за спречавање каријеса. У ту сврху се користи за флуорирање питке воде (воде која се може пити).

Поред тога, показало се да ниске концентрације Ф ^- флуорида (реда од 0,1 дела по милиону) који се користе у пастама за зубе и средствима за испирање уста имају снажан позитиван ефекат у превенцији каријеса.

Калцијум флуорид помаже у спречавању каријеса. Аутор: Аннализе Батиста. Извор: Пикабаи.

ЦаФ наночестице

Иако флуориди се користе у пастама и испирања, ниска концентрација калцијума (Ца) у пљувачки средствима која ЦаФ ₂ депозити нису формиране на зубима што ефикасније.

Зато је начин да се добије ЦаФ ₂ прах као наночестице је осмишљен .

За то се користи спреј за сушење распршивача (из енглеског спреј за сушење) у коме се мешају две растворе (једна од калцијумовог хидроксида Ца (ОХ) ₂ и једна од амонијум-флуорида НХ ₄ Ф) док се распршују у комору са протоком врућег ваздуха.

Тада долази до следеће реакције:

Ца (ОХ) ₂ + НХ ₄ Ф → ЦаФ ₂ (добар) + НХ ₄ ОХ

НХ ₄ ОХ волатилизес као НХ ₃ и Х ₂ О и ЦАФ ₂ нанопартицлес остају .

Имају високу реактивност и већу растворљивост, што их чини ефикаснијим за реминерализацију зуба и као лекове против лечења.

- У сочивима за оптичку опрему

Калцијум флуорид се користи за изградњу оптичких елемената као што су призме и прозори инфрацрвеног и ултраљубичастог (УВ) светлосног спектрофотометра.

Ови уређаји нам омогућавају да измеримо количину светлости коју апсорбује материјал приликом проласка кроз њега.

ЦаФ ₂ је транспарентан у таквим областима светлосног спектра, има изузетно низак индекс лома и омогућава ефикаснију разлучивост од НаЦл у опсегу 1500-4000 цм ^{- 1} .

Захваљујући својој хемијској стабилности, може да издржи неповољне услове, па оптички елементи ЦаФ ₂ нису нападнути. Такође има високу тврдоћу.

У камерама

Неки произвођачи фотографских камера користе умјетно кристализиране ЦаФ ₂ сочива за смањење расипања свјетлости и постизање одличне корекције за изобличење боје.

Неке камере имају сочива ЦаФ ₂ са калцијум-флуоридом да умањују дисторзију у боји. Билл Еббесен. Извор: Викимедиа Цоммонс.

- У металуршкој индустрији

ЦаФ ₂ се користи као средство за стварање течности у металуршкој индустрији, јер је извор калцијума нерастворљивог у води и самим тим је ефикасан у апликацијама осетљивим на кисеоник.

Користи се за топљење и обраду гвожђа и челика у течном облику. То се заснива на чињеници да има талиште слично оном гвожђа и да може да раствара оксиде и метале.

- у детекторима радиоактивности или опасног зрачења

ЦаФ ₂ је термолуминесцентни материјал. То значи да може апсорбовати зрачење у електронима своје кристалне структуре и касније, загревањем, ослободити га у облику светлости.

Ова емитована светлост може се мерити електричним сигналом. Овај сигнал је пропорционалан количини зрачења примљеног материјала. То значи да што је већа количина зрачења која је примљена, већа је количина светлости коју ће емитирати након загревања.

Због тога се ЦаФ ₂ користи у такозваним личним дозиметрима, које користе људи који су изложени опасном зрачењу и желе да знају колико зрачења су примили у одређеном временском периоду.

- Остала употреба

- Користи се као катализатор у хемијским реакцијама дехидрације и дехидрогенације за синтезу органских једињења.

- Користи се у електродама за алкално заваривање. Добива се јачи завар него код киселинских електрода. Ове електроде су корисне у производњи бродова и челика високог притиска.

- Као додатак прехрани у изузетно малим количинама (ппм или дијеловима на милион).

Заваривање. ЦаФ ₂ електроде калцијум-флуорида формирају јаче заваре. Виллиам М. Плате Јр .. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Референце

1. Пирморадиан, М. и Хоосхманд, Т. (2019). Реминерализација и антибактеријске могућности зубних нанокомпозита на бази смоле. Синтеза и карактеризација калцијумовог флуорида (ЦаФ ₂ ). У примјенама нанокомпозитних материјала у стоматологији. Опоравак од сциенцедирецт.цом.
2. Америчка национална медицинска библиотека. (2019). Калцијум флуорид. Опоравак од пубцхем.нцби.нлм.них.гов.
3. Веман, К. (2012). Ручно метално лучно (ММА) заваривање с обложеним електродама. У Приручнику за заваривање процеса (друго издање). Опоравак од сциенцедирецт.цом.
4. Ханнинг, М. и Ханнинг, Ц. (2013). Нанобиоматеријали у превентивној стоматологији. Наносизовани калцијум флуорид. У Нанобиоматеријалима у клиничкој стоматологији. Опоравак од сциенцедирецт.цом.
5. Ропп, РЦ (2013). Скупина 17 (Х, Ф, Цл, Бр, И) алкална једињења земље. Калцијум флуорид. У Енциклопедији алкалних једињења Земље. Опоравак од сциенцедирецт.цом.
6. Цоттон, Ф. Алберт и Вилкинсон, Геоффреи. (1980). Напредна неорганска хемија. Четврто издање. Јохн Вилеи & Сонс.
7. Валковић, В. (2000). Мерења радиоактивности. У радиоактивности у околини. Термолуминесцентни детектори (ТЛД). Опоравак од сциенцедирецт.цом.