KALTSYUM FLUORIDE (CAF2): ISTRAKTURA, MGA KATANGIAN, GINAGAMIT - PISIKAL - 2025

Ang calcium fluoride ay isang hindi anorganikong solid na binubuo ng isang calcium atom (Ca) at dalawang fluorine atoms (F). Ang formula ng kemikal nito ay CaF ₂ at ito ay isang mala-kristal na kulay-abo-puting solid.

Sa kalikasan ito ay matatagpuan sa mineral fluorite o fluorspar. Ito ay umiiral nang likas sa mga buto at ngipin. Ang mineral fluorite ay ang pangunahing mapagkukunan na ginamit upang makakuha ng iba pang mga compound ng fluorine.

Solid CaF ₂ calcium fluoride . w: Gumagamit: Walkerma noong Hunyo 2005. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Bilang karagdagan, ang CaF ₂ ay ginagamit upang maiwasan ang pagkabulok ng ngipin, kung kaya't idinagdag ito sa mga materyales na ginagamit ng mga dentista upang pagalingin sila. Sa katunayan, ang calcium fluoride ay idinagdag din sa pag-inom ng tubig (inuming tubig) upang ang populasyon ay makikinabang mula sa pag-inom nito at pagsipilyo ng kanilang mga ngipin.

Ang CaF ₂ ay ginagamit sa anyo ng mga malalaking kristal sa mga optical na kagamitan at camera. Ginagamit din ito sa mga maliliit na aparato na ginagamit upang makita kung gaano kalaki ang isang tao na na-expose sa radioactivity.

Istraktura

Ang calciumium fluoride CaF ₂ ay isang ionic compound na nabuo ng isang calcium Ca ²⁺ cation at dalawang fluoride F ^- anion . Gayunpaman, ang ilang mga mapagkukunan ng impormasyon ay nagpapahiwatig na ang kanilang mga link ay may isang tiyak na covalent character.

Istraktura ng calcium fluoride CaF ₂ . Asul: calcium; Dilaw na fluorine. Claudio Pistilli. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Pangngalan

Kaltsyum fluoride

Ari-arian

Pisikal na estado

Walang kulay sa greyish-puting solid na may kubiko na kristal na istraktura.

Cubic crystal na istraktura ng CaF ₂ . Benjah-bmm27. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Ang bigat ng molekular

78.07 g / mol

Temperatura ng pagkatunaw

1418 ºC

Punto ng pag-kulo

2533 ºC

Density

3.18 g / cm ³ sa 20 ° C.

Refractive index

1.4328

Solubility

Ito ay hindi matutunaw sa tubig sa 20 ° C. Halos hindi matutunaw sa 25 ° C: 0.002 g / 100 mL ng tubig. Bahagyang natutunaw sa mga acid.

Mga katangian ng kemikal

Ang oxidizing o pagbabawas ng mga katangian ay napaka mahina, gayunpaman ang mga reaksyong ito ay maaaring mangyari. Bagaman, sa pangkalahatan, sa napakakaunting mga kaso.

Ito ay inert sa mga organikong kemikal at maraming mga acid, kabilang ang HF hydrofluoric acid. Mabagal ito sa nitrik acid HNO ₃ .

Hindi ito nasusunog. Hindi ito mabilis na gumanti sa hangin o tubig.

Dahil sa mababang pagkakaugnay nito para sa tubig, kahit na nakalantad sa isang mataas na porsyento ng kahalumigmigan, hindi ito nakakaapekto kahit na hanggang sa isang buwan sa normal na temperatura ng silid.

Sa pagkakaroon ng kahalumigmigan ang mga dingding ng mga kristal nito ay unti-unting natutunaw sa temperatura sa itaas ng 600 ° C. Sa mga dry environment maaari itong magamit ng halos 1000 ° C nang hindi naaapektuhan ng apresyante.

Pagharap sa kalikasan

Ang kaltsyum fluoride CaF ₂ ay natagpuan nang natural sa mineral fluorite o fluorspar.

Bagaman ang purong CaF ₂ ay walang kulay, ang mineral fluorite ay madalas na kulay sa pamamagitan ng pagkakaroon ng mga electron na nakulong sa "mga butas" sa istraktura ng kristal.

Ang mineral na ito ay lubos na pinapahalagahan para sa makintab na ningning at iba't ibang kulay (lila, asul, berde, dilaw, walang kulay, kayumanggi, rosas, itim, at mapula-pula na kulay kahel). Sinasabing "ang pinaka may kulay na mineral sa buong mundo."

Fluorite mula sa isang minahan sa Pransya. Muséum de Toulouse. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Ang Fluorite (asul na mga kristal) mula sa Likas na Museyo ng Milan. Giovanni Dall'Orto. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Fluorite mula sa isang minahan sa Inglatera. Didier Descouens. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Fluorite mula sa isang minahan sa Pransya. Didier Descouens. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Fluorite mula sa isang minahan sa USA. May-akda: Jurema Oliveira. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Ang kaltsyum fluoride ay matatagpuan din sa mga buto sa dami sa pagitan ng 0.2 at 0.65%, at din sa enamel ng ngipin sa 0.33-0.59%.

Aplikasyon

- Sa pagkuha ng mga fluorine compound

Ang mineral fluorite CaF ₂ ay ang pangunahing o karamihan na mapagkukunan ng fluorine sa buong mundo. Ito ang hilaw na materyal para sa paghahanda ng halos lahat ng mga compound ng fluorine.

Ang pinakamahalaga sa mga ito ay hydrofluoric acid HF, mula sa kung saan ang iba pang mga fluorinated compound ay inihanda. Ang fluoride ion F ^- ay pinakawalan mula sa mineral sa pamamagitan ng pag-reaksyon nito sa puro sulpuriko acid H ₂ KAYA ₄ :

CaF ₂ (solid) + H ₂ KAYA ₄ (likido) → CaSO ₄ (solid) + 2 HF (gas)

- Sa pangangalaga ng mga ngipin

Ang CaF ₂ calcium fluoride ay isang ahente para sa pag-iwas sa mga lukab. Ginagamit ito upang mag-fluoridate ng inuming tubig (tubig na maaaring lasing) para sa hangaring ito.

Bilang karagdagan, ang mababang konsentrasyon ng F ^- fluoride (sa pagkakasunud-sunod ng 0.1 na bahagi bawat milyon) na ginamit sa mga toothpastes at mouthwashes ay ipinakita na magkaroon ng isang malubhang positibong epekto sa mga karies na maiwasan ang pangangalaga sa ngipin.

Ang sodium fluoride ay tumutulong sa pag-iwas sa mga lukab. May-akda: Gawin ang Batista. Pinagmulan: Pixabay.

Mga nanoparticle ng CaF

Bagaman ang mga fluoride ay ginagamit sa mga toothpastes at rinses, ang mababang konsentrasyon ng calcium (Ca) sa laway ay nangangahulugan na ang mga deposito ng CaF ₂ ay hindi nabuo sa ngipin nang epektibo hangga't maaari.

Iyon ang dahilan kung bakit nakuha ang isang paraan upang makakuha ng CaF _{2 na} pulbos habang ang mga nanoparticle ay naimbento .

Para dito, ang isang spray dryer (mula sa English spray-dryer) ay ginagamit kung saan ang dalawang solusyon (isa sa calcium hydroxide Ca (OH) ₂ at isa sa ammonium fluoride NH ₄ F) ay halo-halong habang sila ay sprayed sa isang silid na may daloy ng mainit na hangin.

Pagkatapos ang sumusunod na reaksyon ay nangyayari:

Ca (OH) ₂ + NH ₄ F → CaF ₂ (solid) + NH ₄ OH

Ang NH ₄ OH ay nagbabago habang ang NH ₃ at H ₂ O at ang nanufarticle ng CaF ₂ .

Mayroon silang mataas na reaktibo at higit na solubility, na ginagawang mas epektibo para sa remineralizing ngipin at bilang mga anticaries.

- Sa mga lente para sa mga optical na kagamitan

Ginagamit ang kaltsyum fluoride upang bumuo ng mga optical na elemento tulad ng mga prismo at bintana ng mga infrared at ultraviolet (UV) light spectrophotometer.

Pinapayagan kami ng mga aparatong ito na masukat ang dami ng ilaw na hinihigop ng isang materyal kapag pinasa ito.

Ang CaF ₂ ay malinaw sa mga nasabing rehiyon ng light spektrum, ay may isang refractive index na napakababa at nagbibigay-daan sa isang mas mahusay na resolusyon kaysa sa NaCl sa saklaw ng 1500-4000 cm ^{- 1} .

Salamat sa katatagan ng kemikal nito, maaari itong mapaglabanan ang mga masamang kondisyon, kaya ang mga optical na elemento ng CaF ₂ ay hindi inaatake. Mayroon din itong isang mataas na tigas.

Sa mga camera

Ang ilang mga tagagawa ng photographic camera ay gumagamit ng artipisyal na crystallized CaF ₂ lens upang mabawasan ang pagkalat ng ilaw at makamit ang mahusay na pagwawasto para sa pagbaluktot sa kulay.

Ang ilang mga camera ay may calcium fluoride CaF ₂ lens upang mabawasan ang pagbaluktot sa kulay. Bill Ebbesen. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

- Sa industriya ng metalurhiko

Ang CaF ₂ ay ginagamit bilang isang ahente ng fluxing sa industriya ng metalurhiko, dahil ito ay isang mapagkukunan ng calcium na hindi matutunaw sa tubig at sa gayon epektibo sa mga application na sensitibo sa oxygen.

Ginagamit ito upang matunaw at iproseso ang bakal at bakal sa likidong anyo. Ito ay batay sa katotohanan na ito ay may natutunaw na punto na katulad ng iron at din na maaari itong matunaw ang mga oxides at metal.

- Sa mga detektor ng radioactivity o mapanganib na radiation

Ang CaF ₂ ay isang thermoluminescent material. Nangangahulugan ito na maaari itong sumipsip ng radiation sa mga electron ng istraktura ng mala-kristal at kalaunan, kapag pinainit, ilalabas ito sa anyo ng ilaw.

Ang pinalabas na ilaw na ito ay maaaring masukat ng isang de-koryenteng signal. Ang signal na ito ay proporsyonal sa dami ng radiation na natanggap ng materyal. Nangangahulugan ito na mas malaki ang dami ng natanggap na radiation, mas malaki ang dami ng ilaw na lalabas pagkatapos mapainit.

Ito ang dahilan kung bakit ang CaF ₂ ay ginagamit sa mga tinatawag na personal na mga dosimeter, na ginagamit ng mga taong nahantad sa mapanganib na radiation at nais malaman kung gaano karaming radiation ang kanilang natanggap sa isang tagal ng panahon.

- Iba pang mga gamit

- Ginagamit ito bilang isang katalista sa mga reaksyon ng kemikal ng pag-aalis ng tubig at pag-aalis ng tubig para sa pagbubuo ng mga organikong compound.

- Ginagamit ito sa mga electrodes ng alkalina na alkalina. Ang isang mas malakas na weld ay nakuha kaysa sa mga electrodes ng acid. Ang mga electrodes na ito ay kapaki-pakinabang sa paggawa ng mga barko at mga high vessel na bakal na presyon.

- Bilang suplemento sa pandiyeta sa sobrang mababang halaga (ppm o mga bahagi bawat milyon).

Man welding. Ang CaF ₂ calcium fluoride electrodes ay bumubuo ng mas malakas na mga weld. William M. Plate Jr .. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Mga Sanggunian

1. Pirmoradian, M. at Hooshmand, T. (2019). Remineralization at mga antibacterial na kakayahan ng mga dental nanocomposites na batay sa dagta. Sintesis at pagkilala sa calcium fluoride (CaF ₂ ). Sa Mga Aplikasyon ng Mga Materyales ng Nanocomposite sa Dentistry. Nabawi mula sa sciencedirect.com.
2. US National Library of Medicine. (2019). Kaltsyum fluoride. Nabawi mula sa pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Weman, K. (2012). Manu-manong metal arc (MMA) hinang na may coated electrodes. Sa Handbook ng Mga Proseso ng Welding (Second Edition). Nabawi mula sa sciencedirect.com.
4. Hanning, M. at Hanning, C. (2013). Nanobiomaterial sa Preventive Dentistry. Nanosized calcium fluoride. Sa Nanobiomaterial sa Clinical Dentistry. Nabawi mula sa sciencedirect.com.
5. Ropp, RC (2013). Pangkat 17 (H, F, Cl, Br, I) Mga Compound ng Alkaline Earth. Kaltsyum Fluoride. Sa Encyclopedia ng Alkaline Earth Compounds. Nabawi mula sa sciencedirect.com.
6. Cotton, F. Albert at Wilkinson, Geoffrey. (1980). Advanced na Diorganikong Chemistry. Pang-apat na Edisyon. John Wiley at Mga Anak.
7. Valkovic, V. (2000). Mga Pagsukat ng Radioactivity. Sa Radioactivity sa Kapaligiran. Thermoluminescent detector (TLD). Nabawi mula sa sciencedirect.com.