Calciumfluorid

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 5. februar 2019; checks kræver 12 redigeringer .

calciumfluorid

Generel

Systematisk
navn

calciumfluorid

Traditionelle navne

Calciumfluorid, calciumdifluorid, flusspat, fluorit

Chem. formel

CaF2 _

Rotte. formel

CaF2 _

Fysiske egenskaber

Stat

hvidt krystallinsk stof (enkeltkrystaller er gennemsigtige)

Molar masse

78,07 g/ mol

Massefylde

3,18 g/cm³

Termiske egenskaber

Temperatur

• smeltning

1418°C

• kogning

2533°C

• blinker

ikke brændbar °C

Mol. Varmekapacitet

67,03 J/(mol K)

Entalpi

• uddannelse

-1221 kJ/mol

Specifik fusionsvarme

30 J/kg

Kemiske egenskaber

Syredissociationskonstant

pK_{a}

Opløselighed

• i vand

(18°C) 0,0015 g/100 ml

(20 °C) 0,0016 g/100 ml

• i acetone

uopløselige

Optiske egenskaber

Brydningsindeks

1,4328

Struktur

Krystal struktur

kubisk krystalstruktur

Klassifikation

232-188-7

[Ca+2].[F-].[F-]

InChI=1S/Ca.2FH/h;2*1H/q+2;;/p-2WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L

RTECS

EW1760000

CHEBI

Sikkerhed

(oral, rotter) 4250 mg/kg

NFPA 704

0 0 0

Data er baseret på standardbetingelser (25 °C, 100 kPa), medmindre andet er angivet.

Mediefiler på Wikimedia Commons

Calciumfluorid (fluorit, flusspat, calciumdifluorid, calciumdifluorid) er en uorganisk binær ionisk kemisk forbindelse . Kemisk formel CaF 2 .

Fysiske egenskaber

Farveløse diamagnetiske krystaller (hvide, når de knuses). Op til en temperatur på 1151 ° C er der α-CaF 2 med et kubisk gitter ( a = 0,54626 nm, z = 4, rumgruppe Fm3m), over 1151 ° C - en uordnet modifikation af det tetragonale system , smeltepunktet af denne modifikation er 1418 ° C.

Dårligt opløseligt i vand (16 mg/l ved 18 °C).

Henter

I naturen findes CaF 2 i form af mineralet fluorit ( flusspat ), som indeholder op til 90-95 % CaF 2 og 3,5-8 % SiO 2 . Det er et sprødt og blødt mineral med stor variation i farve: farveløs, hvid, gul, orange, rød, brun, grøn, grønlig-blå, violet-blå, grå, lilla, blålig-sort, pink og crimson. Farven er forbundet med urenheder af klor, jern, uran, defekter i krystalstrukturen, som reagerer meget subtilt på opvarmning. Det er den vigtigste kilde til fluor i verden. Verdensproduktion ~4,5 millioner tons/år (1983).

Under laboratorieforhold fremstilles calciumfluorid normalt af calciumcarbonat og flussyre:

{\mathsf {CaCO_{3}+2HF{\xrightarrow {}}CaF_{2}\downarrow +CO_{2}\uparrow +H_{2}O))

Af rent teoretisk interesse er metoden til at opnå direkte fra simple stoffer:

{\displaystyle {\mathsf {Ca+F_{2}{\xrightarrow {}}CaF_{2))))

Fortyndet flussyre reagerer med calciumoxid:

{\mathsf {CaO+2HF{\xrightarrow {}}CaF_{2}\downarrow +H_{2}O}}

Calciumfluorid kan opnås ved udvekslingsreaktioner, for eksempel:

{\mathsf {CaCl_{2}+2NH_{4}F{\xrightarrow {}}CaF_{2}\downarrow +2NH_{4}Cl}}

Kemiske egenskaber

Calciumfluorid er kemisk relativt passivt. Hydrolyseret ved høj temperatur

{\mathsf {CaF_{2}+H_{2}O{\xrightarrow {800^{o}C}}CaO+2HF}}

{\mathsf {CaF_{2}+H_{2}O+SiO_{2}{\xrightarrow {1450^{o}C}}CaSiO_{3}+2HF}}

Nedbrydes med koncentreret svovlsyre , som anvendes i industrien til fremstilling af HF:

{\mathsf {CaF_{2}+H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {130-200^{o}C}}CaSO_{4}+2HF\uparrow }}

Med et overskud af HF danner det et komplekst krystallinsk hydrat:

{\mathsf {CaF_{2}+2HF+6H_{2}O{\xrightarrow {}}Ca(HF_{2})_{2}\cdot 6H_{2}O\downarrow }}

Ved en temperatur på 600-700 ° C reagerer lithiumfluorid med calciumoxid , hvilket giver lithiumoxid og calciumfluorid ved udgangen:

{\mathsf {2LiF+CaO{\xrightarrow {600-700^{o}C}}CaF_{2}+Li_{2}O}}

Lithiumfluorid reagerer med en mættet opløsning af calciumhydroxid og danner lithiumhydroxid og calciumfluorid:

{\mathsf {2LiF+Ca(OH)_{2}{\xrightarrow {}}CaF_{2}+2LiOH}}

Ansøgning

Calciumfluorid er hovedkilden til fluor og dets forbindelser. Siden slutningen af 1990'erne er der udvundet ~5 millioner tons af dette stof om året.

Calciumfluorid er en komponent i metallurgiske flusmidler, specielle glas, emaljer, keramik, optiske og lasermaterialer. Det bruges også som flusmiddel ved smeltning og forarbejdning af flydende jern og stål .

I laboratoriet er calciumfluorid i vid udstrækning brugt som et optisk materiale til infrarød og ultraviolet stråling, såvel som et materiale med ekstremt lavt brydningsindeks . I de tidlige år af det 21. århundrede faldt markedsprisen på calciumfluorid, og mange store fabrikker blev lukket. Canon og andre producenter bruger syntetisk dyrkede calciumfluorid-krystaller som komponenter i linser for at reducere spredt lys.

Det bruges i tandplejen til dyb fluorering - mætning af tandens hårde væv med mineralske forbindelser, ved at behandle (rense, tørre tanden med en luftstråle og påføre) beskadigede områder. På grund af dette øges den terapeutiske effekt i sammenligning med brugen af fluorlakker med 100 gange.

Fremragende mekaniske, tekniske og operationelle egenskaber, kombineret med gennemsigtighed i et bredt spektralområde, høj optisk ensartethed, høj strålingsmodstand, tillader brugen af calciumfluorid optiske enkeltkrystaller i:

mikroskopi ,
Kvante- og effektoptik , _
infrarød teknologi,
Spektrofotometri ,
Fourier spektroskopi,
røntgenteknologi,
rumteknologi ,
Astronomi ,
Holografi .

Enkeltkrystaller bruges til at lave vinduer, prismer, linser og andre optiske dele, der opererer i det ultraviolette til infrarøde område . Optiske dele lavet af calciumfluorid bruges uden beskyttende belægninger. [en]

Fare for anvendelse

Calciumfluorid anses for relativt harmløst på grund af dets lave opløselighed i vand. Situationen er den samme med BaSO4 , hvor toksiciteten , der normalt er forbundet med Ba2 + , opvejes af den meget lave opløselighed af sulfat .

Ultratynde film

Tynde krystallinske CaF 2 -film med en tykkelse på flere nanometer anvendes som barrierelag i faste strukturer, herunder resonante tunneldioder (silicium eller cadmiumfluorid anvendes til brønden ) [2] . Derudover overvejes muligheder for at bruge sådanne film i felteffekttransistorer med en isoleret gate af forskellige arkitekturer [3] i stedet for SiO 2 - materialet, der er traditionelt til mikroelektronik og høj-k- oxider.

I dette tilfælde dyrkes fluoridlag ved molekylær stråleepitaksi på krystallinske siliciumsubstrater [2] [3] ; høj kvalitet er sikret på grund af tætheden af gitterkonstanterne for Si og CaF 2 .