Struttura, proprietà, usi del fluoruro di calcio (CaF2)

Il fluoruro di calcio È un solido inorganico formato da un atomo di calcio (Ca) e due atomi di fluoro (F). La sua formula chimica è CaF_Due ed è un solido bianco-grigiastro cristallino.

In natura si trova nel minerale fluorite o fluorite. Esiste naturalmente nelle ossa e nei denti. La fluorite minerale è la principale fonte utilizzata per ottenere altri composti del fluoro.

Inoltre, il CaF_Due Viene utilizzato per la prevenzione delle carie nei denti, quindi viene aggiunto ai materiali utilizzati dai dentisti per curarle. Infatti, il fluoruro di calcio viene aggiunto anche all'acqua potabile (acqua che può essere bevuta) in modo che la popolazione tragga vantaggio dall'ingestione e dal lavarsi i denti..

Il CaF_Due Viene utilizzato sotto forma di grandi cristalli in apparecchiature ottiche e fotocamere. Viene anche utilizzato in piccoli dispositivi che vengono utilizzati per rilevare quanto una persona è stata esposta alla radioattività.

Indice articolo

• 1 Struttura
• 2 Nomenclatura
• 3 Proprietà
  • 3.1 Stato fisico
  • 3.2 Peso molecolare
  • 3.3 Punto di fusione
  • 3.4 Punto di ebollizione
  • 3.5 Densità
  • 3.6 Indice di rifrazione
  • 3.7 Solubilità
  • 3.8 Proprietà chimiche
• 4 Presenza in natura
• 5 Usi
  • 5.1 - Nell'ottenere composti del fluoro
  • 5.2 - Nella cura dei denti
  • 5.3 - Nelle lenti per apparecchiature ottiche
  • 5.4 - Nell'industria metallurgica
  • 5.5 - Nei rivelatori di radioattività o radiazioni pericolose
  • 5.6 - Altri usi
• 6 Riferimenti

Struttura

CaF fluoruro di calcio_Due è un composto ionico formato da un catione di calcio Ca^Due+ e due anioni fluoruro F^-. Tuttavia, alcune fonti di informazione indicano che i loro collegamenti hanno un certo carattere covalente.

Nomenclatura

Fluoruro di calcio

Proprietà

Stato fisico

Solido da incolore a bianco-grigiastro con struttura cristallina cubica.

Peso molecolare

78,07 g / mol

Punto di fusione

1418 ºC

Punto di ebollizione

2533 ºC

Densità

3,18 g / cm³ a 20 ° C.

Indice di rifrazione

1.4328

Solubilità

È insolubile in acqua a 20 ° C. Quasi insolubile a 25 ° C: 0,002 g / 100 mL di acqua. Leggermente solubile in acidi.

Proprietà chimiche

Le sue proprietà ossidanti o riducenti sono molto deboli, tuttavia possono verificarsi queste reazioni. Sebbene, in generale, in pochissimi casi.

È inerte alle sostanze chimiche organiche e a molti acidi, compreso l'acido fluoridrico HF. Si dissolve lentamente in acido nitrico HNO₃.

Non è infiammabile. Non reagisce rapidamente con aria o acqua.

A causa della sua bassa affinità per l'acqua, anche se esposto ad un'elevata percentuale di umidità, non lo intacca anche per un massimo di un mese a normale temperatura ambiente..

In presenza di umidità le pareti dei suoi cristalli si dissolvono lentamente a temperature superiori ai 600 ° C. In ambienti asciutti può essere utilizzato fino a circa 1000 ° C senza subire sensibili alterazioni.

Presenza in natura

CaF fluoruro di calcio_Due si trova naturalmente nel minerale fluorite o fluorite.

Sebbene il CaF_Due puro è incolore il minerale fluorite, spesso è colorato dalla presenza di elettroni intrappolati nei "buchi" della struttura cristallina.

Questo minerale è molto apprezzato per la sua lucentezza vitrea e la varietà di colori (viola, blu, verde, giallo, incolore, marrone, rosa, nero e arancio rossastro). Si dice che sia "il minerale più colorato del mondo".

Il fluoruro di calcio si trova anche nelle ossa in quantità comprese tra lo 0,2 e lo 0,65%, e anche nello smalto dei denti nello 0,33-0,59%.

Applicazioni

- Nell'ottenere composti del fluoro

Il minerale fluorite CaF_Due È la fonte fondamentale o maggioritaria di fluoro in tutto il mondo. È la materia prima per preparare quasi tutti i composti del fluoro.

Il più importante di questi è l'acido fluoridrico HF, dal quale vengono preparati gli altri composti fluorurati. Lo ione fluoruro F^- rilasciato dal minerale facendolo reagire con acido solforico concentrato H_DueSW₄:

CaF_Due (solido) + H._DueSW₄ (liquido) → CaSO₄ (solido) + 2 HF (gas)

- Nella cura dei denti

CaF fluoruro di calcio_Due è un agente per la prevenzione delle carie. Viene utilizzato per fluorare l'acqua potabile (acqua che può essere bevuta) per questo scopo.

Inoltre, le basse concentrazioni di fluoruro F^- (nell'ordine di 0,1 parti per milione) utilizzati in dentifrici e collutori hanno dimostrato di avere un profondo effetto positivo sulla cura dentale preventiva delle carie.

Nanoparticelle CaF_Due più efficace

Sebbene i fluoruri siano utilizzati nei dentifrici e nei risciacqui, la bassa concentrazione di calcio (Ca) nella saliva significa che i depositi di CaF non si formano._Due sui denti nel modo più efficace possibile.

Ecco perché è stato ideato un modo per ottenere la polvere di CaF._Due come nanoparticelle.

Per questo, viene utilizzato un essiccatore a spruzzo (dall'inglese essiccatore a spruzzo) dove due soluzioni (una di idrossido di calcio Ca (OH)_Due e uno di fluoruro di ammonio NH₄F) vengono miscelati mentre vengono spruzzati in una camera con flusso di aria calda.

Quindi si verifica la seguente reazione:

Ca (OH)_Due + NH₄F → CaF_Due (solido) + NH₄Oh

NH₄OH volatilizza come NH₃ e H._DueO e le nanoparticelle CaF rimangono_Due.

Questi hanno un'elevata reattività e una maggiore solubilità, il che li rende più efficaci per la rimineralizzazione dei denti e come antitumorali.

- Nelle lenti per apparecchiature ottiche

Il fluoruro di calcio viene utilizzato per costruire elementi ottici come i prismi e le finestre degli spettrofotometri a luce infrarossa e ultravioletta (UV)..

Questi dispositivi ci consentono di misurare la quantità di luce assorbita da un materiale quando lo attraversa.

Il CaF_Due è trasparente in queste regioni dello spettro luminoso, ha un indice di rifrazione estremamente basso e consente una risoluzione più efficiente rispetto al NaCl nel range 1500-4000 cm.^-1.

Grazie alla sua stabilità chimica, può resistere a condizioni avverse, motivo per cui gli elementi ottici CaF_Due non vengono attaccati. Ha anche un'elevata durezza.

Nelle telecamere

Alcuni produttori di fotocamere utilizzano obiettivi CaF_Due cristallizzato artificialmente per ridurre la dispersione della luce e ottenere un'eccellente correzione della distorsione del colore.

- Nell'industria metallurgica

Il CaF_Due Viene utilizzato come fondente nell'industria metallurgica, poiché è una fonte di calcio insolubile in acqua e quindi efficace nelle applicazioni sensibili all'ossigeno..

Viene utilizzato per fondere e lavorare ferro e acciaio in forma liquida. Ciò si basa sul fatto che ha un punto di fusione simile a quello del ferro e inoltre può sciogliere ossidi e metalli..

- In rilevatori di radioattività o radiazioni pericolose

Il CaF_Due è un materiale termoluminescente. Ciò significa che può assorbire la radiazione negli elettroni della sua struttura cristallina e successivamente, una volta riscaldata, rilasciarla sotto forma di luce..

Questa luce emessa può essere misurata da un segnale elettrico. Questo segnale è proporzionale alla quantità di radiazione ricevuta dal materiale. Significa che maggiore è la quantità di radiazione ricevuta, maggiore è la quantità di luce che emetterà dopo essere stata riscaldata..

Per questo motivo il CaF_Due Viene utilizzato nei cosiddetti dosimetri personali, che vengono utilizzati da persone che sono esposte a radiazioni pericolose e vogliono sapere quante radiazioni hanno ricevuto in un periodo di tempo.

- Altri usi

- Viene utilizzato come catalizzatore nelle reazioni chimiche di disidratazione e deidrogenazione per la sintesi di composti organici.

- Viene utilizzato negli elettrodi per saldatura alcalini. Si ottiene una saldatura più forte rispetto agli elettrodi acidi. Questi elettrodi sono utili nella fabbricazione di navi e recipienti in acciaio ad alta pressione..

- Come integratore alimentare in quantità estremamente basse (ppm o parti per milione).

Riferimenti

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