- estructura
- Nomenclatura
- propietats
- estat físic
- pes molecular
- Punt de fusió
- Punt d'ebullició
- densitat
- Índex de refracció
- solubilitat
- propietats químiques
- Presència a la natura
- usos
- - En l'obtenció de compostos de fluor
- - En la cura de les dents
- Nanopartícules de CaF
- - En lents per equips òptics
- En càmeres fotogràfiques
- - En la indústria metal·lúrgica
- - En detectors de radioactivitat o radiacions perilloses
- - Altres usos
- referències
El fluorur de calci és un sòlid inorgànic format per un àtom de calci (Ca) i dos àtoms de fluor (F). La seva fórmula química és CaF 2 i es tracta d'un sòlid blanc grisós cristal·lí.
En la naturalesa es troba en el mineral fluorita o espat fluor. Existeix de manera natural en els ossos i en les dents. El mineral fluorita és la principal font usada per obtenir altres compostos de fluor.
Fluorur de calci CaF 2 sòlid. w: User: Walkerma in June 2005. Font: Wikimedia Commons.
A més el CaF 2 s'utilitza per a la prevenció de càries a les dents, per la qual cosa s'afegeix a materials que fan servir els odontòlegs per curar-les. De fet, el fluorur de calci també s'afegeix a l'aigua potable (aigua que es pot beure) perquè la població es beneficiï el ingerir-i a l'raspallar-se les dents.
El CaF 2 s'utilitza en forma de cristalls grans en equips òptics i càmeres fotogràfiques. També s'empra en petits aparells que serveixen per detectar quant ha estat exposada una persona a la radioactivitat.
estructura
El fluorur de calci CaF 2 és un compost iònic format per un catió calci Ca 2+ i dues anions fluorur F -. No obstant això, algunes fonts d'informació indiquen que els seus enllaços tenen cert caràcter covalent.
Estructura de l'fluorur de calci CaF 2. Blau: calci; groc: fluor. Claudio Pistilli. Font: Wikimedia Commons.
Nomenclatura
Fluorur de calci
propietats
estat físic
Sòlid incolor a blanc grisenc amb estructura cristal·lina cúbica.
Estructura cristal·lina cúbica de l'CaF 2. Benjah-bmm27. Font: Wikimedia Commons.
pes molecular
78,07 g / mol
Punt de fusió
1418 ºC
Punt d'ebullició
2533 ºC
densitat
3,18 g / cm 3 a 20 ° C.
Índex de refracció
1,4328
solubilitat
És insoluble en aigua a 20 ° C. Gairebé insoluble a 25 ° C: 0,002 g / 100 ml d'aigua. Lleugerament soluble en àcids.
propietats químiques
Les seves propietats oxidants o reductores són molt febles, però, aquestes reaccions poden ocórrer. Encara que, en general, en molt pocs casos.
És inert a compostos químics orgànics ja molts àcids, incloent l'àcid fluorhídric HF. Es dissol lentament en àcid nítric HNO 3.
No és inflamable. No reacciona ràpidament amb aire ni aigua.
A causa de la seva poca afinitat per l'aigua, tot i que s'exposi a un alt percentatge d'humitat, aquesta no l'afecta fins i tot fins per un mes a temperatura ambient normal.
En presència d'humitat les parets dels seus cristalls es dissolen lentament a temperatures superiors a 600 ° C. En ambients secs es pot utilitzar fins a uns 1000 ° C sense veure afectat de manera apreciable.
Presència a la natura
El fluorur de calci CaF 2 es troba de forma natural en el mineral fluorita o espat fluor.
Tot i que el CaF 2 pur és incolor el mineral fluorita, sovint és acolorit per la presència d'electrons atrapats en els "buits" de l'estructura cristal·lina.
Aquest mineral és molt apreciat per la seva brillantor vidriós i varietat de colors (porpra, blau, verd, groc, incolor, marró, rosat, negre i taronja vermellós). Es diu que és "el mineral més acolorit de el món".
Fluorita d'una mina a França. Muséum de Toulouse. Font: Wikimedia Commons.
Fluorita (cristalls blaus) del Museu Natural de Milà. Giovanni Dall'Orto. Font: Wikimedia Commons.
Fluorita d'una mina a Anglaterra. Didier Descouens. Font: Wikimedia Commons.
Fluorita d'una mina a França. Didier Descouens. Font: Wikimedia Commons.
Fluorita d'una mina als EUA. Autor: Jurema Oliveira. Font: Wikimedia Commons.
El fluorur de calci es troba a més en els ossos en quantitats entre 0,2 i 0,65%, i també en l'esmalt de les dents en un 0,33-0,59%.
usos
- En l'obtenció de compostos de fluor
El mineral fluorita CaF 2 és la font bàsica o majoritària de l'fluor a nivell mundial. És la matèria primera per preparar gairebé tots els compostos de fluor.
El més important d'aquests és l'àcid fluorhídric HF, a partir d'el qual es preparen els altres compostos fluorats. L'ió fluorur F - s'allibera de l'mineral mitjançant la reacció d'aquest amb àcid sulfúric concentrat H 2 SO 4:
CaF 2 (sòlid) + H 2 SO 4 (líquid) → CAS 4 (sòlid) + 2 HF (gas)
- En la cura de les dents
El fluorur de calci CaF 2 és un agent per a la prevenció de les càries. S'utilitza per fluorizar aigües potables (aigües que es poden beure) amb aquest objectiu.
A més, les baixes concentracions de fluorur F - (de l'ordre de 0,1 parts per milió) que s'empren en pastes dentífriques i esbandides bucals han demostrat tenir un efecte positiu profund en la cura dental preventiu de les càries.
El fluorur de calci ajuda en la prevenció de les càries. Autor: Annalise Batista. Font: Pixabay.
Nanopartícules de CaF
Tot i que s'utilitzen fluorurs en les pastes dentals i esbandides, la baixa concentració de calci (Ca) a la saliva fa que no es formin els dipòsits de CaF 2 a les dents de la manera més efectiva possible.
És per això que s'ha ideat una forma d'obtenir pols de CaF 2 com nanopartícules.
Per a això s'utilitza un assecador per rosada (de l'anglès esprai-dryer) en on dos solucions (una d'hidròxid de calci Ca (OH) 2 i una de fluorur d'amoni NH 4 F) es barregen mentre són ruixades en una cambra amb flux d'aire calent.
Llavors ocorre la següent reacció:
Ca (OH) 2 + NH 4 F → CaF 2 (sòlid) + NH 4 OH
L'NH 4 OH es volatilitza com NH 3 i H 2 O i queden les nanopartícules de CaF 2.
Aquestes presenten una alta reactivitat i major solubilitat, el que les fa més efectives per remineralització de les dents i com anticàries.
- En lents per equips òptics
El fluorur de calci s'empra per a construir elements òptics com els prismes i finestres d'espectrofotòmetres de llum infraroja i ultraviolada (UV).
Aquests aparells permeten mesurar la quantitat de llum absorbida per un material quan aquesta passa a través d'ell.
El CaF 2 és transparent en aquestes regions de l'espectre de llum, té un índex de refracció extremadament baix i permet obtenir una resolució més eficient que la de l'NaCl en l'interval 1500-4000 cm - 1.
Gràcies a la seva estabilitat química pot suportar condicions adverses pel que els elements òptics de CaF 2 no són atacats. A més té una alta duresa.
En càmeres fotogràfiques
Alguns fabricants de càmeres fotogràfiques utilitzen lents de CaF 2 cristal·litzat de forma artificial per reduir la dispersió de llum i aconseguir una excel·lent correcció de la distorsió dels colors.
Algunes càmeres fotogràfiques posseeixen lents de fluorur de calci CaF 2 per disminuir la distorsió dels colors. Bill Ebbesen. Font: Wikimedia Commons.
- En la indústria metal·lúrgica
El CaF 2 s'empra com a agent fundent en la indústria metal·lúrgica, pel fet que és una font de calci insoluble en aigua i per tant efectiva en aplicacions sensibles a l'oxigen.
Es fa servir per fondre i processar de forma líquida el ferro i l'acer. Això es basa en el fet que posseeix un punt de fusió similar a el de el ferro i més al fet que pot dissoldre òxids i metalls.
- En detectors de radioactivitat o radiacions perilloses
El CaF 2 és un material termoluminescent. Això significa que pot absorbir radiacions en els electrons de la seva estructura cristal·lina i posteriorment a l'ésser escalfat alliberar en forma de llum.
Aquesta llum emesa es pot mesurar mitjançant un senyal elèctric. Aquest senyal és proporcional a la quantitat de radiació que va rebre el material. Vol dir que a major quantitat de radiació rebuda major serà la quantitat de llum que emetrà després a l'ésser escalfat.
Per això el CaF 2 s'usa en els anomenats dosímetres personals, que són utilitzats per persones que estan exposades a radiacions perilloses i es desitja saber quanta radiació han rebut en un període de temps.
- Altres usos
- Es fa servir com a catalitzador en reaccions químiques de deshidratació i deshidrogenació per a la síntesi de compostos orgànics.
- Es fa servir en elèctrodes alcalins de soldadura. S'obté una soldadura més forta que amb elèctrodes àcids. Aquests elèctrodes són útils en la fabricació de vaixells i de recipients d'acer per a alta pressió.
- Com suplement alimentari en quantitats extremadament baixes (ppm o parts per milió).
Home soldant. Els elèctrodes amb fluorur de calci CaF 2 formen soldadures més forts. William M. Plate Jr.. Font: Wikimedia Commons.
referències
- Pirmoradian, M. and Hooshmand, T. (2019). Remineralization and antibacterià capabilities of resin-based dental nanocomposites. Synthesis and characterization of calcium fluoride (CaF 2). In Applications of nanocompòsit Materials in Dentistry. Recuperat de sciencedirect.com.
- US National Library of Medicine. (2019). Calcium fluoride. Recuperat de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Weman, K. (2012). Instruccions metall arc (MMA) welding with coated electrodes. In Welding Processes Handbook (Second Edition). Recuperat de sciencedirect.com.
- Hanning, M. and Hanning, C. (2013). Nanobiomaterials in Preventive Dentistry. Nanosized calcium fluoride. In Nanobiomaterials in Clinical Dentistry. Recuperat de sciencedirect.com.
- Ropp, RC (2013). Group 17 (H, F, Cl, Br, I) Alkaline Earth Compounds. Calcium Fluoride. In Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Recuperat de sciencedirect.com.
- Cotton, F. Albert and Wilkinson, Geoffrey. (1980). Advanced Inorganic Chemistry. Fourth Edition. John Wiley & Sons.
- Valkovic, V. (2000). Measurements of Radioactivity. In Radioactivity in the Environment. Thermoluminescent detectors (TLDs). Recuperat de sciencedirect.com.