Kalsiumfluoridia

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 5. helmikuuta 2019 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 12 muokkausta .

kalsiumfluoridia

Kenraali

Systemaattinen
nimi

kalsiumfluoridia

Perinteiset nimet

Kalsiumfluoridi, kalsiumdifluoridi, fluorisälpä, fluoriitti

Chem. kaava

CaF2_ _

Rotta. kaava

CaF2_ _

Fyysiset ominaisuudet

Osavaltio

valkoinen kiteinen aine (yksittäiset kiteet ovat läpinäkyviä)

Moolimassa

78,07 g/ mol

Tiheys

3,18 g/cm³

Lämpöominaisuudet

Lämpötila

• sulaminen

1418 °C

• kiehuva

2533 °C

• vilkkuu

syttymätön °C

Mol. lämpökapasiteetti

67,03 J/(mol K)

Entalpia

• koulutus

-1221 kJ/mol

Spesifinen sulamislämpö

30 J/kg

Kemiallisia ominaisuuksia

Hapon dissosiaatiovakio

pK_{a}

yksi

Liukoisuus

• vedessä

(18 °C) 0,0015 g/100 ml

(20 °C) 0,0016 g/100 ml

• asetonissa

liukenematon

Optiset ominaisuudet

Taitekerroin

1,4328

Rakenne

Kristallirakenne

kuutioinen kiderakenne

Luokitus

232-188-7

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

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

RTECS

EW1760000

CHEBI

Turvallisuus

(suun kautta, rotat) 4250 mg/kg

NFPA 704

0 0 0

Tiedot perustuvat standardiolosuhteisiin (25 °C, 100 kPa), ellei toisin mainita.

Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

Kalsiumfluoridi (fluoriitti, fluorisälpä, kalsiumdifluoridi, kalsiumdifluoridi) on epäorgaaninen binaarinen ioninen kemiallinen yhdiste . Kemiallinen kaava CaF2 .

Fysikaaliset ominaisuudet

Värittömiä diamagneettisia kiteitä (valkoisia murskattuna). 1151 °C:n lämpötilaan asti on α-CaF 2 :ta, jonka hila on kuutioinen ( a = 0,54626 nm, z = 4, avaruusryhmä Fm3m), yli 1151 °C - tetragonaalisen järjestelmän epäjärjestynyt muunnos , sulamispiste tämän muunnoksen lämpötila on 1418 °C.

Liukenee heikosti veteen (16 mg/l 18 °C:ssa).

Haetaan

Luonnossa CaF 2 esiintyy mineraalifluoriitin (fluorisälvän) muodossa , joka sisältää jopa 90-95 % CaF 2 :ta ja 3,5-8 % SiO 2 :ta . Se on hauras ja pehmeä mineraali, jonka väri vaihtelee suuresti: väritön, valkoinen, keltainen, oranssi, punainen, ruskea, vihreä, vihertävänsininen, violetti-sininen, harmaa, purppura, sinimusta, vaaleanpunainen ja karmiininpunainen. Väri liittyy kloorin, raudan, uraanin epäpuhtauksiin, kiderakenteen virheisiin, jotka reagoivat erittäin hienovaraisesti kuumentamiseen. Se on tärkein fluorin lähde maailmassa. Maailmantuotanto ~4,5 miljoonaa tonnia/vuosi (1983).

Laboratorio-olosuhteissa kalsiumfluoridia valmistetaan yleensä kalsiumkarbonaatista ja fluorivetyhaposta:

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

Puhtaasti teoreettisesti kiinnostava on menetelmä saada suoraan yksinkertaisista aineista:

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

Laimea fluorivetyhappo reagoi kalsiumoksidin kanssa:

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

Kalsiumfluoridia voidaan saada vaihtoreaktioilla, esimerkiksi:

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

Kemialliset ominaisuudet

Kalsiumfluoridi on kemiallisesti suhteellisen passiivinen. Hydrolysoitu korkeassa lämpötilassa

{\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}}

Hajotettu väkevällä rikkihapolla , jota käytetään teollisuudessa HF:n valmistukseen:

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

Ylimäärällä HF:a se muodostaa monimutkaisen kiteisen hydraatin:

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

600-700 °C:n lämpötilassa litiumfluoridi reagoi kalsiumoksidin kanssa , jolloin ulostulossa on litiumoksidia ja kalsiumfluoridia:

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

Litiumfluoridi reagoi kylläisen kalsiumhydroksidiliuoksen kanssa muodostaen litiumhydroksidia ja kalsiumfluoridia:

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

Sovellus

Kalsiumfluoridi on fluorin ja sen yhdisteiden tärkein lähde. 1990-luvun lopulta lähtien tätä ainetta on louhittu noin 5 miljoonaa tonnia vuodessa.

Kalsiumfluoridi on osa metallurgisia sulatteita, erikoislaseja, emaleja, keramiikkaa, optisia ja lasermateriaaleja. Sitä käytetään myös sulatteena nestemäisen raudan ja teräksen sulatuksessa ja jalostuksessa .

Laboratoriossa kalsiumfluoridia käytetään laajasti infrapuna- ja ultraviolettisäteilyn optisena materiaalina sekä erittäin alhaisen taitekertoimen materiaalina . 2000-luvun alkuvuosina kalsiumfluoridin markkinahinta laski ja monet suuret tehtaat suljettiin. Canon ja muut valmistajat käyttävät synteettisesti kasvatettuja kalsiumfluoridikiteitä linssien komponentteina vähentämään hajavaloa.

Sitä käytetään hammaslääketieteessä syväfluoraukseen - hampaan kovien kudosten kyllästämiseen mineraaliyhdisteillä, käsittelemällä (puhdistamalla, kuivaamalla hammas ilmasuihkulla ja levittämällä) vaurioituneita alueita. Tästä johtuen terapeuttinen vaikutus verrattuna fluorilakkaiden käyttöön paranee 100 kertaa.

Erinomaiset mekaaniset, tekniset ja toiminnalliset ominaisuudet yhdistettynä läpinäkyvyyteen laajalla spektrialueella, korkeaan optiseen tasaisuuteen, korkeaan säteilynkestävyyteen mahdollistavat kalsiumfluoridin optisten yksittäiskiteiden käytön:

mikroskooppi ,
Kvantti- ja tehooptiikka , _
infrapunatekniikka,
Spektrofotometria ,
Fourier-spektroskopia,
röntgentekniikka,
avaruustekniikka ,
tähtitiede ,
Holografia .

Yksittäiskiteistä valmistetaan ikkunoita, prismoja, linssejä ja muita optisia osia, jotka toimivat ultravioletti - infrapuna -alueella . Kalsiumfluoridista valmistettuja optisia osia käytetään ilman suojapinnoitteita. [yksi]

Sovelluksen vaara

Kalsiumfluoridia pidetään suhteellisen vaarattomana sen alhaisen vesiliukoisuuden vuoksi. Tilanne on samanlainen BaS04 : n kanssa, jossa Ba 2+ :aan normaalisti liittyvää toksisuutta kompensoi sulfaatin erittäin alhainen liukoisuus .

Ultraohuet kalvot

Ohuita kiteisiä CaF 2 -kalvoja , joiden paksuus on useita nanometrejä, käytetään sulkukerroksina kiinteissä rakenteissa, mukaan lukien resonanssitunnelointidiodit (kaivossa käytetään pii- tai kadmiumfluoridia ) [2] . Lisäksi harkitaan vaihtoehtoja tällaisten kalvojen käyttämiselle kenttätransistoreissa, joissa on eristetty eri arkkitehtuurien hila [3] , perinteisen mikroelektroniikassa ja korkea-k- oksidien SiO 2 -materiaalin sijaan.

Tässä tapauksessa fluoridikerroksia kasvatetaan molekyylisuihkuepitaksilla kiteisille piisubstraateille [2] [3] ; korkea laatu varmistetaan Si:n ja CaF 2 : n hilavakioiden läheisyyden ansiosta .

Katso myös

Fluoriitti

Muistiinpanot

↑ Kalsiumfluoridin yksikideoptinen (CaF 2 ) (pääsemätön linkki) . Angarskin elektrolyysikemian tehdas . Haettu 28. maaliskuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 2. maaliskuuta 2005. (määrätön)
↑ 1 2 M. Watanabe et ai. CaF 2 /CdF 2 kaksoisesteinen resonanssitunnelointidiodi, jolla on korkea huonelämpötilan huippu-laakso-suhde . Jpn. J. Appl. Phys. , v. 39, ei. 7B, s. L716 (2000). Haettu: 13.12.2020. (määrätön)
↑ 1 2 Ultradünne Isolatoren ebnen Weg zu weiterer Miniaturisierung bei Mikrochips . DerStandard (28. heinäkuuta 2019). Haettu 13. joulukuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 28. helmikuuta 2020. (määrätön)