- Struttura
- Nomenclatura
- Proprietà
- Stato fisico
- Peso molecolare
- Punto di fusione
- Punto di ebollizione
- Densità
- Indice di rifrazione
- solubilità
- Proprietà chimiche
- Presenza in natura
- applicazioni
- - Nell'ottenere composti del fluoro
- - Nella cura dei denti
- Nanoparticelle CaF
- - Nelle lenti per apparecchiature ottiche
- Nelle telecamere
- - Nell'industria metallurgica
- - In rilevatori di radioattività o radiazioni pericolose
- - Altri usi
- Riferimenti
Il fluoruro di calcio è un solido inorganico composto da un atomo di calcio (Ca) e due atomi di fluoro (F). La sua formula chimica è CaF 2 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.
Fluoruro di calcio CaF 2 solido. w: Utente: Walkerma nel giugno 2005. Fonte: Wikimedia Commons.
Inoltre, CaF 2 viene utilizzato per prevenire la carie, motivo per cui viene aggiunto ai materiali utilizzati dai dentisti per curarle. Infatti, il fluoruro di calcio viene aggiunto anche all'acqua potabile (acqua potabile) in modo che la popolazione tragga vantaggio dal berlo e lavarsi i denti.
CaF 2 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.
Struttura
Fluoruro di calcio CaF 2 è un composto ionico costituito da un calcio Ca 2+ catione e due fluoruro F - anioni . Tuttavia, alcune fonti di informazione indicano che i loro collegamenti hanno un certo carattere covalente.
Struttura del fluoruro di calcio CaF 2 . Blu: calcio; Fluoro giallo. Claudio Pistilli. Fonte: Wikimedia Commons.
Nomenclatura
Fluoruro di calcio
Proprietà
Stato fisico
Solido da incolore a bianco-grigiastro con struttura cristallina cubica.
Struttura cristallina cubica di CaF 2 . Benjah-bmm27. Fonte: Wikimedia Commons.
Peso molecolare
78,07 g / mol
Punto di fusione
1418 ºC
Punto di ebollizione
2533 ºC
Densità
3,18 g / cm 3 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 ai prodotti chimici organici e a molti acidi, compreso l'acido fluoridrico HF. Si dissolve lentamente in acido nitrico HNO 3 .
Non è infiammabile. Non reagisce rapidamente con l'aria o l'acqua.
Per la 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
Il fluoruro di calcio CaF 2 si trova naturalmente nella fluorite o fluorite minerale.
Sebbene il CaF 2 puro sia incolore, la fluorite minerale è spesso colorata dalla presenza di elettroni intrappolati nei "buchi" della struttura cristallina.
Questo minerale è molto apprezzato per la sua lucentezza vetrosa e la varietà di colori (viola, blu, verde, giallo, incolore, marrone, rosa, nero e arancione rossastro). Si dice che sia "il minerale più colorato del mondo".
Fluorite da una miniera in Francia. Muséum de Toulouse. Fonte: Wikimedia Commons.
Fluorite (cristalli blu) dal Museo Naturale di Milano. Giovanni Dall'Orto. Fonte: Wikimedia Commons.
Fluorite da una miniera in Inghilterra. Didier Descouens. Fonte: Wikimedia Commons.
Fluorite da una miniera in Francia. Didier Descouens. Fonte: Wikimedia Commons.
Fluorite da una miniera negli Stati Uniti. Autore: Jurema Oliveira. Fonte: Wikimedia Commons.
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
La fluorite minerale CaF 2 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 - viene rilasciato dal minerale facendo reagire con acido solforico concentrato H 2 SO 4 :
CaF 2 (solido) + H 2 SO 4 (liquido) → CaSO 4 (solido) + 2 HF (gas)
- Nella cura dei denti
Il fluoruro di calcio CaF 2 è un agente per la prevenzione delle carie. Viene utilizzato per fluorurare l'acqua potabile (acqua che può essere bevuta) per questo scopo.
Inoltre, le basse concentrazioni di F - fluoruro (dell'ordine di 0,1 parti per milione) utilizzati nei dentifrici e collutori hanno dimostrato di avere un profondo effetto positivo carie cura dentale preventiva.
Il fluoruro di calcio aiuta nella prevenzione delle carie. Autore: Annalise Batista. Fonte: Pixabay.
Nanoparticelle CaF
Sebbene i fluoruri siano utilizzati nei dentifrici e nei risciacqui, la bassa concentrazione di calcio (Ca) nella saliva significa che i depositi di CaF 2 non si formano sui denti nel modo più efficace possibile.
Questo è il motivo per cui è stato ideato un modo per ottenere polvere di CaF 2 come nanoparticelle.
Per questo, viene utilizzato uno spray dryer (dall'inglese spray-dryer) in cui due soluzioni (una di idrossido di calcio Ca (OH) 2 e una di fluoruro di ammonio NH 4 F) vengono miscelate mentre vengono spruzzate in una camera con flusso di aria calda.
Quindi si verifica la seguente reazione:
Ca (OH) 2 + NH 4 F → CaF 2 (solido) + NH 4 OH
NH 4 OH volatilizza come NH 3 e H 2 O e rimangono le nanoparticelle di CaF 2 .
Questi hanno un'elevata reattività e una maggiore solubilità, che li rende più efficaci per la rimineralizzazione dei denti e come anticarie.
- 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.
CaF 2 è trasparente in tali regioni dello spettro luminoso, ha un indice di rifrazione estremamente basso e consente una risoluzione più efficiente di quella del NaCl nell'intervallo 1500-4000 cm - 1 .
Grazie alla sua stabilità chimica può resistere a condizioni avverse, quindi gli elementi ottici CaF 2 non vengono attaccati. Ha anche un'elevata durezza.
Nelle telecamere
Alcuni produttori di fotocamere utilizzano obiettivi CaF 2 cristallizzati artificialmente per ridurre la dispersione della luce e ottenere un'eccellente correzione della distorsione del colore.
Alcune fotocamere hanno lenti CaF 2 al fluoruro di calcio per ridurre la distorsione del colore. Bill Ebbesen. Fonte: Wikimedia Commons.
- Nell'industria metallurgica
CaF 2 è 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
CaF 2 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.
Ecco perché CaF 2 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 determinato periodo di tempo.
- Altri usi
- È utilizzato come catalizzatore nelle reazioni chimiche di disidratazione e deidrogenazione per la sintesi di composti organici.
- Viene utilizzato negli elettrodi di 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).
Saldatura dell'uomo. Gli elettrodi al fluoruro di calcio CaF 2 formano saldature più resistenti. William M. Plate Jr .. Fonte: Wikimedia Commons.
Riferimenti
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