Kalciumfluorid
Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 5 februari 2019; kontroller kräver 12 redigeringar .| kalciumfluorid | |||
|---|---|---|---|
| | |||
| Allmän | |||
| Systematiskt namn |
kalciumfluorid | ||
| Traditionella namn | Kalciumfluorid, kalciumdifluorid, flusspat, fluorit | ||
| Chem. formel | CaF2 _ | ||
| Råtta. formel | CaF2 _ | ||
| Fysikaliska egenskaper | |||
| stat | vitt kristallint ämne (enkristaller är genomskinliga) | ||
| Molar massa | 78,07 g/ mol | ||
| Densitet | 3,18 g/cm³ | ||
| Termiska egenskaper | |||
| Temperatur | |||
| • smältning | 1418°C | ||
| • kokande | 2533°C | ||
| • blinkar | icke brandfarlig °C | ||
| Mol. värmekapacitet | 67,03 J/(mol K) | ||
| Entalpi | |||
| • utbildning | -1221 kJ/mol | ||
| Specifik fusionsvärme | 30 J/kg | ||
| Kemiska egenskaper | |||
| Syradissociationskonstant | ett | ||
| Löslighet | |||
| • i vatten |
(18°C) 0,0015 g/100 ml (20°C) 0,0016 g/100 ml |
||
| • i aceton | olöslig | ||
| Optiska egenskaper | |||
| Brytningsindex | 1,4328 | ||
| Strukturera | |||
| Kristallstruktur | kubisk kristallstruktur | ||
| Klassificering | |||
| Reg. CAS-nummer | 7789-75-5 | ||
| PubChem | 24617 | ||
| Reg. EINECS-nummer | 232-188-7 | ||
| LEDER | [Ca+2].[F-].[F-] | ||
| InChI | InChI=1S/Ca.2FH/h;2*1H/q+2;;/p-2WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L | ||
| RTECS | EW1760000 | ||
| CHEBI | 35437 | ||
| ChemSpider | 23019 | ||
| Säkerhet | |||
| LD 50 | (oral, råttor) 4250 mg/kg | ||
| NFPA 704 |
0
0
0 |
||
| Data baseras på standardförhållanden (25 °C, 100 kPa) om inget annat anges. | |||
| Mediafiler på Wikimedia Commons | |||
Kalciumfluorid (fluorit, flusspat, kalciumdifluorid, kalciumdifluorid) är en oorganisk binär jonisk kemisk förening . Kemisk formel CaF 2 .
Fysiska egenskaper
Färglösa diamagnetiska kristaller (vita när de krossas). Upp till en temperatur på 1151 ° C finns det α-CaF 2 med ett kubiskt gitter ( a = 0,54626 nm, z = 4, rymdgrupp Fm3m), över 1151 ° C - en oordnad modifiering av det tetragonala systemet , smältpunkten av denna modifiering är 1418 ° C.
Låglöslig i vatten (16 mg/l vid 18 °C).
Får
I naturen finns CaF 2 i form av mineralet fluorit ( flusspat ), som innehåller upp till 90-95 % CaF 2 och 3,5-8 % SiO 2 . Det är ett sprött och mjukt mineral med stor variation i färg: färglös, vit, gul, orange, röd, brun, grön, grönblå, violettblå, grå, lila, blåsvart, rosa och röd. Färgen är förknippad med föroreningar av klor, järn, uran, defekter i kristallstrukturen, som reagerar mycket subtilt på uppvärmning. Det är den främsta källan till fluor i världen. Världsproduktion ~4,5 miljoner ton/år (1983).
Under laboratorieförhållanden framställs kalciumfluorid vanligtvis av kalciumkarbonat och fluorvätesyra:
Av rent teoretiskt intresse är metoden att erhålla direkt från enkla ämnen:
Utspädd fluorvätesyra reagerar med kalciumoxid:
Kalciumfluorid kan erhållas genom utbytesreaktioner, till exempel:
Kemiska egenskaper
Kalciumfluorid är kemiskt relativt passivt. Hydrolyserad vid hög temperatur
Nedbryts med koncentrerad svavelsyra , som används i industrin för att framställa HF:
Med ett överskott av HF bildar det ett komplext kristallint hydrat:
Vid en temperatur på 600-700 ° C reagerar litiumfluorid med kalciumoxid , vilket ger litiumoxid och kalciumfluorid vid utgången:
Litiumfluorid reagerar med en mättad lösning av kalciumhydroxid för att bilda litiumhydroxid och kalciumfluorid:
Applikation
Kalciumfluorid är den huvudsakliga källan till fluor och dess föreningar. Sedan slutet av 1990-talet har ~5 miljoner ton av detta ämne brutits per år.
Kalciumfluorid är en komponent i metallurgiska flussmedel, specialglas, emaljer, keramik, optiska material och lasermaterial. Det används också som flussmedel vid smältning och bearbetning av flytande järn och stål .
I laboratoriet används kalciumfluorid i stor utsträckning som ett optiskt material för infraröd och ultraviolett strålning, såväl som ett material med extremt lågt brytningsindex . Under de första åren av 2000-talet sjönk marknadspriset på kalciumfluorid och många stora fabriker stängdes. Canon och andra tillverkare använder syntetiskt odlade kalciumfluoridkristaller som komponenter i linser för att minska ströljus.
Det används inom tandvården för djup fluorering - mättnad av tandens hårda vävnader med mineralföreningar, genom att behandla (rengöra, torka tanden med en luftstråle och applicera) skadade områden. På grund av detta förbättras den terapeutiska effekten i jämförelse med användningen av fluorlack med 100 gånger.
Utmärkta mekaniska, tekniska och operativa egenskaper, kombinerat med transparens i ett brett spektralområde, hög optisk enhetlighet, hög strålningsbeständighet, tillåter användning av kalciumfluorid optiska enkristaller i:
- mikroskopi ,
- Kvant- och kraftoptik , _
- infraröd teknik,
- Spektrofotometri ,
- Fourierspektroskopi,
- röntgenteknik,
- rymdteknik ,
- Astronomi ,
- Holografi .
Enkristaller används för att göra fönster, prismor, linser och andra optiska delar som arbetar i det ultravioletta till infraröda området . Optiska delar gjorda av kalciumfluorid används utan skyddande beläggning. [ett]
Fara för användning
Kalciumfluorid anses vara relativt ofarligt på grund av dess låga löslighet i vatten. Situationen är liknande med BaSO 4 där toxiciteten som normalt förknippas med Ba 2+ uppvägs av den mycket låga lösligheten av sulfat .
Ultratunna filmer
Tunna kristallina CaF 2 -filmer med en tjocklek på flera nanometer används som barriärskikt i fasta strukturer, inklusive resonanstunnlingsdioder (kisel- eller kadmiumfluorid används för brunnen ) [2] . Dessutom övervägs alternativ för att använda sådana filmer i fälteffekttransistorer med en isolerad gate av olika arkitekturer [3] istället för SiO 2 -materialet som är traditionellt för mikroelektronik och högk- oxider.
I detta fall odlas fluoridskikt genom molekylär strålepitaxi på kristallina kiselsubstrat [2] [3] ; hög kvalitet säkerställs tack vare närheten till gitterkonstanterna för Si och CaF 2 .
Se även
Anteckningar
- ↑ Kalciumfluorid enkristalloptisk (CaF 2 ) (otillgänglig länk) . Angarsk elektrolys kemisk anläggning . Hämtad 28 mars 2010. Arkiverad från originalet 2 mars 2005.
- ↑ 1 2 M. Watanabe et al. CaF 2 /CdF 2 dubbelbarriär resonant tunneldiod med hög rumstemperatur topp-till-dal-förhållande . Jpn. J. Appl. Phys. , v. 39, nr. 7B, sid. L716 (2000). Hämtad: 13 december 2020.
- ↑ 1 2 Ultradünne Isolatoren ebnen Weg zu weiterer Miniaturisierung bei Mikrochips . DerStandard (28 juli 2019). Hämtad 13 december 2020. Arkiverad från originalet 28 februari 2020.