KALSIUM FLUORIDA (CAF2): STRUKTUR, SIFAT, KEGUNAAN - FIZIKAL - 2026

The kalsium fluorida adalah terdiri pepejal bukan organik yang atom kalsium (Ca) dan dua atom fluorin (F). Formula kimianya adalah CaF ₂ dan ia adalah pepejal putih kelabu-kelabu.

Secara semula jadi ia terdapat dalam mineral fluorit atau fluorspar. Ia wujud secara semula jadi pada tulang dan gigi. Mineral fluorit adalah sumber utama yang digunakan untuk memperoleh sebatian fluorin yang lain.

Kalsium fluorida CaF ₂ pepejal. w: Pengguna: Walkerma pada bulan Jun 2005. Sumber: Wikimedia Commons.

Di samping itu, CaF ₂ digunakan untuk mencegah kerosakan gigi, sebab itulah ia ditambahkan pada bahan yang digunakan oleh doktor gigi untuk menyembuhkannya. Malah, kalsium fluorida juga ditambahkan ke dalam air minuman (air minuman) sehingga penduduk mendapat faedah meminumnya dan menggosok gigi.

CaF ₂ digunakan dalam bentuk kristal besar dalam peralatan optik dan kamera. Ia juga digunakan dalam alat kecil yang digunakan untuk mengesan seberapa banyak seseorang terkena radioaktif.

Struktur

Calcium fluoride CaF ₂ adalah sebatian ion yang dibentuk oleh kation kalsium Ca ²⁺ dan dua fluorida F ^- anion . Walau bagaimanapun, beberapa sumber maklumat menunjukkan bahawa pautan mereka mempunyai watak kovalen tertentu.

Struktur kalsium fluorida CaF ₂ . Biru: kalsium; Fluorin kuning. Claudio Pistilli. Sumber: Wikimedia Commons.

Tatanama

Kalsium fluorida

Hartanah

Keadaan fizikal

Pepejal tidak berwarna hingga putih keabu-abuan dengan struktur kristal padu.

Struktur kristal kubik CaF ₂ . Benjah-bmm27. Sumber: Wikimedia Commons.

Berat molekul

78.07 g / mol

Takat lebur

1418 ºC

Takat didih

2533 ºC

Ketumpatan

3.18 g / cm ³ pada suhu 20 ° C.

Indeks biasan

1.4328

Keterlarutan

Ia tidak larut dalam air pada suhu 20 ° C. Hampir tidak larut pada 25 ° C: 0,002 g / 100 mL air. Larut sedikit dalam asid.

Sifat kimia

Sifat pengoksidaan atau pengurangannya sangat lemah, namun reaksi ini boleh berlaku. Walaupun, secara umum, dalam kes yang sangat sedikit.

Ia lengai kepada bahan kimia organik dan banyak asid, termasuk asid hidrofluorik HF. Ia larut perlahan dalam asid nitrik HNO ₃ .

Ia tidak mudah terbakar. Ia tidak bertindak balas dengan cepat dengan udara atau air.

Kerana daya tariknya yang rendah terhadap air, walaupun terkena peratusan kelembapan yang tinggi, ia tidak akan mempengaruhinya bahkan hingga sebulan pada suhu bilik normal.

Sekiranya terdapat kelembapan, dinding kristalnya larut perlahan pada suhu melebihi 600 ° C. Di lingkungan kering ia dapat digunakan hingga sekitar 1000 ° C tanpa terpengaruh.

Kehadiran di alam semula jadi

Kalsium fluorida CaF ₂ dijumpai secara semula jadi dalam mineral fluorit atau fluorspar.

Walaupun CaF ₂ tulen tidak berwarna, mineral fluorit sering diwarnai oleh kehadiran elektron yang terperangkap dalam "lubang" dalam struktur kristal.

Mineral ini sangat berharga kerana kilauan berkaca dan pelbagai warnanya (ungu, biru, hijau, kuning, tidak berwarna, coklat, merah jambu, hitam, dan oren kemerahan). Ia dikatakan sebagai "mineral paling berwarna di dunia."

Fluorit dari lombong di Perancis. Muzium Toulouse. Sumber: Wikimedia Commons.

Fluorit (kristal biru) dari Muzium Semula Jadi Milan. Giovanni Dall'Orto. Sumber: Wikimedia Commons.

Fluorit dari lombong di England. Didier Descouens. Sumber: Wikimedia Commons.

Fluorit dari lombong di Perancis. Didier Descouens. Sumber: Wikimedia Commons.

Fluorit dari lombong di Amerika Syarikat. Pengarang: Jurema Oliveira. Sumber: Wikimedia Commons.

Kalsium fluorida juga terdapat pada tulang dalam jumlah antara 0,2 dan 0,65%, dan juga pada enamel gigi pada 0,33-0,59%.

Permohonan

- Dalam mendapatkan sebatian fluorin

Mineral fluorit CaF ₂ adalah sumber asas atau majoriti fluorin di seluruh dunia. Ini adalah bahan mentah untuk menyediakan hampir semua sebatian fluor.

Yang paling penting adalah asid hidrofluorik HF, dari mana sebatian fluorinasi lain disediakan. Ion fluorida F ^- dilepaskan dari mineral dengan bertindak balas dengan asid sulfurik pekat H ₂ SO ₄ :

CaF ₂ (pepejal) + H ₂ SO ₄ (cecair) → CaSO ₄ (pepejal) + 2 HF (gas)

- Dalam penjagaan gigi

CaF ₂ calcium fluoride adalah agen pencegahan rongga. Ia digunakan untuk memfluoridasi air minum (air yang boleh diminum) untuk tujuan ini.

Di samping itu, kepekatan rendah F ^- fluorida (mengikut urutan 0.1 bahagian per juta) yang digunakan dalam ubat gigi dan ubat kumur telah terbukti memberi kesan positif yang mendalam dalam perawatan gigi pencegahan karies.

Kalsium fluorida membantu dalam pencegahan rongga. Pengarang: Annalize Batista. Sumber: Pixabay.

Nanopartikel CaF

Walaupun fluorida digunakan dalam ubat gigi dan bilas, kepekatan kalsium (Ca) yang rendah dalam air liur bermaksud bahawa deposit CaF ₂ tidak terbentuk pada gigi seefektif mungkin.

Itulah sebabnya kaedah untuk mendapatkan serbuk CaF ₂ sebagai nanopartikel telah dibuat .

Untuk ini, pengering penyembur (dari pengering pengering bahasa Inggeris) digunakan di mana dua larutan (salah satu kalsium hidroksida Ca (OH) ₂ dan satu dari ammonium fluorida NH ₄ F) dicampurkan semasa mereka disembur di ruang dengan aliran udara panas.

Maka tindak balas berikut berlaku:

Ca (OH) ₂ + NH ₄ F → CaF ₂ (pepejal) + NH ₄ OH

NH ₄ OH menguap kerana NH ₃ dan H ₂ O dan nanopartikel CaF ₂ kekal .

Mereka mempunyai kereaktifan tinggi dan kelarutan yang lebih besar, yang menjadikannya lebih berkesan untuk mengingat semula gigi dan sebagai antikari.

- Dalam lensa untuk peralatan optik

Kalsium fluorida digunakan untuk membina elemen optik seperti prisma dan tingkap spektrofotometer cahaya inframerah dan ultraviolet (UV).

Peranti ini membolehkan kita mengukur jumlah cahaya yang diserap oleh bahan semasa melaluinya.

CaF ₂ telus di kawasan spektrum cahaya seperti itu, mempunyai indeks biasan yang sangat rendah dan memungkinkan resolusi yang lebih efisien daripada NaCl dalam lingkungan 1500-4000 cm ^{- 1} .

Berkat kestabilan kimianya, ia dapat menahan keadaan buruk, sehingga elemen optik CaF ₂ tidak diserang. Ia juga mempunyai kekerasan yang tinggi.

Dalam kamera

Sebilangan pengeluar kamera fotografi menggunakan lensa CaF _{2 yang} dikristal secara buatan untuk mengurangkan penyerakan cahaya dan mencapai pembetulan yang sangat baik untuk penyelewengan warna.

Beberapa kamera mempunyai lensa kalsium fluorida CaF ₂ untuk mengurangkan penyelewengan warna. Bill Ebbesen. Sumber: Wikimedia Commons.

- Dalam industri metalurgi

CaF ₂ digunakan sebagai agen fluks dalam industri metalurgi, kerana ia adalah sumber kalsium yang tidak larut dalam air dan oleh itu berkesan dalam aplikasi sensitif oksigen.

Ia digunakan untuk mencairkan dan memproses besi dan keluli dalam bentuk cair. Ini berdasarkan fakta bahawa ia mempunyai titik lebur yang serupa dengan besi dan juga dapat melarutkan oksida dan logam.

- Dalam pengesan radioaktif atau sinaran berbahaya

CaF ₂ adalah bahan termoluminescent. Ini bermaksud bahawa ia dapat menyerap sinaran dalam elektron struktur kristalnya dan kemudian, apabila dipanaskan, lepaskan dalam bentuk cahaya.

Lampu yang dipancarkan ini dapat diukur dengan isyarat elektrik. Isyarat ini berkadar dengan jumlah sinaran bahan yang diterima. Ini bermaksud bahawa semakin besar jumlah radiasi yang diterima, semakin besar jumlah cahaya yang akan dipancarkannya setelah dipanaskan.

Itulah sebabnya CaF ₂ digunakan dalam dosimeter peribadi yang disebut, yang digunakan oleh orang yang terdedah kepada radiasi berbahaya dan ingin mengetahui berapa banyak radiasi yang mereka terima dalam jangka waktu tertentu.

- Kegunaan lain

- Ia digunakan sebagai pemangkin dalam reaksi kimia dehidrasi dan dehidrogenasi untuk sintesis sebatian organik.

- Ia digunakan dalam elektrod kimpalan alkali. Kimpalan yang lebih kuat diperoleh daripada elektrod asid. Elektrod ini berguna dalam pembuatan kapal dan kapal keluli bertekanan tinggi.

- Sebagai makanan tambahan dalam jumlah yang sangat rendah (ppm atau bahagian per juta).

Kimpalan lelaki. Elektrod kalsium fluorida CaF ₂ membentuk kimpalan yang lebih kuat. William M. Plate Jr. Sumber: Wikimedia Commons.

Rujukan

1. Pirmoradian, M. dan Hooshmand, T. (2019). Remineralisasi dan keupayaan antibakteria nanokomposit gigi berasaskan resin. Sintesis dan pencirian kalsium fluorida (CaF ₂ ). Dalam Aplikasi Bahan Nanokomposit dalam Pergigian. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
2. Perpustakaan Perubatan Nasional AS. (2019). Kalsium fluorida. Dipulihkan dari pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Weman, K. (2012). Kimpalan arka logam manual (MMA) dengan elektrod bersalut. Dalam Buku Panduan Proses Pengelasan (Edisi Kedua). Dipulihkan dari sciencedirect.com.
4. Hanning, M. dan Hanning, C. (2013). Nanobiomaterials dalam Pencegahan Pergigian. Kalsium fluorida nano. Dalam Nanobiomaterials dalam Pergigian Klinikal. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
5. Ropp, RC (2013). Kumpulan 17 (H, F, Cl, Br, I) Sebatian Bumi Beralkali. Kalsium Fluorida. Dalam Ensiklopedia Sebatian Bumi Beralkali. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
6. Cotton, F. Albert dan Wilkinson, Geoffrey. (1980). Kimia Anorganik Lanjutan. Edisi Keempat. John Wiley & Anak.
7. Valkovic, V. (2000). Pengukuran Radioaktiviti. Dalam Radioaktiviti di Alam Sekitar. Pengesan Thermoluminescent (TLD). Dipulihkan dari sciencedirect.com.