Fluorid vápenatý
Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 5. února 2019; kontroly vyžadují 12 úprav .| fluorid vápenatý | |||
|---|---|---|---|
| | |||
| Všeobecné | |||
| Systematický název |
fluorid vápenatý | ||
| Tradiční jména | Fluorid vápenatý, fluorid vápenatý, kazivec, fluorit | ||
| Chem. vzorec | CaF2 _ | ||
| Krysa. vzorec | CaF2 _ | ||
| Fyzikální vlastnosti | |||
| Stát | bílá krystalická látka (jednokrystaly jsou průhledné) | ||
| Molární hmotnost | 78,07 g/ mol | ||
| Hustota | 3,18 g/cm³ | ||
| Tepelné vlastnosti | |||
| Teplota | |||
| • tání | 1418 °C | ||
| • varu | 2533 °C | ||
| • bliká | nehořlavé °C | ||
| Mol. tepelná kapacita | 67,03 J/(mol K) | ||
| Entalpie | |||
| • vzdělávání | -1221 kJ/mol | ||
| Měrné teplo tání | 30 J/kg | ||
| Chemické vlastnosti | |||
| Disociační konstanta kyseliny | jeden | ||
| Rozpustnost | |||
| • ve vodě |
(18 °C) 0,0015 g/100 ml (20 °C) 0,0016 g/100 ml |
||
| • v acetonu | nerozpustný | ||
| Optické vlastnosti | |||
| Index lomu | 1,4328 | ||
| Struktura | |||
| Krystalická struktura | krychlová krystalová struktura | ||
| Klasifikace | |||
| Reg. Číslo CAS | 7789-75-5 | ||
| PubChem | 24617 | ||
| Reg. číslo EINECS | 232-188-7 | ||
| ÚSMĚVY | [Ca+2].[F-].[F-] | ||
| InChI | InChI=1S/Ca.2FH/h; 2*1H/q+2;;/p-2WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L | ||
| RTECS | 1760 000 EW | ||
| CHEBI | 35437 | ||
| ChemSpider | 23019 | ||
| Bezpečnost | |||
| LD 50 | (orálně, potkani) 4250 mg/kg | ||
| NFPA 704 |
0
0
0 |
||
| Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak. | |||
| Mediální soubory na Wikimedia Commons | |||
Fluorid vápenatý (fluorit, kazivec, difluorid vápenatý, difluorid vápenatý) je anorganická binární iontová chemická sloučenina . Chemický vzorec CaF 2 .
Fyzikální vlastnosti
Bezbarvé diamagnetické krystaly (bílé při rozdrcení). Do teploty 1151 °C je α-CaF 2 s kubickou mřížkou ( a = 0,54626 nm, z = 4, prostorová grupa Fm3m), nad 1151 °C - neuspořádaná modifikace tetragonálního systému , bod tání této modifikace je 1418 °C.
Špatně rozpustný ve vodě (16 mg/l při 18 °C).
Získání
V přírodě se CaF 2 vyskytuje ve formě minerálu fluoritu ( kazivec ), který obsahuje až 90-95 % CaF 2 a 3,5-8 % SiO 2 . Je to křehký a měkký minerál s velkou variabilitou barvy: bezbarvá, bílá, žlutá, oranžová, červená, hnědá, zelená, zelenomodrá, fialovomodrá, šedá, fialová, modročerná, růžová a karmínová. Barva je spojena s nečistotami chlóru, železa, uranu, defekty v krystalové struktuře, která velmi jemně reaguje na zahřívání. Je hlavním zdrojem fluoru na světě. Světová produkce ~4,5 milionu tun/rok (1983).
V laboratorních podmínkách se fluorid vápenatý obvykle připravuje z uhličitanu vápenatého a kyseliny fluorovodíkové:
Čistě teoreticky zajímavý je způsob získávání přímo z jednoduchých látek:
Zředěná kyselina fluorovodíková reaguje s oxidem vápenatým:
Fluorid vápenatý lze získat výměnnými reakcemi, například:
Chemické vlastnosti
Fluorid vápenatý je chemicky relativně pasivní. Hydrolyzováno při vysoké teplotě
Rozkládá se koncentrovanou kyselinou sírovou , která se používá v průmyslu k výrobě HF:
S přebytkem HF tvoří komplexní krystalický hydrát:
Při teplotě 600-700 °C reaguje fluorid lithný s oxidem vápenatým , přičemž na výstupu vzniká oxid lithný a fluorid vápenatý:
Fluorid lithný reaguje s nasyceným roztokem hydroxidu vápenatého za vzniku hydroxidu lithného a fluoridu vápenatého:
Aplikace
Fluorid vápenatý je hlavním zdrojem fluoru a jeho sloučenin. Od konce 90. let se ročně vytěžilo ~5 milionů tun této látky.
Fluorid vápenatý je součástí metalurgických tavidel, speciálních skel, smaltů, keramiky, optických a laserových materiálů. Používá se také jako tavidlo při tavení a zpracování tekutého železa a oceli .
V laboratoři je fluorid vápenatý široce používán jako optický materiál pro infračervené a ultrafialové záření a také jako materiál s extrémně nízkým indexem lomu . V prvních letech 21. století tržní cena fluoridu vápenatého klesla a mnoho velkých továren bylo uzavřeno. Canon a další výrobci používají synteticky vypěstované krystaly fluoridu vápenatého jako komponenty v objektivech ke snížení rozptýleného světla.
Používá se ve stomatologii k hloubkové fluoridaci - sycení tvrdých tkání zubu minerálními sloučeninami, ošetřením (čištěním, osušení zubu proudem vzduchu a aplikací) poškozených míst. Díky tomu je terapeutický účinek ve srovnání s použitím fluorových laků zvýšen 100krát.
Vynikající mechanické, technické a provozní vlastnosti v kombinaci s průhledností v širokém spektrálním rozsahu, vysokou optickou rovnoměrností, vysokou radiační odolností umožňují použití optických monokrystalů fluoridu vápenatého v:
- mikroskopie ,
- Kvantová a výkonová optika ,
- infračervená technologie,
- spektrofotometrie ,
- Fourierova spektroskopie,
- rentgenová technologie,
- vesmírná technologie ,
- astronomie ,
- Holografie .
Monokrystaly se používají k výrobě oken, hranolů, čoček a dalších optických částí pracujících v ultrafialovém až infračerveném rozsahu . Optické části vyrobené z fluoridu vápenatého se používají bez ochranných povlaků. [jeden]
Nebezpečí aplikace
Fluorid vápenatý je považován za relativně neškodný kvůli jeho nízké rozpustnosti ve vodě. Situace je podobná u BaS04 , kde je toxicita normálně spojená s Ba2 + kompenzována velmi nízkou rozpustností síranu .
Ultratenké filmy
Tenké krystalické vrstvy CaF 2 o tloušťce několika nanometrů se používají jako bariérové vrstvy v pevných strukturách včetně rezonančních tunelovacích diod (pro studnu je použit fluorid křemíku nebo kademnatého ) [2] . Kromě toho se zvažují možnosti použití takových vrstev v tranzistorech s efektem pole s izolovaným hradlem různých architektur [3] namísto materiálu SiO 2 tradičního pro mikroelektroniku a vysokok- oxidy.
V tomto případě fluoridové vrstvy rostou epitaxí molekulárního paprsku na krystalických křemíkových substrátech [2] [3] ; vysoká kvalita je zajištěna díky blízkosti mřížkových konstant Si a CaF 2 .
Viz také
Poznámky
- ↑ Monokrystal fluoridu vápenatého optický (CaF 2 ) (nedostupný odkaz) . Angarská elektrolýza chemická továrna . Získáno 28. března 2010. Archivováno z originálu 2. března 2005.
- ↑ 1 2 M. Watanabe et al. CaF 2 /CdF 2 dvoubariérová rezonanční tunelovací dioda s vysokým poměrem špiček k údolí při pokojové teplotě . Jpn. J. Appl. Phys. , v. 39, č. 7B, str. L716 (2000). Staženo: 13. prosince 2020.
- ↑ 1 2 Ultradünne Isolatoren ebnen Weg zu weiterer Miniaturisierung bei Mikrochips . DerStandard (28. července 2019). Získáno 13. prosince 2020. Archivováno z originálu dne 28. února 2020.