Молекулярное и полное ионное уравнение фторида кальция

Фторид кальция: способы получения и химические свойства

Фторид кальция CaF₂ — соль щелочного — земельного металла кальция и плавиковой кислоты. Белый. Плавится без разложения. Не растворяется в воде (растворимость повышается в присутствии солей аммония), кристаллогидратов не образует.

Относительная молекулярная масса M_r = 78,07; относительная плотность тв. и ж. вещества d = 3,18; t_пл = 1419º C;

Способ получения

1. Фторид кальция можно получить путем взаимодействия при комнатой температуре кальция и фтора :

2. В результате взаимодействия разбавленной плавиковой кислоты и оксида кальция , образуется фторид кальция и вода:

CaO + 2HF = CaF₂↓ + H₂O

3. Карбонат кальция вступает в реакцию с разбавленной плавиковой кислотой и образует на выходе фторид кальция, углекислый газ и воду:

4. В результате реакции между хлоридом кальция и фторидом аммония образуется фторид кальция и хлорид аммония:

Химические свойства

1. Фторид кальция вступает в реакцию со сложными веществами :

1.1. Фторид кальция вступает во взаимодействие с кислотами .

1.1.1. При 130 — 200º С в результате взаимодействия с концентрированной серной кислотой фторид кальция образует сульфат кальция и газ фтороводород:

Гидролиз фторида кальция

CaF₂ — соль образованная сильным основанием и слабой кислотой, поэтому реакция гидролиза протекает по аниону.

Первая стадия (ступень) гидролиза

Молекулярное уравнение
CaF₂ + HOH ⇄ HF + CaOHF

Полное ионное уравнение
Ca 2+ + 2F — + HOH ⇄ HF + Ca 2+ + OH — + F —

Сокращенное (краткое) ионное уравнение
F — + HOH ⇄ HF + OH —

Вторая стадия (ступень) гидролиза

Молекулярное уравнение
CaOHF + HOH ⇄ HF + Ca(OH)₂

Полное ионное уравнение
Ca 2+ + OH — + F — + HOH ⇄ HF + Ca 2+ + 2OH —

Сокращенное (краткое) ионное уравнение
F — + HOH ⇄ HF + OH —

Среда и pH раствора фторида кальция

В результате гидролиза образовались гидроксид-ионы (OH — ), поэтому раствор имеет щелочную среду (pH > 7).

Фторид кальция (CaF2): строение, свойства, применение

Фторид кальция (CaF2): строение, свойства, применение — Наука

Содержание:

В фторид кальция Это неорганическое твердое вещество, состоящее из одного атома кальция (Ca) и двух атомов фтора (F). Его химическая формула — CaF₂ и это кристаллическое твердое вещество серовато-белого цвета.

В природе он содержится в минерале флюорите или плавиковом шпате. Он естественным образом присутствует в костях и зубах. Минерал флюорит — основной источник, используемый для получения других соединений фтора.

Кроме того, CaF₂ Он используется для профилактики кариеса в зубах, поэтому его добавляют в материалы, которые стоматологи используют для их лечения. Фактически, фторид кальция также добавляется в питьевую воду (питьевую воду), так что население получает пользу от его употребления и чистки зубов.

CaF₂ Он используется в виде крупных кристаллов в оптическом оборудовании и фотоаппаратах. Он также используется в небольших устройствах, которые используются для определения степени облучения человека радиоактивностью.

Состав

CaF фторид кальция₂ представляет собой ионное соединение, образованное катионом кальция Ca 2+ и два фторид-аниона F – . Однако некоторые источники информации указывают на то, что их ссылки имеют определенный ковалентный характер.

Номенклатура

Свойства

Физическое состояние

Твердое вещество от бесцветного до серовато-белого цвета с кубической кристаллической структурой.

Молекулярный вес

Температура плавления

Точка кипения

Плотность

3,18 г / см 3 при 20 ° С.

Показатель преломления

Растворимость

Не растворяется в воде при 20 ° C. Практически нерастворим при 25 ° C: 0,002 г / 100 мл воды. Слабо растворим в кислотах.

Химические свойства

Его окислительные или восстанавливающие свойства очень слабые, однако эти реакции могут происходить. Хотя, в общем, в очень редких случаях.

Он инертен к органическим химическим веществам и многим кислотам, включая фтористоводородную кислоту HF. Медленно растворяется в азотной кислоте HNO.₃.

Не горюч. Не реагирует быстро с воздухом или водой.

Из-за его низкого сродства к воде, хотя он подвержен высокому проценту влажности, он не влияет на него даже в течение месяца при нормальной комнатной температуре.

В присутствии влажности стенки его кристаллов медленно растворяются при температуре выше 600 ° C. В сухих помещениях его можно использовать при температуре примерно до 1000 ° C без заметного воздействия.

Присутствие в природе

CaF фторид кальция₂ Он естественным образом содержится в минерале флюорите или плавиковом шпате.

Хотя CaF₂ pure — бесцветный минерал флюорит, часто окрашенный наличием электронов, захваченных в «дырках» кристаллической структуры.

Этот минерал высоко ценится за свой стеклянный блеск и разнообразие цветов (фиолетовый, синий, зеленый, желтый, бесцветный, коричневый, розовый, черный и красновато-оранжевый). Считается, что это «самый цветной минерал в мире».

Фторид кальция также содержится в костях в количестве от 0,2 до 0,65%, а также в эмали зубов в количестве 0,33-0,59%.

Приложения

— При получении соединений фтора

Минерал флюорит CaF₂ это основной или основной источник фтора во всем мире. Это сырье для получения почти всех соединений фтора.

Наиболее важным из них является фтористоводородная кислота HF, из которой получают другие фторированные соединения. Фторид-ион F – Он выделяется из минерала в результате реакции с концентрированной серной кислотой H₂ЮЗ₄:

CaF₂ (сплошной) + H₂ЮЗ₄ (жидкость) → CaSO₄ (твердый) + 2 HF (газ)

— В уходе за зубами

CaF фторид кальция₂ это средство для профилактики кариеса. С этой целью он используется для фторирования питьевой воды (воды, которую можно пить).

Кроме того, низкие концентрации фторида F – (порядка 0,1 частей на миллион), используемые в зубных пастах и ​​жидкостях для полоскания рта, оказывают сильное положительное влияние на профилактический уход за зубами.

Наночастицы CaF₂ более эффективно

Хотя фториды используются в зубных пастах и ​​ополаскивателях, низкая концентрация кальция (Ca) в слюне означает, что отложения CaF не образуются.₂ на зубах наиболее эффективным способом.

Именно поэтому был разработан способ получения порошка CaF.₂ в виде наночастиц.

Для этого используется распылительная сушилка (от англ. распылительная сушилка) где два раствора (один из гидроксида кальция Ca (OH)₂ и один из фторида аммония NH₄F) смешиваются при распылении в камере с потоком горячего воздуха.

Затем происходит следующая реакция:

NH₄OH улетучивается как NH₃ и H₂Или и наночастицы CaF остаются₂.

Они обладают высокой реакционной способностью и большей растворимостью, что делает их более эффективными для реминерализации зубов и в качестве антикариеса.

— В линзах для оптического оборудования

Фторид кальция используется для создания оптических элементов, таких как призмы и окна инфракрасных и ультрафиолетовых (УФ) спектрофотометров.

Эти устройства позволяют нам измерять количество света, поглощаемого материалом, когда он проходит через него.

CaF₂ Он прозрачен в этих областях светового спектра, имеет чрезвычайно низкий показатель преломления и обеспечивает более эффективное разрешение, чем NaCl, в диапазоне 1500–4000 см. – 1 .

Благодаря своей химической стабильности он может выдерживать неблагоприятные условия, поэтому оптические элементы из CaF₂ на них не нападают. Он также имеет высокую твердость.

В камерах

Некоторые производители фотоаппаратов используют линзы CaF₂ искусственно кристаллизованы, чтобы уменьшить рассеяние света и добиться отличной коррекции цветовых искажений.

— В металлургической промышленности

CaF₂ Он используется в качестве флюса в металлургической промышленности, поскольку является источником кальция, нерастворимым в воде, и поэтому эффективен в приложениях, чувствительных к кислороду.

Он используется для плавки и обработки железа и стали в жидком виде. Это основано на том факте, что он имеет точку плавления, аналогичную температуре плавления железа, а также может растворять оксиды и металлы.

— В детекторах радиоактивности или опасного излучения

CaF₂ это термолюминесцентный материал. Это означает, что он может поглощать излучение в электронах своей кристаллической структуры и позже, при нагревании, выделять его в виде света.

Этот излучаемый свет можно измерить с помощью электрического сигнала. Этот сигнал пропорционален количеству излучения, полученного материалом. Это означает, что чем больше получено излучение, тем больше света будет излучаться после нагрева.

Поэтому CaF₂ Он используется в так называемых персональных дозиметрах, которые используются людьми, которые подвергаются опасному облучению и хотят знать, сколько радиации они получили за определенный период времени.

— Другое использование

— Используется как катализатор в химических реакциях дегидратации и дегидрирования для синтеза органических соединений.

— Используется в щелочных сварочных электродах. Получается более прочный сварной шов, чем при использовании кислотных электродов. Эти электроды используются при производстве кораблей и стальных сосудов под высоким давлением.

— В качестве пищевой добавки в очень малых количествах (ppm или частей на миллион).

Ссылки

1. Пирморадян М. и Хушманд Т. (2019). Реминерализация и антибактериальные свойства стоматологических нанокомпозитов на основе смол. Синтез и характеристика фторида кальция (CaF₂). В применении нанокомпозитных материалов в стоматологии. Восстановлено с sciencedirect.com.
2. НАС. Национальная медицинская библиотека. (2019). Фторид кальция. Получено с pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Веман, К. (2012). Ручная дуговая сварка металла (MMA) покрытыми электродами. Справочник по сварочным процессам (второе издание). Восстановлено с sciencedirect.com.
4. Хэннинг, М. и Хэннинг, К. (2013). Нанобиоматериалы в профилактической стоматологии. Наноразмерный фторид кальция. В нанобиоматериалах в клинической стоматологии. Восстановлено с sciencedirect.com.
5. Ропп, Р. (2013). Группа 17 (H, F, Cl, Br, I) Щелочноземельные соединения. Фторид кальция. В Энциклопедии соединений щелочноземельных металлов. Восстановлено с sciencedirect.com.
6. Коттон, Ф. Альберт и Уилкинсон, Джеффри. (1980). Продвинутая неорганическая химия. Четвертый выпуск. Джон Вили и сыновья.
7. Валкович, В. (2000). Измерения радиоактивности. В радиоактивности в окружающей среде. Термолюминесцентные детекторы (ТЛД). Восстановлено с sciencedirect.com.

Ganoderma lucidum: характеристики, среда обитания и польза