Structure, propriétés, utilisations du fluorure de calcium (CaF2)

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Abraham McLaughlin

le fluorure de calcium C'est un solide inorganique formé d'un atome de calcium (Ca) et de deux atomes de fluor (F). Sa formule chimique est CaFdeux et c'est un solide cristallin blanc grisâtre.

Dans la nature, il se trouve dans le minéral fluorite ou spath fluor. Il existe naturellement dans les os et les dents. La fluorite minérale est la principale source utilisée pour obtenir d'autres composés fluorés.

Fluorure de calcium CaFdeux solide. w: Utilisateur: Walkerma en juin 2005. Source: Wikimedia Commons.

De plus, le CaFdeux Il est utilisé pour la prévention des caries dans les dents, il est donc ajouté aux matériaux utilisés par les dentistes pour les guérir. En effet, du fluorure de calcium est également ajouté à l'eau potable (eau qui peut être bue) pour que la population profite de l'ingestion et du brossage des dents..

Le CaFdeux Il est utilisé sous forme de gros cristaux dans les équipements optiques et les caméras. Il est également utilisé dans de petits appareils qui sont utilisés pour détecter à quel point une personne a été exposée à la radioactivité.

Index des articles

  • 1 Structure
  • 2 Nomenclature
  • 3 propriétés
    • 3.1 État physique
    • 3.2 Poids moléculaire
    • 3.3 Point de fusion
    • 3.4 Point d'ébullition
    • 3.5 Densité
    • 3.6 Indice de réfraction
    • 3.7 Solubilité
    • 3.8 Propriétés chimiques
  • 4 Présence dans la nature
  • 5 utilisations
    • 5.1 - Pour obtenir des composés fluorés
    • 5.2 - Dans le soin des dents
    • 5.3 - Dans les lentilles pour équipements optiques
    • 5.4 - Dans l'industrie métallurgique
    • 5.5 - Dans les détecteurs de radioactivité ou de rayonnement dangereux
    • 5.6 - Autres utilisations
  • 6 Références

Structure

Fluorure de calcium CaFdeux est un composé ionique formé par un cation calcium Cadeux+ et deux anions fluorure F-. Cependant, certaines sources d'information indiquent que leurs liens ont un certain caractère covalent.

Structure du fluorure de calcium CaFdeux. Bleu: calcium; Fluor jaune. Claudio Pistilli [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]. Source: Wikimedia Commons.

Nomenclature

Fluorure de calcium

Propriétés

État physique

Solide incolore à blanc grisâtre avec structure cristalline cubique.

Structure cristalline cubique de CaFdeux. Benjah-bmm27 [Domaine public]. Source: Wikimedia Commons.

Poids moléculaire

78,07 g / mol

Point de fusion

1418 ºC

Point d'ébullition

2533 ºC

Densité

3,18 g / cm3 à 20 ° C.

Indice de réfraction

1,4328

Solubilité

Il est insoluble dans l'eau à 20 ° C. Presque insoluble à 25 ° C: 0,002 g / 100 mL d'eau. Légèrement soluble dans les acides.

Propriétés chimiques

Ses propriétés oxydantes ou réductrices sont très faibles, cependant, ces réactions peuvent se produire. Bien que, en général, dans très peu de cas.

Il est inerte aux produits chimiques organiques et à de nombreux acides, y compris l'acide fluorhydrique HF. Se dissout lentement dans l'acide nitrique HNO3.

Ce n'est pas inflammable. Ne réagit pas rapidement avec l'air ou l'eau.

En raison de sa faible affinité pour l'eau, même si elle est exposée à un pourcentage élevé d'humidité, elle ne l'affecte pas même pendant un mois à température ambiante normale..

En présence d'humidité, les parois de ses cristaux se dissolvent lentement à des températures supérieures à 600 ° C. Dans des environnements secs, il peut être utilisé jusqu'à environ 1000 ° C sans être sensiblement affecté.

Présence dans la nature

Fluorure de calcium CaFdeux trouvé naturellement dans le minéral fluorite ou spath fluor.

Bien que le CaFdeux pure est incolore la fluorite minérale, elle est souvent colorée par la présence d'électrons piégés dans les "trous" de la structure cristalline.

Ce minéral est très prisé pour son éclat vitreux et sa variété de couleurs (violet, bleu, vert, jaune, incolore, marron, rose, noir et orange rougeâtre). On dit qu'il est "le minéral le plus coloré au monde".

Fluorite d'une mine en France. Muséum de Toulouse [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]. Source: Wikimedia Commons.
Fluorite (cristaux bleus) du Muséum Naturel de Milan. Giovanni Dall'Orto [CC BY-SA 2.5 it (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5/it/deed.fr)]. Source: Wikimedia Commons.
Fluorite d'une mine en Angleterre. Didier Descouens [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]. Source: Wikimedia Commons.
Fluorite d'une mine en France. Didier Descouens [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]. Source: Wikimedia Commons.

Fluorite d'une mine aux États-Unis. Auteur: Jurema Oliveira. Source: Wikimedia Commons.

Le fluorure de calcium se trouve également dans les os en quantités comprises entre 0,2 et 0,65%, et également dans l'émail des dents en 0,33-0,59%.

Applications

- Pour obtenir des composés fluorés

La fluorite minérale CaFdeux C'est la source de base ou majoritaire de fluor dans le monde. C'est la matière première pour préparer presque tous les composés fluorés.

Le plus important d'entre eux est l'acide fluorhydrique HF, à partir duquel les autres composés fluorés sont préparés. L'ion fluorure F- libéré du minéral en le faisant réagir avec de l'acide sulfurique concentré HdeuxSW4:

CaFdeux (solide) + HdeuxSW4 (liquide) → CaSO4 (solide) + 2 HF (gaz)

- Dans le soin des dents

Fluorure de calcium CaFdeux c'est un agent de prévention des caries. Il est utilisé pour fluorer l'eau potable (eau qui peut être bue) à cet effet.

De plus, les faibles concentrations de fluorure F- (de l'ordre de 0,1 partie par million) utilisés dans les dentifrices et les bains de bouche se sont avérés avoir un effet positif profond sur les soins dentaires préventifs des caries.

Le fluorure de calcium aide à prévenir les caries. Auteur: Annalise Batista. Source: Pixabay.

Nanoparticules de CaFdeux plus efficace

Bien que les fluorures soient utilisés dans les dentifrices et les rinçages, la faible concentration de calcium (Ca) dans la salive signifie que les dépôts de CaF ne se forment pas.deux sur les dents aussi efficacement que possible.

C'est pourquoi un moyen d'obtenir de la poudre de CaF a été imaginé.deux sous forme de nanoparticules.

Pour cela, un atomiseur est utilisé (de l'anglais de séchage par pulvérisation) où deux solutions (une d'hydroxyde de calcium Ca (OH)deux et un de fluorure d'ammonium NH4F) sont mélangés tout en étant pulvérisés dans une chambre avec flux d'air chaud.

Ensuite, la réaction suivante se produit:

Ca (OH)deux + NH4F → CaFdeux (solide) + NH4Oh

NH4OH se volatilise sous forme de NH3 et HdeuxOu et les nanoparticules de CaF restentdeux.

Ceux-ci ont une réactivité élevée et une plus grande solubilité, ce qui les rend plus efficaces pour la reminéralisation des dents et comme anticaries.

- Dans les lentilles pour équipement optique

Le fluorure de calcium est utilisé pour construire des éléments optiques tels que les prismes et les fenêtres des spectrophotomètres infrarouges et ultraviolets (UV)..

Ces appareils nous permettent de mesurer la quantité de lumière absorbée par un matériau lorsqu'il le traverse.

Le CaFdeux il est transparent dans ces régions du spectre lumineux, a un indice de réfraction extrêmement bas et permet une résolution plus efficace que le NaCl dans la gamme 1500-4000 cm.-1.

Grâce à sa stabilité chimique, il peut résister à des conditions défavorables, c'est pourquoi les éléments optiques CaFdeux ils ne sont pas attaqués. Il a également une dureté élevée.

Dans les caméras

Certains fabricants d'appareils photo utilisent des objectifs CaFdeux cristallisé artificiellement pour réduire la diffusion de la lumière et obtenir une excellente correction de la distorsion des couleurs.

Certains appareils photo ont des objectifs CaF au fluorure de calciumdeux pour diminuer la distorsion des couleurs. Bill Ebbesen [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)]. Source: Wikimedia Commons.

- Dans l'industrie métallurgique

Le CaFdeux Il est utilisé comme fondant dans l'industrie métallurgique, car il est une source de calcium insoluble dans l'eau et donc efficace dans les applications sensibles à l'oxygène..

Il est utilisé pour fondre et traiter le fer et l'acier sous forme liquide. Ceci est basé sur le fait qu'il a un point de fusion similaire à celui du fer et aussi qu'il peut dissoudre les oxydes et les métaux..

- Dans les détecteurs de radioactivité ou de rayonnement dangereux

Le CaFdeux c'est un matériau thermoluminescent. Cela signifie qu'il peut absorber le rayonnement dans les électrons de sa structure cristalline et plus tard, lorsqu'il est chauffé, le libérer sous forme de lumière..

Cette lumière émise peut être mesurée par un signal électrique. Ce signal est proportionnel à la quantité de rayonnement reçue par le matériau. Cela signifie que plus la quantité de rayonnement reçue est élevée, plus la quantité de lumière qu'il émettra après avoir été chauffée sera grande..

Pour cette raison, le CaFdeux Il est utilisé dans les dosimètres dits personnels, qui sont utilisés par les personnes qui sont exposées à des radiations dangereuses et qui veulent savoir combien de radiations elles ont reçues sur une période de temps..

- Autres utilisations

- Il est utilisé comme catalyseur dans les réactions chimiques de déshydratation et de déshydrogénation pour la synthèse de composés organiques.

- Il est utilisé dans les électrodes de soudage alcalines. Une soudure plus solide est obtenue qu'avec des électrodes acides. Ces électrodes sont utiles dans la fabrication de navires et de cuves en acier à haute pression..

- En tant que complément alimentaire en quantités extrêmement faibles (ppm ou parties par million).

Soudage de l'homme. Électrodes de fluorure de calcium CaFdeux former des soudures plus solides. William M. Plate Jr. [Domaine public]. Source: Wikimedia Commons.

Les références

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