Фторид кальция

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Фторид кальция
Calcium fluoride.jpg
Fluorite-unit-cell-3D-ionic.png
Fluorite crystals 270x444.jpgFluorid vápenatý.PNG
Общие
Хим. формула CaF2
Физические свойства
Состояние белое кристаллическое вещество (монокристаллы являются прозрачными)
Молярная масса 78,07 г/моль
Плотность 3,18 г/см³
Термические свойства
Т. плав. 1418 °C
Т. кип. 2533 °C
Т. всп. негорюч °C
Мол. теплоёмк. 67,03 Дж/(моль·К)
Энтальпия образования -1221 кДж/моль
Удельная теплота плавления 30 Дж/кг
Химические свойства
pKa 1
Растворимость в воде (18 °C) 0,0015 г/100мл

(20 °C) 0,0016 г/100 мл

Растворимость в ацетоне нерастворим
Оптические свойства
Показатель преломления 1,4328
Структура
Кристаллическая структура кубическая кристаллическая структура
Классификация
Рег. номер CAS [http://www.commonchemistry.org/ChemicalDetail.aspx?ref=7789-75-5 7789-75-5 7789-75-5]
PubChem 24617
Рег. номер EINECS 232-188-7
SMILES
InChI
Рег. номер EC 232-188-7
RTECS EW1760000
ChemSpider 23019
Безопасность
ЛД50 (перорально, крысы) 4250 мг/кг
Токсичность
NFPA 704.svg
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Фторид кальция — неорганическое бинарное ионное химическое соединение. Химическая формула CaF2.

Физические свойства[править | править вики-текст]

Бесцветные диамагнитные кристаллы (в измельчённом состоянии — белые). До температуры 1151 °C существует α-CaF2 с кубической решеткой (а = 0,54626 нм, z=4, пространственная группа Fm3m), выше 1151 °C — разупорядоченная модификация тетрагональной сингонии, температура плавления у этой модификации — 1418 °C.

Плохо растворим в воде (16 мг/л при 18 °C).

Получение[править | править вики-текст]

В природе CaF2 встречается в виде минерала флюорита (плавиковый шпат), который содержит до 90-95 % CaF2 и 3,5-8 % SiO2. Это хрупкий и мягкий минерал с большой вариацией в цвете: бесцветный, белый, жёлтый, оранжевый, красный, бурый, зелёный, зеленовато-голубой, фиолетово-синий, серый, пурпурный, синевато-чёрный, розовый и малиновый. Окраска связана с примесями хлора, железа, урана, дефектами кристаллической структуры, которая весьма тонко реагирует на нагревание. Является основным источником фтора в мире. Мировое производство ~4,5 млн т/год (1983 год).

В лабораторных условиях фторид кальция обычно получают из карбоната кальция и плавиковой кислоты:

Чисто теоретический интерес представляет способ получения непосредственно из простых веществ:

Разбавленная плавиковая кислота взаимодействует с оксидом кальция:

Фторид кальция можно получить обменными реакциями, например:

Химические свойства[править | править вики-текст]

Фторид кальция химически относительно пассивен. При высокой температуре подвергается гидролизу:

Разлагается концентрированной серной кислотой, что используется в промышлености для получения HF:

При избытке HF образует сложный кристаллогидрат:

При температуре в 600—700 °C фторид лития реагирует с оксидом кальция, давая на выходе оксид лития и фторид кальция:

Фторид лития с насыщенным раствором гидроксида кальция реагирует образовывая гидроксид лития и фторид кальция:

Применение[править | править вики-текст]

Фторид кальция является основным источником фтора и его соединений. Начиная с конца 1990-х добывалось ~5 млн тонн данного вещества в год.

Фторид кальция является компонентом металлургических флюсов, специальных стекол, эмалей, керамики, оптических и лазерных материалов. Он также используется в качестве флюса при плавке и переработке жидких чугуна и стали.

В лаборатории, фторид кальция широко применяется в качестве оптического материала для инфракрасного и ультрафиолетового излучений, а также как материал с чрезвычайно низким показателем преломления. В первые годы 21-го века цена на рынке фторида кальция упала, и многие крупные заводы были закрыты. Canon и другие производители используют синтетически выращенные кристаллы фторида кальция в качестве компонентов в объективах, уменьшающих рассеивание света.

Отличные механические, технические и эксплуатационные характеристики в сочетании с прозрачностью в широком спектральном диапазоне, высокой оптической однородностью, высокой радиационной устойчивостью позволяют использовать оптические монокристаллы фторида кальция в:

Монокристаллы используются для изготовления окон, призм, линз и других оптических деталей, работающих в диапазоне излучения от ультрафиолетового до инфракрасного. Оптические детали из фторида кальция используются без защитных покрытий.[1]

Опасность применения[править | править вики-текст]

Фторид кальция считается относительно безвредным в силу его малой растворимости в воде. Ситуация схожа и с BaSO4, где токсичность, обычно связанная с Ba2+, компенсируется очень низкой растворимостью сульфата.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]