stringtranslate.com

Фторид кальция

Фторид кальция — неорганическое соединение элементов кальция и фтора с формулой CaF 2 . Это белое твердое вещество, которое практически нерастворимо в воде. Встречается в виде минерала флюорита (также называемого плавиковым шпатом), который часто имеет интенсивную окраску из-за примесей.

Химическая структура

Соединение кристаллизуется в кубическом мотиве, называемом структурой флюорита .

Элементарная ячейка CaF 2 , известная как структура флюорита, с двух эквивалентных точек зрения. Второе начало координат часто используется при визуализации точечных дефектов, центрированных на катионе. [4]

Центры Ca 2+ имеют восемь координат, будучи центрированными в кубе из восьми центров F − . Каждый центр F − координируется с четырьмя центрами Ca 2+ в форме тетраэдра. [5] Хотя идеально упакованные кристаллические образцы бесцветны, минерал часто бывает глубоко окрашен из-за присутствия центров F . Такая же кристаллическая структура обнаружена во многих ионных соединениях с формулой AB 2 , таких как CeO 2 , кубический ZrO 2 , UO 2 , ThO 2 и PuO 2 . В соответствующей антиструктуре , называемой структурой антифлюорита, анионы и катионы меняются местами, например, Be 2 C .

Газовая фаза

Газовая фаза примечательна тем, что не оправдывает предсказаний теории VSEPR ; молекула CaF 2 не линейна, как MgF 2 , а изогнута с углом связи приблизительно 145°; дигалогениды стронция и бария также имеют изогнутую геометрию. [6] Было высказано предположение, что это происходит из-за взаимодействия фторидных лигандов с электронным ядром [7] [8] или d-подоболочкой [9] атома кальция.

Подготовка

Минерал флюорит распространен, широко распространен и представляет интерес в основном как предшественник HF . Таким образом, существует мало мотивации для промышленного производства CaF 2 . Высокочистый CaF 2 получают путем обработки карбоната кальция плавиковой кислотой : [ 10]

CaCO 3 + 2 HF → CaF 2 + CO 2 + H 2 O

Приложения

Природный CaF 2 является основным источником фтористого водорода , товарного химиката, используемого для производства широкого спектра материалов. Фторид кальция в состоянии флюорита имеет важное коммерческое значение как источник фторида. [11] Фторид водорода выделяется из минерала под действием концентрированной серной кислоты : [12]

CaF 2 + H 2 SO 4 → CaSO 4 (твердый) + 2 HF

Другие

Фторид кальция используется для производства оптических компонентов, таких как окна и линзы, используемых в тепловизионных системах, спектроскопии, телескопах и эксимерных лазерах (используемых для фотолитографии в виде сплавленной линзы). Он прозрачен в широком диапазоне от ультрафиолетовых (УФ) до инфракрасных (ИК) частот. Его низкий показатель преломления снижает необходимость в антибликовых покрытиях . Его нерастворимость в воде также удобна. [ необходима цитата ] Он также позволяет проходить гораздо меньшим длинам волн. [ необходима цитата ]

Легированный фторид кальция, как и природный флюорит, проявляет термолюминесценцию и используется в термолюминесцентных дозиметрах . Он образуется при соединении фтора с кальцием. [ необходима цитата ]

Безопасность

CaF 2 классифицируется как «неопасный», хотя при его реакции с серной кислотой образуется фтористоводородная кислота , которая является очень едкой и токсичной. Что касается вдыхания, рекомендуемая NIOSH концентрация фторсодержащей пыли составляет 2,5 мг/м 3 в воздухе. [10]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Прадьот Патнаик. Справочник по неорганическим химикатам . McGraw-Hill, 2002, ISBN  0-07-049439-8 .
  2. ^ Рентгеновские дифракционные исследования CaF2 при высоком давлении, L. Gerward, JS Olsen, S. Steenstrup, M. Malinowski, S. Åsbrink и A. Waskowska, Журнал прикладной кристаллографии (1992), 25, 578–581, doi :10.1107/S0021889892004096.
  3. ^ "Фториды (в виде F)". Концентрации, представляющие немедленную опасность для жизни или здоровья (IDLH) . Национальный институт охраны труда (NIOSH).
  4. ^ Burr, PA; Cooper, MWD (2017-09-15). "Важность упругих эффектов конечного размера: нейтральные дефекты в ионных соединениях". Physical Review B. 96 ( 9): 094107. arXiv : 1709.02037 . Bibcode : 2017PhRvB..96i4107B. doi : 10.1103/PhysRevB.96.094107. S2CID  119056949.
  5. ^ GL Miessler и DA Tarr «Неорганическая химия» 3-е изд., издательство Pearson/Prentice Hall, ISBN 0-13-035471-6 . 
  6. ^ Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
  7. ^ Gillespie, RJ; Robinson, EA (2005). «Модели молекулярной геометрии». Chem. Soc. Rev. 34 (5): 396–407. doi :10.1039/b405359c. PMID  15852152.
  8. ^ Bytheway, I.; Gillespie, RJ; Tang, TH; Bader, RF (1995). «Искажения ядра и геометрия дифторидов и дигидридов Ca, Sr и Ba». Inorg. Chem. 34 (9): 2407–2414. doi :10.1021/ic00113a023.
  9. ^ Сейхо, Луис; Барандьяран, Зойла; Хузинага, Сигеру (1991). «Потенциальное изучение равновесной геометрии дигалогенидов щелочноземельных металлов с помощью модели ab initio: MX2 (M = Mg, Ca, Sr, Ba; X = F, Cl, Br, I)» (PDF) . Дж. Хим. Физ. 94 (5): 3762. Бибкод : 1991ЖЧФ..94.3762С. дои : 10.1063/1.459748. hdl : 10486/7315 .
  10. ^ аб Эгеперс, Жан; Моллард, Поль; Девильерс, Дидье; Чемла, Мариус; Фарон, Роберт; Романо, Рене; Куэр, Жан Пьер (2000). «Соединения фтора неорганические». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a11_307. ISBN 3527306730.
  11. ^ Эгеперс, Жан; Моллард, Поль; Девильерс, Дидье; Чемла, Мариус; Фарон, Роберт; Романо, Рене; Куэр, Жан Пьер (2005), «Неорганические соединения фтора», Энциклопедия промышленной химии Ульмана, Вайнхайм: Wiley-VCH, стр. 307, doi:10.1002/14356007.a11_307.
  12. ^ Холлеман, А. Ф.; Виберг, Э. «Неорганическая химия» Academic Press: Сан-Диего, 2001. ISBN 0-12-352651-5 . 

Внешние ссылки