stringtranslate.com

фторид кальция

Фторид кальция – неорганическое соединение элементов кальция и фтора с формулой CaF 2 . Это белое твердое вещество, практически нерастворимое в воде. Он встречается в виде минерала флюорита (также называемого плавиковым шпатом), который часто имеет яркую окраску из-за примесей.

Химическая структура

Соединение кристаллизуется в виде кубической структуры, называемой структурой флюорита .

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

Центры Са 2+ восьмикоординатны и сосредоточены в кубе из восьми F - центров. Каждый F - центр координирован с четырьмя центрами Ca 2+ в форме тетраэдра. [5] Хотя идеально упакованные кристаллические образцы бесцветны, минерал часто имеет глубокую окраску из-за присутствия F-центров . Такая же кристаллическая структура встречается во многих ионных соединениях формулы AB 2 , таких как CeO 2 , кубический ZrO 2 , UO 2 , ThO 2 и PuO 2 . В соответствующей антиструктуре , называемой антифлюоритной структурой, анионы и катионы заменены местами, например Be 2 C .

Газовая фаза

Газовая фаза примечательна тем, что не оправдала предсказаний теории VSEPR ; молекула CaF 2 не является линейной, как MgF 2 , а изогнута с валентным углом примерно 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 обилен, широко распространен и представляет интерес главным образом как предшественник HF . Таким образом, существует небольшая мотивация для промышленного производства CaF 2 . CaF 2 высокой чистоты получают путем обработки карбоната кальция плавиковой кислотой : [10]

CaCO 3 + 2 HF → CaF 2 + CO 2 + H 2 O

Приложения

Встречающийся в природе CaF 2 является основным источником фторида водорода , химического вещества, используемого для производства широкого спектра материалов. Фторид кальция во флюоритном состоянии имеет важное коммерческое значение как источник фторида. [11] Фтороводород 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 изготовления оптических компонентов, таких как окна и линзы, используемых в тепловизионных системах, спектроскопии, телескопах и эксимерных лазерах (используется для фотолитографии в виде плавленой линзы). Он прозрачен в широком диапазоне частот от ультрафиолетового (УФ) до инфракрасного (ИК). Его низкий показатель преломления снижает потребность в просветляющих покрытиях . Его нерастворимость в воде также удобна. [ нужна цитация ] Он также позволяет проходить волнам гораздо меньшей длины. [ нужна цитата ]

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

Безопасность

CaF 2 классифицируется как «неопасный», хотя при его реакции с серной кислотой образуется плавиковая кислота , обладающая высокой коррозионной активностью и токсичностью. При вдыхании рекомендуемая NIOSH концентрация фторсодержащей пыли в воздухе составляет 2,5 мг/м 3 . [10]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Прадьот Патнаик. Справочник неорганических химикатов . МакГроу-Хилл, 2002, ISBN  0-07-049439-8
  2. ^ Рентгеновские дифракционные исследования CaF 2 при высоком давлении, Л. Гервард, Дж. С. Олсен, С. Стенструп, М. Малиновский, С. Осбринк и А. Васковска, Журнал прикладной кристаллографии (1992), 25, 578-581 doi . :10.1107/S0021889892004096
  3. ^ «Фториды (как F)» . Непосредственно опасные для жизни и здоровья концентрации (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  4. ^ Берр, Пенсильвания; Купер, MWD (15 сентября 2017 г.). «Важность упругих эффектов конечных размеров: нейтральные дефекты в ионных соединениях». Физический обзор B . 96 (9): 094107. arXiv : 1709.02037 . Бибкод : 2017PhRvB..96i4107B. doi :10.1103/PhysRevB.96.094107. S2CID  119056949.
  5. ^ Г. Л. Мисслер и Д. А. Тарр «Неорганическая химия», 3-е изд., издатель 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. ^ Гиллеспи, Р.Дж.; Робинсон, Э.А. (2005). «Модели молекулярной геометрии». хим. Соц. Откр. 34 (5): 396–407. дои : 10.1039/b405359c. ПМИД  15852152.
  8. ^ Кстати, И.; Гиллеспи, Р.Дж.; Тан, TH; Бадер, РФ (1995). «Искажения ядра и геометрия дифторидов и дигидридов Ca, Sr и Ba». Неорг. хим. 34 (9): 2407–2414. дои : 10.1021/ic00113a023.
  9. ^ Сейхо, Луис; Барандьяран, Зойла; Хузинага, Сигеру (1991). «Потенциальное исследование с помощью ab initio геометрии равновесной геометрии дигалогенидов щелочноземельных металлов: 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 978-3527306732.
  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