Calciumfluorid – Wikipedia

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Calciumfluorid
Calciumfluorid.jpg
Fluorit-Einheitszellen-3D-ionic.png
Fluorid vápenatý.PNG
Kennungen
ChEBI
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.029.262 Bearbeiten Sie dies bei Wikidata
EG-Nummer
RTECS-Nummer
UNII
Eigenschaften
Ca.F.2
Molmasse 78.075 g · mol−1
Aussehen Weißer kristalliner Feststoff (Einkristalle sind transparent)
Dichte 3,18 g / cm3
Schmelzpunkt 1.418 ° C (2.584 ° F; 1.691 K)
Siedepunkt 2,533 ° C (4,591 ° F; 2,806 K)
0,015 g / l (18 ° C)
0,016 g / l (20 ° C)
3,9 × 10−11[1]
Löslichkeit unlöslich in Aceton
in Säure schwer löslich
-28,0 · 10−6 cm3/ mol
1,4338
Struktur
kubisches Kristallsystem, cF12[2]
Fm3m, # 225
Ca, 8, kubisch
F, 4, tetraedrisch
Gefahren
Hauptgefahren Reagiert mit konzentrierter Schwefelsäure unter Bildung von Flusssäure
Sicherheitsdatenblatt ICSC 1323
NFPA 704 (Feuerdiamant)
Flammability code 0: Will not burn. E.g. water Health code 0: Exposure under fire conditions would offer no hazard beyond that of ordinary combustible material. E.g. sodium chloride Reactivity code 0: Normally stable, even under fire exposure conditions, and is not reactive with water. E.g. liquid nitrogen Special hazards (white): no code

NFPA 704 vierfarbiger Diamant
Flammpunkt Nicht brennbar
Tödliche Dosis oder Konzentration (LD, LC):
> 5000 mg / kg (oral, Meerschweinchen)
4250 mg / kg (oral, Ratte)[3]
Verwandte Verbindungen
Calciumchlorid
Calciumbromid
Calciumiodid
Berylliumfluorid
Magnesiumfluorid
Strontiumfluorid
Bariumfluorid
Sofern nicht anders angegeben, werden Daten für Materialien in ihrem Standardzustand (bei 25 ° C) angegeben [77 °F]100 kPa).
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Infobox-Referenzen

Calciumfluorid ist die anorganische Verbindung der Elemente Calcium und Fluor mit der Formel CaF2. Es ist ein weißer unlöslicher Feststoff. Es kommt als Mineral Fluorit (auch Flussspat genannt) vor, das aufgrund von Verunreinigungen häufig tief gefärbt ist.

Chemische Struktur[edit]

Die Verbindung kristallisiert in einem kubischen Motiv, das als Fluoritstruktur bezeichnet wird.

Elementarzelle von CaF2, bekannt als Fluoritstruktur, aus zwei äquivalenten Perspektiven. Der zweite Ursprung wird häufig verwendet, um auf dem Kation eingegebene Punktfehler zu visualisieren.[4]

Ca.2+ Zentren sind achtfach koordiniert und in einem Würfel von acht F zentriert– – Zentren. Jeder F.– – Zentrum ist auf vier Ca koordiniert2+ Zentren in Form eines Tetraeders.[5] Obwohl perfekt gepackte kristalline Proben farblos sind, ist das Mineral aufgrund des Vorhandenseins von F-Zentren häufig tief gefärbt. Die gleiche Kristallstruktur findet sich in zahlreichen ionischen Verbindungen mit der Formel AB2wie CeO2kubisches ZrO2, UO2ThO2und PuO2. In der entsprechenden Anti-Struktur, die als Antifluorit-Struktur bezeichnet wird, werden Anionen und Kationen wie Be ausgetauscht2C.

Gasphase[edit]

Die Gasphase ist bemerkenswert, weil sie die Vorhersagen der VSEPR-Theorie nicht erfüllt; das CaF
2 Molekül ist nicht linear wie MgF
2, aber mit einem Bindungswinkel von ungefähr 145 ° gebogen; Die Strontium- und Bariumdihalogenide haben ebenfalls eine gebogene Geometrie.[6] Es wurde vorgeschlagen, dass dies auf die Fluoridliganden zurückzuführen ist, die mit dem Elektronenkern interagieren[7][8] oder die d-Unterschale[9] des Calciumatoms.

Vorbereitung[edit]

Das Mineral Fluorit ist reichlich vorhanden, weit verbreitet und hauptsächlich als Vorstufe für HF von Interesse. Daher besteht wenig Motivation für die industrielle Herstellung von CaF2. Hochreines CaF2 wird durch Behandlung von Calciumcarbonat mit Flusssäure hergestellt:[10]

CaCO3 + 2 HF → CaF2 + CO2 + H.2Ö

Anwendungen[edit]

Natürlich vorkommendes CaF2 ist die Hauptquelle für Fluorwasserstoff, eine Grundchemikalie, die zur Herstellung einer Vielzahl von Materialien verwendet wird. Calciumfluorid im Fluoritzustand ist als Fluoridquelle von erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung.[11] Fluorwasserstoff wird durch Einwirkung von konzentrierter Schwefelsäure aus dem Mineral freigesetzt:[12]

CaF2 + H.2DAMIT4 → CaSO4(fest) + 2 HF

Nische verwendet[edit]

Calciumfluorid wird zur Herstellung optischer Komponenten wie Fenster und Linsen verwendet, die in Wärmebildsystemen, Spektroskopie, Teleskopen und Excimerlasern verwendet werden. Es ist über einen weiten Bereich von ultravioletten (UV) bis infraroten (IR) Frequenzen transparent. Sein niedriger Brechungsindex reduziert den Bedarf an Antireflexbeschichtungen. Die Unlöslichkeit in Wasser ist ebenfalls praktisch. Dotiertes Calciumfluorid zeigt wie natürliches Fluorit Thermolumineszenz und wird in thermolumineszierenden Dosimetern verwendet. Es entsteht, wenn sich Fluor mit Kalzium verbindet.

CaF2 wird als “nicht gefährlich” eingestuft, obwohl bei der Reaktion mit Schwefelsäure sehr giftige Flusssäure entsteht. In Bezug auf die Inhalation beträgt die von NIOSH empfohlene Konzentration an fluorhaltigen Stäuben 2,5 mg / m3 in der Luft.[10]

Siehe auch[edit]

Verweise[edit]

  1. ^ Pradyot Patnaik. Handbuch der anorganischen Chemikalien. McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-049439-8
  2. ^ Röntgenbeugungsuntersuchungen von CaF2 bei Hochdruck L. Gerward, JS Olsen, S. Steenstrup, M. Malinowski, S. Åsbrink und A. Waskowska, Journal of Applied Crystallography (1992), 25, 578-581 doi:10.1107 / S0021889892004096
  3. ^ Fluoride (als F). Sofort gefährlich für Lebens- und Gesundheitskonzentrationen (IDLH). Nationales Institut für Sicherheit und Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz (NIOSH).
  4. ^ Burr, PA; Cooper, MWD (15.09.2017). “Bedeutung elastischer Effekte endlicher Größe: Neutrale Defekte in ionischen Verbindungen”. Körperliche Überprüfung B.. 96 (9): 094107. arXiv:1709.02037. Bibcode:2017PhRvB..96i4107B. doi:10.1103 / PhysRevB.96.094107. S2CID 119056949.
  5. ^ GL Miessler und DA Tarr “Anorganische Chemie” 3. Aufl., Pearson / Prentice Hall Verlag, ISBN 0-13-035471-6.
  6. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemie der Elemente (2. Aufl.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
  7. ^ Gillespie, RJ; Robinson, EA (2005). “Modelle der Molekülgeometrie”. Chem. Soc. Rev. 34 (5): 396–407. doi:10.1039 / b405359c. PMID 15852152.
  8. ^ Übrigens, ich.; Gillespie, RJ; Tang, TH; Bader, RF (1995). “Kernverzerrungen und Geometrien der Difluoride und Dihydride von Ca, Sr und Ba”. Inorg. Chem. 34 (9): 2407–2414. doi:10.1021 / ic00113a023.
  9. ^ Seijo, Luis; Barandiarán, Zoila; Huzinaga, Sigeru (1991). “Ab-initio-Modell-Potentialstudie der Gleichgewichtsgeometrie von Erdalkaliendihalogeniden: MX2 (M = Mg, Ca, Sr, Ba; X = F, Cl, Br, I) (PDF). J. Chem. Phys. 94 (5): 3762. Bibcode:1991JChPh..94.3762S. doi:10.1063 / 1.459748. hdl:10486/7315.
  10. ^ ein b Aigueperse, Jean; Mollard, Paul; Devilliers, Didier; Chemla, Marius; Faron, Robert; Romano, René; Cuer, Jean Pierre (2000). “Fluorverbindungen, anorganisch”. Ullmanns Enzyklopädie der Industriechemie. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a11_307.
  11. ^ Aigueperse, Jean; Mollard, Paul; Devilliers, Didier; Chemla, Marius; Faron, Robert; Romano, Renée; Cuer, Jean Pierre (2005), “Fluorverbindungen, anorganisch”, Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, p. 307, doi: 10.1002 / 14356007.a11_307.
  12. ^ Holleman, AF; Wiberg, E. “Anorganische Chemie” Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.

Externe Links[edit]


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