Новости Нефтегазовая пром.
Выставки Наука и технология


Фторид кальция

Фторид кальция


Фторид кальция

Фторид кальция
Фторид кальция
Фторид кальция

Систематическое
наименование
Фторид кальция
Традиционные названияФтористый кальций, кальция дифторид, плавиковый шпат, флюорит
Хим. формулаCaF2
Рац. формулаCaF2
Состояниебелое кристаллическое вещество (монокристаллы являются прозрачными)
Молярная масса78,07 г/моль
Плотность3,18 г/см³
Температура
 • плавления1418 °C
 • кипения2533 °C
 • вспышкинегорюч °C
Мол. теплоёмк.67,03 Дж/(моль·К)
Энтальпия
 • образования-1221 кДж/моль
Удельная теплота плавления30 Дж/кг
Константа диссоциации кислоты  pKa 1
Растворимость
 • в воде(18 °C) 0,0015 г/100мл
(20 °C) 0,0016 г/100 мл
 • в ацетоненерастворим
Показатель преломления1,4328
Кристаллическая структуракубическая кристаллическая структура
Рег. номер CAS7789-75-5
PubChem
Рег. номер EINECS232-188-7
SMILES
InChI
RTECSEW1760000
ChEBI35437
ChemSpider
ЛД50(перорально, крысы) 4250 мг/кг
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.


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


Фторид кальция

Физические свойства

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

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:

 CaCO3 + 2HF → CaF2↓ + CO2↑ + H2O

Чисто теоретический интерес представляет способ получения непосредственно из простых веществ:

 Ca + F2 → CaF2

Разбавленная плавиковая кислота взаимодействует с оксидом кальция:

 CaO + 2HF → CaF2↓ + H2

Фторид кальция можно получить обменными реакциями, например:

 CaCl2 + 2NH4F → CaF2↓ + 2NH4Cl 
Фторид кальция

Химические свойства

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

 CaF2 + H2O →800oC CaO + 2HF 
 CaF2 + H2O + SiO21450oC CaSiO3 + 2HF

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

 CaF2 + H2SO4130−200oC CaSO4 + 2HF↑

При избытке HF образует сложный кристаллогидрат:

 CaF2 + 2HF + 6H2O → Ca(HF2)2 ⋅ 6H2O↓

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

 2LiF + CaO →600−700oC CaF2 + Li2O

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

 2LiF + Ca(OH)2 → CaF2 + 2LiOH

Применение

Фторид кальция является основным источником фтора и его соединений. Начиная с конца 1990-х годов 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.

Применяется в стоматологии, для глубокого фторирования – насыщения твердых тканей зуба минеральными соединениями, путём обработки(очистка, просушивание струёй воздуха зуба и нанесение) поврежденных мест. Благодаря этому, терапевтический эффект по сравнению с применением фторлаков, усиливается в 100 раз.

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:

  • Микроскопии,
  • Квантовой и силовой оптике,
  • Инфракрасной технике,
  • Спектрофотометрии,
  • Фурье-спектроскопии,
  • Рентгеновской технике,
  • Космотехнике,
  • Астрономии,
  • Голографии.

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.

Опасность применения

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.