Kalcium-fluorid

A kalcium-fluorid (CaF₂) a kalcium és a fluor ionos vegyülete. A természetben a fluorit (más néven folypát) kristályban fordul elő és a világ legnagyobb fluorforrása. Vízben gyakorlatilag oldhatatlan. Tömény savakkal viszont reagál, ekkor hidrogén-fluorid fejlődik. Bár a tiszta anyag színtelen, a szennyeződések miatt az ásvány gyakran színes.

Szerkezete

A kalcium-fluorid a stroncium-fluoridhoz és a bárium-fluoridhoz hasonlóan köbös fluorit-szerkezetben kristályosodik. Ebben a szerkezetben a kalciumionok nyolcas koordinációs számmal egy kocka középpontjában helyezkednek el, melyek minden csúcsában egy fluoridion található. A fluoridionok pedig négyes koordinációs számmal egy-egy kalciumionok által alkotott tetraéder központjában helyezkednek el. A szerkezet a kalciumionokra nézve lapon centrált köbös rácsnak tekinthető, amelyben a tetraéderes térközöket fluoridionok foglalják el.

Gázfázisban a kalcium-fluorid monomer molekulák szerkezete a várakozásokkal ellentétben nem lineáris, hanem 145°-os szögben hajlított, amely látszólag ellentmond a vegyértékelektronpár-taszítási elméletnek. Ab initio számítások szerint a vegyértékhéj alatti d-elektronpályák hatása felelős a hajlított szerkezet kialakulásáért.

Tulajdonságai

Más alkáliföldfém-fluoridokhoz hasonlóan, magasabb hőmérsékleten a kalcium-fluorid is szilárdelektrolitként, más néven szuperionos vezetőként viselkedik. Ez azt jelenti, hogy melegítés során, még mielőtt az anyag elérné az olvadáspontját, a fluoridionok szabályos szerkezete felbomlik, és szabadon tudnak mozogni a kalciumionok által alkotott rácsban, miközben az anyag makroszkopikusan megőrzi szilárd halmazállapotát. A kalcium-fluorid esetén a kritikus hőmérséklet, ahol ez az átalakulás megtörténik körülbelül 1100 °C, vagyis 320 °C-kal az anyag olvadáspontja alatt.

Előállítása

Ipari célokra főként a természetben található fluoritot használják. Ezt porítják, így kerül forgalomba.

Mesterségesen is előállítható, ha kalcium-klorid oldathoz ammónium-fluorid- vagy nátrium-fluorid oldatot öntenek, majd az ekkor leváló csapadékot híg sósavval melegítik.

Felhasználása

A kalcium-fluoridból fluort, hidrogén-fluoridot és más fluorvegyületeket gyártanak. A kohászatban az ércek olvadáspontjának csökkentésére szolgál, a folypát név is innen ered. Opálüveg és zománcok készítésére is alkalmazzák. Optikai készülékekben is használják, mert az ultraibolya fényt a kalcium-fluorid-kristályok átengedik.

Jegyzetek

1 2 3 4 A kalcium-fluorid biztonsági adatlapja (Merck) (németül)
↑ A kalcium-fluorid vegyülethez tartozó bejegyzés az IFA GESTIS adatbázisából. A hozzáférés dátuma: 2010. november 27. (JavaScript szükséges) (angolul)
1 2 Greenwood, Norman N. (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. 161–162. o. ISBN 0-08-037941-9. {{cite book}}: Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (súgó)
↑ G. L. Miessler and D. A. Tarr “Inorganic Chemistry” 3rd Ed, Pearson/Prentice Hall publisher, ISBN 0-13-035471-6.
↑ Seijo, Luis; Barandiarán, Zoila; Huzinaga, Sigeru (1991). "Ab initio model potential study of the equilibrium geometry of alkaline earth dihalides: MX2 (M=Mg, Ca, Sr, Ba; X=F, Cl, Br, I)" (PDF). The Journal of Chemical Physics. 94 (5): 3762. Bibcode:1991JChPh..94.3762S. doi:10.1063/1.459748. hdl:10486/7315.
↑ Voronin, B. M.; Volkov, S. V. (2001. július). "Ionic conductivity of fluorite type crystals CaF₂, SrF₂, BaF₂, and SrCl₂ at high temperatures". Journal of Physics and Chemistry of Solids. 62 (7). Elsevier: 1349–1358. Bibcode:2001JPCS...62.1349V. doi:10.1016/S0022-3697(01)00036-1.{{cite journal}}: CS1 karbantartás: date és year (link)

Források

Erdey-Grúz Tibor: Vegyszerismeret
Nyilasi János: Szervetlen kémia

Kémiaportál • összefoglaló, színes tartalomajánló lap

[Merck-1] 1 2 3 4 A kalcium-fluorid biztonsági adatlapja (Merck) (németül)

[IFA_GESTIS-2] A kalcium-fluorid vegyülethez tartozó bejegyzés az IFA GESTIS adatbázisából. A hozzáférés dátuma: 2010. november 27. (JavaScript szükséges) (angolul)

[Greenwood-3] 1 2 Greenwood, Norman N. (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. 161–162. o. ISBN 0-08-037941-9. {{cite book}}: Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (súgó)

[4] G. L. Miessler and D. A. Tarr “Inorganic Chemistry” 3rd Ed, Pearson/Prentice Hall publisher, ISBN 0-13-035471-6.

[5] Seijo, Luis; Barandiarán, Zoila; Huzinaga, Sigeru (1991). "Ab initio model potential study of the equilibrium geometry of alkaline earth dihalides: MX2 (M=Mg, Ca, Sr, Ba; X=F, Cl, Br, I)" (PDF). The Journal of Chemical Physics. 94 (5): 3762. Bibcode:1991JChPh..94.3762S. doi:10.1063/1.459748. hdl:10486/7315.

[6] Voronin, B. M.; Volkov, S. V. (2001. július). "Ionic conductivity of fluorite type crystals CaF₂, SrF₂, BaF₂, and SrCl₂ at high temperatures". Journal of Physics and Chemistry of Solids. 62 (7). Elsevier: 1349–1358. Bibcode:2001JPCS...62.1349V. doi:10.1016/S0022-3697(01)00036-1.{{cite journal}}: CS1 karbantartás: date és year (link)