불화 칼슘 (CAF2) : 구조, 특성, 용도 - 물리적 인 - 2026

불화 칼슘 , 무기 고체를 포함하는 칼슘 원자 (CA) 및 두 개의 불소 원자 (F)이다. 그것의 화학 공식은 CaF ₂ 이며 결정 성 회백색 고체입니다.

본질적으로 광물 형석 또는 형석에서 발견됩니다. 뼈와 치아에 자연적으로 존재합니다. 미네랄 형석은 다른 불소 화합물을 얻는 데 사용되는 주요 공급원입니다.

고체 CaF ₂ 불화 칼슘 . w : 사용자 : 2005 년 6 월 Walkerma. 출처 : Wikimedia Commons.

또한 CaF ₂ 는 충치를 예방하기 위해 사용되기 때문에 치과 의사가이를 치료하기 위해 사용하는 재료에 첨가됩니다. 사실, 불화 칼슘은 식수 (음용수)에도 첨가되어 인구가이를 마시고이를 닦는 것으로부터 이익을 얻습니다.

CaF ₂ 는 광학 장비 및 카메라에서 큰 결정 형태로 사용됩니다. 또한 사람이 방사능에 얼마나 많이 노출되었는지 감지하는 데 사용되는 소형 장치에도 사용됩니다.

구조

불화 칼슘 CaF2 형 ₂ 칼슘 칼슘으로 이루어지는 이온 화합물 ²⁺ 양이온 두 라이드 F ^- 음이온 . 그러나 일부 정보 소스는 링크가 특정 공유 특성을 가지고 있음을 나타냅니다.

불화 칼슘 CaF _2의 구조 . 파란색 : 칼슘; 노란색 불소. 클라우디오 피스 틸리. 출처 : Wikimedia Commons.

명명법

불화 칼슘

속성

몸 상태

무색에서 회백색의 고체이며 입방체 결정 구조입니다.

CaF ₂ 의 입방정 구조 . Benjah-bmm27. 출처 : Wikimedia Commons.

분자 무게

78.07g / 몰

녹는 점

1418 ºC

비점

2533ºC

밀도

3.18 g / cm ³ 20 ° C.

굴절률

1.4328

용해도

20 ° C에서 물에 녹지 않습니다. 25 ° C에서 거의 불용성 : 0.002g / 100mL 물. 산에 약간 용해됩니다.

화학적 특성

산화 또는 환원 특성은 매우 약하지만 이러한 반응이 발생할 수 있습니다. 일반적으로 매우 드문 경우입니다.

유기 화학 물질 및 HF 불산을 포함한 많은 산에 대해 불활성입니다. 질산 HNO _3에 서서히 용해 됩니다.

가연성이 아닙니다. 공기 나 물과 빠르게 반응하지 않습니다.

물에 대한 친 화성이 낮기 때문에 높은 습도에 노출 되더라도 상온에서 최대 1 개월까지도 영향을 미치지 않습니다.

습기가 있으면 결정의 벽이 600 ° C 이상의 온도에서 천천히 용해됩니다. 건조한 환경에서는 큰 영향을받지 않고 최대 약 1000 ° C까지 사용할 수 있습니다.

자연의 존재

불화 칼슘 CaF ₂ 는 광물 형석 또는 형석에서 자연적으로 발견됩니다.

순수한 CaF ₂ 는 무색이지만 미네랄 형석은 종종 결정 구조의 "구멍"에 갇힌 전자의 존재에 의해 착색됩니다.

이 미네랄은 유리 광택과 다양한 색상 (자주색, 파란색, 녹색, 노란색, 무색, 갈색, 분홍색, 검은 색, 붉은 오렌지색)으로 높은 평가를 받고 있습니다. "세계에서 가장 착색 된 광물"이라고합니다.

프랑스 광산의 형석. 툴루즈 박물관. 출처 : Wikimedia Commons.

밀라노 자연 박물관의 형석 (파란색 결정). Giovanni Dall'Orto. 출처 : Wikimedia Commons.

영국 광산의 형석. 디디에 데스 쿠엔 스. 출처 : Wikimedia Commons.

프랑스 광산의 형석. 디디에 데스 쿠엔 스. 출처 : Wikimedia Commons.

미국 광산의 형석. 저자 : Jurema Oliveira. 출처 : Wikimedia Commons.

불화 칼슘은 또한 뼈에서 0.2 ~ 0.65 %의 양으로 발견되며 치아의 법랑질에서도 0.33-0.59 %의 양으로 발견됩니다.

응용

-불소 화합물 획득

미네랄 형석 CaF ₂ 는 전 세계적으로 불소의 기본 또는 대부분의 공급원입니다. 거의 모든 불소 화합물을 제조하기위한 원료입니다.

이들 중 가장 중요한 것은 다른 불소화 화합물이 제조되는 불산 HF입니다. 플루오 라이드 이온은 F ^- 진한 황산 H와 반응시켜 광물로부터 방출되는 ₂ SO ₄ :

CaF ₂ (고체) + H ₂ SO ₄ (액체) → CaSO ₄ (고체) + 2 HF (기체)

-치아 관리

CaF ₂ 불화 칼슘 은 충치 예방제입니다. 이를 위해 식수 (마실 수있는 물)를 플루오르 화하는 데 사용됩니다.

또한, F의 낮은 농도 ^- 불화물 치약 및 구강 세정제에 사용되는 (백만 당 0.1 부 정도)가 우식에 지대한 긍정적 효과 예방 치과 치료를 보여왔다.

불화 칼슘은 충치 예방에 도움이됩니다. 저자 : Annalize Batista. 출처 : Pixabay.

CaF 나노 입자

불소는 치약과 린스에 사용되지만 타액의 칼슘 (Ca) 농도가 낮기 때문에 치아에 CaF ₂ 침전물이 가능한 한 효과적으로 형성되지 않습니다 .

그래서 CaF ₂ 분말 을 나노 입자로 만드는 방법이 고안되었습니다 .

이를 위해 분무 건조기 (영국식 분무 건조기)를 사용하여 두 용액 (수산화칼슘 Ca (OH) ₂ 중 하나와 불화 암모늄 NH ₄ F 중 하나 )을 혼합하여 흐름이있는 챔버에 분무합니다. 뜨거운 공기.

그러면 다음 반응이 발생합니다.

Ca (OH) ₂ + NH ₄ F → CaF ₂ (고체) + NH ₄ OH

NH ₄ OH는 NH ₃ 및 H ₂ O와 CaF ₂ 나노 입자가 남아있을 때 휘발 합니다.

그들은 반응성이 높고 용해도가 높아 치아 재광 화 및 진통제로 더 효과적입니다.

-광학 장 비용 렌즈

불화 칼슘은 적외선 및 자외선 (UV) 분광 광도계의 프리즘 및 창과 같은 광학 요소를 만드는 데 사용됩니다.

이러한 장치를 사용하면 재료가 통과 할 때 흡수되는 빛의 양을 측정 할 수 있습니다.

CaF ₂ 는 이러한 광 스펙트럼 영역에서 투명하고 굴절률이 극히 낮으며 1500-4000 cm ^{- 1} 범위의 NaCl보다 더 효율적인 분해능을 가능하게합니다 .

화학적 안정성 덕분에 열악한 조건을 견딜 수 있으므로 CaF ₂ 광학 요소 가 공격받지 않습니다. 또한 경도가 높습니다.

카메라에서

일부 사진 카메라 제조업체는 인위적으로 결정화 된 CaF ₂ 렌즈 를 사용 하여 광산란을 줄이고 색상 왜곡에 대한 우수한 보정을 달성합니다.

일부 카메라에는 색상 왜곡을 줄이기 위해 칼슘 플루오 라이드 CaF ₂ 렌즈 가 있습니다. Bill Ebbesen. 출처 : Wikimedia Commons.

-야금 산업에서

CaF ₂ 는 물에 불용성 인 칼슘 공급원이므로 산소에 민감한 응용 분야에 효과적이기 때문에 야금 산업에서 융제 제로 사용됩니다.

철과 강철을 액체 형태로 녹이고 가공하는 데 사용됩니다. 이것은 철과 유사한 융점을 가지고 있으며 산화물과 금속을 용해시킬 수 있다는 사실에 근거합니다.

-방사능 또는 위험한 방사선 탐지기

CaF ₂ 는 열 발광 물질입니다. 이것은 결정 구조의 전자에서 방사선을 흡수하고 나중에 가열되면 빛의 형태로 방출 할 수 있음을 의미합니다.

이 방출 된 빛은 전기 신호로 측정 할 수 있습니다. 이 신호는 물질이받은 방사선의 양에 비례합니다. 그것은 수신되는 방사선의 양이 많을수록 가열 후 방출되는 빛의 양이 더 많다는 것을 의미합니다.

이것이 CaF ₂ 가 위험한 방사선에 노출되어 일정 기간 동안 얼마나 많은 방사선을 받았는지 알고 싶은 사람들이 사용하는 소위 개인 선량계에 사용되는 이유 입니다.

-기타 용도

-유기 화합물 합성을위한 탈수, 탈수소의 화학 반응에서 촉매로 사용됩니다.

-알칼리 용접 전극에 사용됩니다. 산성 전극보다 더 강한 용접이 이루어집니다. 이 전극은 선박 및 고압 강철 용기 제조에 유용합니다.

-극히 적은 양 (ppm 또는 백만 분율)의식이 보충제.

용접하는 사람. CaF ₂ 불화 칼슘 전극 은 더 강한 용접을 형성합니다. 윌리엄 M. 플레이트 주니어. 출처 : Wikimedia Commons.

참고 문헌

1. Pirmoradian, M. 및 Hooshmand, T. (2019). 수지 기반 치과 용 나노 복합체의 재광 화 및 항균 기능. 불화 칼슘 (CaF ₂ ) 의 합성 및 특성화 . 치과에서 나노 복합 재료의 응용. sciencedirect.com에서 복구되었습니다.
2. 미국 국립 의학 도서관. (2019). 불화 칼슘. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov에서 복구되었습니다.
3. Weman, K. (2012). 코팅 된 전극을 사용한 수동 금속 아크 (MMA) 용접. In Welding Processes Handbook (Second Edition). sciencedirect.com에서 복구되었습니다.
4. Hanning, M. 및 Hanning, C. (2013). 예방 치과의 나노 바이오 재료. 나노 크기의 불화 칼슘. 임상 치과의 Nanobiomaterials에서. sciencedirect.com에서 복구되었습니다.
5. Ropp, RC (2013). 그룹 17 (H, F, Cl, Br, I) 알칼리 토류 화합물. 불화 칼슘. 알칼리성 지구 화합물의 백과 사전에서. sciencedirect.com에서 복구되었습니다.
6. Cotton, F. Albert 및 Wilkinson, Geoffrey. (1980). 고급 무기 화학. 제 4 판. John Wiley & Sons.
7. Valkovic, V. (2000). 방사능 측정. 환경에서 방사능. 열 발광 검출기 (TLD). sciencedirect.com에서 복구되었습니다.