- Estrutura
- Nomenclatura
- Propriedades
- Estado físico
- Peso molecular
- Ponto de fusão
- Ponto de ebulição
- Densidade
- Índice de refração
- Solubilidade
- Propriedades quimicas
- Presença na natureza
- Formulários
- - Na obtenção de compostos de flúor
- - No cuidado dos dentes
- Nanopartículas de CaF
- - Em lentes para equipamentos ópticos
- Nas câmeras
- - Na indústria metalúrgica
- - Em detectores de radioatividade ou radiação perigosa
- - Outros usos
- Referências
O fluoreto de cálcio é um sólido inorgânico composto por um átomo de cálcio (Ca) e dois átomos de flúor (F). Sua fórmula química é CaF 2 e é um sólido branco-acinzentado cristalino.
Na natureza, é encontrado no mineral fluorita ou fluorita. Existe naturalmente nos ossos e dentes. O mineral fluorita é a principal fonte de obtenção de outros compostos de flúor.
Fluoreto de cálcio CaF 2 sólido. w: Usuário: Walkerma em junho de 2005. Fonte: Wikimedia Commons.
Além disso, o CaF 2 é usado para prevenir a cárie dentária, por isso é adicionado aos materiais usados pelos dentistas para curá-los. Na verdade, o fluoreto de cálcio também é adicionado à água potável (água potável) para que a população se beneficie ao beber e escovar os dentes.
O CaF 2 é usado na forma de grandes cristais em equipamentos ópticos e câmeras. Ele também é usado em pequenos dispositivos que são usados para detectar o quanto uma pessoa foi exposta à radioatividade.
Estrutura
O fluoreto de cálcio CaF 2 é um composto iônico formado por um cátion cálcio Ca 2+ e dois ânions F - fluoreto. Porém, algumas fontes de informação indicam que seus links possuem um certo caráter covalente.
Estrutura do fluoreto de cálcio CaF 2. Azul: cálcio; Flúor amarelo. Claudio Pistilli. Fonte: Wikimedia Commons.
Nomenclatura
Fluoreto de cálcio
Propriedades
Estado físico
Sólido incolor a branco acinzentado com estrutura cristalina cúbica.
Estrutura cristalina cúbica do CaF 2. Benjah-bmm27. Fonte: Wikimedia Commons.
Peso molecular
78,07 g / mol
Ponto de fusão
1418 ºC
Ponto de ebulição
2533 ºC
Densidade
3,18 g / cm 3 a 20 ° C
Índice de refração
1,4328
Solubilidade
É insolúvel em água a 20 ° C. Quase insolúvel a 25 ° C: 0,002 g / 100 mL de água. Ligeiramente solúvel em ácidos.
Propriedades quimicas
Suas propriedades oxidantes ou redutoras são muito fracas, porém essas reações podem ocorrer. Embora, em geral, em muito poucos casos.
É inerte a produtos químicos orgânicos e a muitos ácidos, incluindo o ácido fluorídrico HF. Ele se dissolve lentamente em ácido nítrico HNO 3.
Não é inflamável. Não reage rapidamente com ar ou água.
Devido à sua baixa afinidade pela água, mesmo que seja exposta a um alto percentual de umidade, não a afeta mesmo por até um mês em temperatura ambiente normal.
Na presença de umidade, as paredes de seus cristais se dissolvem lentamente em temperaturas acima de 600 ° C. Em ambientes secos, pode ser usado até cerca de 1000 ° C sem ser afetado de forma significativa.
Presença na natureza
O fluoreto de cálcio CaF 2 é encontrado naturalmente no mineral fluorita ou fluorita.
Embora o CaF 2 puro seja incolor, o mineral fluorita costuma ser colorido pela presença de elétrons presos nos "orifícios" da estrutura do cristal.
Este mineral é altamente valorizado por seu brilho vítreo e variedade de cores (roxo, azul, verde, amarelo, incolor, marrom, rosa, preto e laranja avermelhado). Diz-se que é "o mineral mais colorido do mundo".
Fluorita de uma mina na França. Muséum de Toulouse. Fonte: Wikimedia Commons.
Fluorita (cristais azuis) do Museu Natural de Milão. Giovanni Dall'Orto. Fonte: Wikimedia Commons.
Fluorita de uma mina na Inglaterra. Didier Descouens. Fonte: Wikimedia Commons.
Fluorita de uma mina na França. Didier Descouens. Fonte: Wikimedia Commons.
Fluorita de uma mina nos EUA. Autor: Jurema Oliveira. Fonte: Wikimedia Commons.
O fluoreto de cálcio também é encontrado nos ossos em quantidades entre 0,2 e 0,65%, e também no esmalte dos dentes em 0,33-0,59%.
Formulários
- Na obtenção de compostos de flúor
O mineral fluorita CaF 2 é a fonte básica ou majoritária de flúor em todo o mundo. É a matéria-prima para a preparação de quase todos os compostos de flúor.
O mais importante deles é o ácido fluorídrico HF, a partir do qual os outros compostos fluorados são preparados. O íon fluoreto F - é liberado do mineral reagindo-o com ácido sulfúrico concentrado H 2 SO 4:
CaF 2 (sólido) + H 2 SO 4 (líquido) → CaSO 4 (sólido) + 2 HF (gás)
- No cuidado dos dentes
O fluoreto de cálcio CaF 2 é um agente para a prevenção de cáries. É usado para fluoretar a água potável (água que pode ser bebida) para esse fim.
Além disso, as baixas concentrações de F - fluoreto (da ordem de 0,1 partes por milhão) usados em pastas de dentes e colutórios têm mostrado ter um efeito positivo profundo na cárie dentária cuidados preventivos.
O fluoreto de cálcio auxilia na prevenção de cáries. Autor: Annalize Batista. Fonte: Pixabay.
Nanopartículas de CaF
Embora os fluoretos sejam usados em cremes dentais e enxaguantes, a baixa concentração de cálcio (Ca) na saliva significa que os depósitos de CaF 2 não são formados nos dentes da maneira mais eficaz possível.
É por isso que uma maneira de obter o pó de CaF 2 como nanopartículas foi concebida.
Para isso, um secador por spray (do inglês spray -ryer) é usado onde duas soluções (uma de hidróxido de cálcio Ca (OH) 2 e outra de fluoreto de amônio NH 4 F) são misturadas enquanto são pulverizadas em uma câmara com fluxo de ar quente.
Em seguida, ocorre a seguinte reação:
Ca (OH) 2 + NH 4 F → CaF 2 (sólido) + NH 4 OH
NH 4 OH volatiliza como NH 3 e H 2 O e as nanopartículas de CaF 2 permanecem.
Possuem alta reatividade e maior solubilidade, o que os torna mais eficazes para remineralizar dentes e como anticárie.
- Em lentes para equipamentos ópticos
O fluoreto de cálcio é usado para construir elementos ópticos, como prismas e janelas de espectrofotômetros de luz infravermelha e ultravioleta (UV).
Esses dispositivos nos permitem medir a quantidade de luz absorvida por um material ao passar por ele.
O CaF 2 é transparente nessas regiões do espectro de luz, tem índice de refração extremamente baixo e permite uma resolução mais eficiente do que o NaCl na faixa de 1500-4000 cm - 1.
Graças à sua estabilidade química, pode resistir a condições adversas, de forma que os elementos óticos CaF 2 não sejam atacados. Ele também tem uma alta dureza.
Nas câmeras
Alguns fabricantes de câmeras fotográficas usam lentes CaF 2 cristalizadas artificialmente para reduzir a dispersão de luz e obter uma correção excelente para distorção de cor.
Algumas câmeras possuem lentes de fluoreto de cálcio CaF 2 para reduzir a distorção das cores. Bill Ebbesen. Fonte: Wikimedia Commons.
- Na indústria metalúrgica
O CaF 2 é utilizado como fundente na indústria metalúrgica, pois é uma fonte de cálcio insolúvel em água e, portanto, eficaz em aplicações sensíveis ao oxigênio.
É usado para fundir e processar ferro e aço na forma líquida. Isso se baseia no fato de ter um ponto de fusão semelhante ao do ferro e também de dissolver óxidos e metais.
- Em detectores de radioatividade ou radiação perigosa
CaF 2 é um material termoluminescente. Isso significa que ele pode absorver radiação nos elétrons de sua estrutura cristalina e, posteriormente, quando aquecido, liberá-la na forma de luz.
Essa luz emitida pode ser medida por um sinal elétrico. Este sinal é proporcional à quantidade de radiação que o material recebeu. Isso significa que quanto maior a quantidade de radiação recebida, maior a quantidade de luz que emitirá após o aquecimento.
É por isso que o CaF 2 é usado nos chamados dosímetros pessoais, que são usados por pessoas expostas a radiações perigosas e que querem saber quanta radiação receberam em um determinado período de tempo.
- Outros usos
- É utilizado como catalisador em reações químicas de desidratação e desidrogenação para a síntese de compostos orgânicos.
- É utilizado em eletrodos de soldagem alcalinos. Uma solda mais forte é obtida do que com eletrodos ácidos. Esses eletrodos são úteis na fabricação de navios e vasos de aço de alta pressão.
- Como suplemento dietético em quantidades extremamente baixas (ppm ou partes por milhão).
Soldagem de homem. Eletrodos de fluoreto de cálcio CaF 2 formam soldas mais fortes. William M. Plate Jr.. Fonte: Wikimedia Commons.
Referências
- Pirmoradian, M. e Hooshmand, T. (2019). Remineralização e capacidades antibacterianas de nanocompósitos dentais à base de resina. Síntese e caracterização de fluoreto de cálcio (CaF 2). Em Aplicações de Materiais Nanocompósitos em Odontologia. Recuperado de sciencedirect.com.
- Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA. (2019). Fluoreto de cálcio. Recuperado de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Weman, K. (2012). Soldagem a arco manual de metal (MMA) com eletrodos revestidos. In Welding Processes Handbook (Segunda Edição). Recuperado de sciencedirect.com.
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- Ropp, RC (2013). Grupo 17 (H, F, Cl, Br, I) Compostos Alcalinos Terrestres. Fluoreto de cálcio. Em Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Recuperado de sciencedirect.com.
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- Valkovic, V. (2000). Medições de radioatividade. Em Radioatividade no Meio Ambiente. Detectores termoluminescentes (TLDs). Recuperado de sciencedirect.com.