فلوريد الكالسيوم (CAF2): التركيب ، الخصائص ، الاستخدامات - جسدي - بدني - 2026

و فلوريد الكالسيوم هو يتألف الصلبة غير العضوية ذرة الكالسيوم (الكالسيوم) واثنين من ذرات الفلور (F). تركيبته الكيميائية هي CaF ₂ وهو مادة صلبة بلورية بيضاء مائلة للرمادي.

يوجد في الطبيعة في الفلوريت المعدني أو الفلورسبار. يوجد بشكل طبيعي في العظام والأسنان. الفلوريت المعدني هو المصدر الرئيسي المستخدم للحصول على مركبات الفلور الأخرى.

فلوريد الكالسيوم الصلبة ₂ CaF. w: المستخدم: Walkerma في يونيو 2005. المصدر: Wikimedia Commons.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام CaF ₂ لمنع تسوس الأسنان ، ولهذا السبب يتم إضافته إلى المواد التي يستخدمها أطباء الأسنان لعلاجها. في الواقع ، يُضاف فلوريد الكالسيوم أيضًا إلى مياه الشرب (مياه الشرب) حتى يستفيد السكان من شربه وتنظيف أسنانهم بالفرشاة.

يستخدم CaF ₂ في شكل بلورات كبيرة في المعدات البصرية والكاميرات. يتم استخدامه أيضًا في الأجهزة الصغيرة التي تُستخدم للكشف عن مدى تعرض الشخص للنشاط الإشعاعي.

بناء

الكالسيوم فلوريد الكاف ₂ هو مركب أيوني التي شكلتها الكالسيوم الكالسيوم ²⁺ الموجبة واثنين من الفلوريد F ^- الأنيونات. ومع ذلك ، تشير بعض مصادر المعلومات إلى أن روابطها لها طابع تساهمي معين.

هيكل فلوريد الكالسيوم CaF ₂. أزرق: كالسيوم الفلور الأصفر. كلاوديو بيستيلي. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

التسمية

فلوريد الكالسيوم

الخصائص

الحالة الفيزيائية

عديم اللون إلى أبيض مائل للرمادي صلبة مع هيكل بلوري مكعب.

هيكل بلوري مكعب من CaF ₂. بنجه- bmm27. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

الوزن الجزيئي الغرامي

78.07 جم / مول

نقطة الانصهار

1418 درجة مئوية

نقطة الغليان

2533 درجة مئوية

كثافة

3.18 جم / سم ³ عند 20 درجة مئوية.

معامل الانكسار

1.4328

الذوبان

إنه غير قابل للذوبان في الماء عند 20 درجة مئوية. يكاد يكون غير قابل للذوبان عند 25 درجة مئوية: 0.002 جم / 100 مل من الماء. قليل الذوبان في الأحماض.

الخواص الكيميائية

خصائصه المؤكسدة أو المختزلة ضعيفة للغاية ، ولكن يمكن أن تحدث هذه التفاعلات. على الرغم من ذلك ، بشكل عام ، في حالات قليلة جدًا.

إنه خامل للمواد الكيميائية العضوية والعديد من الأحماض ، بما في ذلك حمض الهيدروفلوريك HF. يذوب ببطء في حمض النيتريك HNO ₃.

إنه غير قابل للاشتعال. لا يتفاعل بسرعة مع الهواء أو الماء.

نظرًا لانجذابها المنخفض للماء ، حتى لو تعرضت لنسبة عالية من الرطوبة ، فإنها لا تؤثر عليها حتى لمدة تصل إلى شهر في درجة حرارة الغرفة العادية.

في وجود الرطوبة تذوب جدران بلوراتها ببطء عند درجات حرارة أعلى من 600 درجة مئوية. في البيئات الجافة يمكن استخدامه حتى حوالي 1000 درجة مئوية دون أن يتأثر بشكل ملحوظ.

الوجود في الطبيعة

يوجد فلوريد الكالسيوم CaF ₂ بشكل طبيعي في الفلوريت المعدني أو الفلورسبار.

على الرغم من أن CaF ₂ النقي عديم اللون ، إلا أن الفلوريت المعدني غالبًا ما يكون ملونًا بوجود إلكترونات محاصرة في "الثقوب" في التركيب البلوري.

هذا المعدن ذو قيمة عالية بسبب لمعانه الزجاجي ومجموعة متنوعة من الألوان (الأرجواني والأزرق والأخضر والأصفر وعديم اللون والبني والوردي والأسود والبرتقالي المحمر). يقال إنه "أكثر المعادن الملونة في العالم".

الفلوريت من منجم في فرنسا. متحف تولوز. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

فلوريت (بلورات زرقاء) من متحف ميلان الطبيعي. جيوفاني دالورتو. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

الفلوريت من منجم في إنجلترا. ديدييه ديكوينز. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

الفلوريت من منجم في فرنسا. ديدييه ديكوينز. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

فلوريت من منجم في الولايات المتحدة الأمريكية. المؤلف: جوريما أوليفيرا. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

يوجد فلوريد الكالسيوم أيضًا في العظام بكميات تتراوح بين 0.2 و 0.65٪ ، وكذلك في مينا الأسنان بنسبة 0.33-0.59٪.

التطبيقات

- في الحصول على مركبات الفلور

الفلوريت المعدني CaF ₂ هو المصدر الأساسي أو الأغلبية للفلور في جميع أنحاء العالم. إنها المادة الخام لتحضير جميع مركبات الفلور تقريبًا.

وأهمها حمض الهيدروفلوريك HF ، والذي تحضر منه المركبات المفلورة الأخرى. أيون الفلوريد F ^- ينطلق من المعدن بتفاعله مع حمض الكبريتيك المركز H ₂ SO ₄:

CaF ₂ (صلب) + H ₂ SO ₄ (سائل) → CaSO ₄ (صلب) + 2 HF (غاز)

- في العناية بالأسنان

فلوريد الكالسيوم CaF ₂ هو عامل لمنع التسوس. يتم استخدامه لفلورة مياه الشرب (المياه التي يمكن شربها) لهذا الغرض.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن تركيزات منخفضة من F ^- فلوريد وقد ثبت (بناء على أمر من 0.1 جزء في المليون) المستخدمة في معاجين الأسنان وغسولات الفم أن يكون لها تأثير إيجابي عميق في تسوس الأسنان الرعاية الوقائية.

يساعد فلوريد الكالسيوم في منع تسوس الأسنان. المؤلف: أناليس باتيستا. المصدر: Pixabay.

الجسيمات النانوية CaF

على الرغم من استخدام الفلوريدات في معاجين الأسنان وغسولها ، فإن انخفاض تركيز الكالسيوم (Ca) في اللعاب يعني أن رواسب CaF ₂ لا تتشكل على الأسنان بأكبر قدر ممكن من الفعالية.

لهذا السبب تم ابتكار طريقة للحصول على مسحوق CaF _{2 على} هيئة جسيمات نانوية.

لهذا الغرض ، يتم استخدام مجفف الرش (من مجفف الرش الإنجليزي) حيث يتم خلط محلولين (أحد هيدروكسيد الكالسيوم Ca (OH) ₂ والآخر من فلوريد الأمونيوم NH ₄ F) أثناء رشهما في غرفة ذات تدفق من الهواء الساخن.

ثم يحدث رد الفعل التالي:

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

NH ₄ OH تطاير كما NH ₃ و H ₂ O والكاف ₂ تبقى النانوية.

لديهم تفاعل عالي وقابلية أكبر للذوبان ، مما يجعلها أكثر فاعلية في إعادة تمعدن الأسنان وكمضادات.

- في العدسات للأجهزة البصرية

يستخدم فلوريد الكالسيوم لبناء عناصر بصرية مثل المناشير والنوافذ لمقاييس الطيف الضوئي بالأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية (UV).

تسمح لنا هذه الأجهزة بقياس كمية الضوء التي تمتصها المادة عندما تمر عبرها.

يكون CaF ₂ شفافًا في مثل هذه المناطق من الطيف الضوئي ، وله معامل انكسار منخفض للغاية ويتيح دقة أكثر كفاءة من دقة NaCl في النطاق 1500-4000 سم ^{- 1}.

بفضل ثباته الكيميائي ، يمكنه تحمل الظروف المعاكسة ، لذلك لا يتم مهاجمة العناصر البصرية CaF ₂. كما أن لديها صلابة عالية.

في الكاميرات

يستخدم بعض مصنعي كاميرات التصوير الفوتوغرافي عدسات CaF ₂ متبلورة بشكل مصطنع لتقليل تشتت الضوء وتحقيق تصحيح ممتاز لتشوه اللون.

تحتوي بعض الكاميرات على عدسات فلوريد الكالسيوم CaF ₂ لتقليل تشوه اللون. بيل Ebbesen. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

- في صناعة المعادن

الكاف ₂ يستخدم كعامل الصهر في الصناعات المعدنية، لأنه هو مصدر غير قابلة للذوبان الكالسيوم في الماء، وبالتالي فعالة في التطبيقات الحساسة الأكسجين.

يتم استخدامه لصهر ومعالجة الحديد والصلب في صورة سائلة. يعتمد هذا على حقيقة أن لديها نقطة انصهار مماثلة لتلك الخاصة بالحديد وأيضًا أنه يمكن أن يذيب الأكاسيد والمعادن.

- في كاشفات النشاط الإشعاعي أو الإشعاعات الخطرة

CaF ₂ مادة متوهجة بالحرارة. هذا يعني أنه يمكن أن يمتص الإشعاع في إلكترونات هيكله البلوري وبعد ذلك ، عند تسخينه ، يطلقه في شكل ضوء.

يمكن قياس هذا الضوء المنبعث بإشارة كهربائية. هذه الإشارة تتناسب مع كمية الإشعاع التي تتلقاها المادة. وهذا يعني أنه كلما زادت كمية الإشعاع المتلقاة ، زادت كمية الضوء التي ستصدرها بعد تسخينها.

هذا هو السبب في استخدام CaF ₂ فيما يسمى بمقاييس الجرعات الشخصية ، والتي يستخدمها الأشخاص الذين يتعرضون لإشعاع خطير ويريدون معرفة مقدار الإشعاع الذي تلقوه في فترة زمنية.

- استخدامات اخرى

- يستخدم كعامل مساعد في التفاعلات الكيميائية للجفاف ونزع الهيدروجين لتخليق المركبات العضوية.

- يتم استخدامه في أقطاب اللحام القلوية. يتم الحصول على لحام أقوى من أقطاب الحمض. هذه الأقطاب الكهربائية مفيدة في صناعة السفن والأوعية الفولاذية عالية الضغط.

- كمكمل غذائي بكميات قليلة للغاية (جزء في المليون أو أجزاء في المليون).

لحام الرجل. تشكل أقطاب فلوريد الكالسيوم CaF ₂ لحامات أقوى. وليام إم. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

المراجع

1. بيرموراديان ، إم وهوشماند ، ت. (2019). إعادة التمعدن والقدرات المضادة للبكتيريا للمركبات النانوية للأسنان القائمة على الراتنج. توليف وتوصيف فلوريد الكالسيوم (CaF ₂). في تطبيقات المواد النانوية المركب في طب الأسنان. تعافى من sciencedirect.com.
2. المكتبة الوطنية الأمريكية للطب. (2019). فلوريد الكالسيوم. تعافى من pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. ويمان ، ك. (2012). لحام القوس المعدني اليدوي (MMA) بأقطاب كهربائية مطلية. في كتيب عمليات اللحام (الطبعة الثانية). تعافى من sciencedirect.com.
4. Hanning، M. and Hanning، C. (2013). المواد النانوية في طب الأسنان الوقائي. فلوريد الكالسيوم النانوي. في المواد النانوية في طب الأسنان السريري. تعافى من sciencedirect.com.
5. روب ، آر سي (2013). المجموعة 17 (H ، F ، Cl ، Br ، I) مركبات الأرض القلوية. فلوريد الكالسيوم. في موسوعة مركبات الأرض القلوية. تعافى من sciencedirect.com.
6. قطن ، ف.ألبرت وويلكينسون ، جيفري. (1980). كيمياء غير عضوية متقدمة. طبعة رابعة. جون وايلي وأولاده.
7. فالكوفيتش ، ف. (2000). قياسات النشاط الإشعاعي. في النشاط الإشعاعي في البيئة. أجهزة الكشف عن اللمعان الحراري (TLDs). تعافى من sciencedirect.com.