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Fluoruro de calcio

El fluoruro de calcio es un compuesto inorgánico de los elementos calcio y flúor con la fórmula CaF 2 . Es un sólido blanco prácticamente insoluble en agua. Se presenta como el mineral fluorita (también llamado espato flúor), que a menudo presenta un color intenso debido a las impurezas.

Estructura química

El compuesto cristaliza en un motivo cúbico llamado estructura de fluorita .

Celda unitaria de CaF 2 , conocida como estructura de fluorita, desde dos perspectivas equivalentes. El segundo origen se utiliza a menudo para visualizar defectos puntuales centrados en el catión. [4]

Los centros Ca 2+ son de ocho coordenadas, y están centrados en un cubo de ocho centros F . Cada centro F − está coordinado a cuatro centros Ca 2+ en forma de tetraedro. [5] Aunque las muestras cristalinas perfectamente empaquetadas son incoloras, el mineral a menudo está profundamente coloreado debido a la presencia de centros F . La misma estructura cristalina se encuentra en numerosos compuestos iónicos con fórmula AB 2 , como CeO 2 , ZrO 2 cúbico , UO 2 , ThO 2 y PuO 2 . En la antiestructura correspondiente , llamada estructura antifluorita, los aniones y cationes se intercambian, como Be 2 C .

Fase gaseosa

La fase gaseosa es notable por no cumplir con las predicciones de la teoría VSEPR ; la molécula de CaF 2 no es lineal como la de MgF 2 , sino que está doblada con un ángulo de enlace de aproximadamente 145°; los dihaluros de estroncio y bario también tienen una geometría doblada. [6] Se ha propuesto que esto se debe a que los ligandos de fluoruro interactúan con el núcleo electrónico [7] [8] o la subcapa d [9] del átomo de calcio.

Preparación

El mineral fluorita es abundante, está muy extendido y es de interés principalmente como precursor del HF . Por lo tanto, existe poca motivación para la producción industrial de CaF 2 . El CaF 2 de alta pureza se produce tratando el carbonato de calcio con ácido fluorhídrico : [10]

CaCO 3 + 2 HF → CaF 2 + CO 2 + H 2 O

Aplicaciones

El CaF2 natural es la principal fuente de fluoruro de hidrógeno , un producto químico básico que se utiliza para producir una amplia gama de materiales. El fluoruro de calcio en estado de fluorita tiene una importancia comercial significativa como fuente de fluoruro. [11] El fluoruro de hidrógeno se libera del mineral mediante la acción del ácido sulfúrico concentrado : [12]

CaF 2 + H 2 SO 4CaSO 4 (sólido) + 2 HF

Otros

El fluoruro de calcio se utiliza para fabricar componentes ópticos como ventanas y lentes, en sistemas de imágenes térmicas, espectroscopia, telescopios y láseres excimer (utilizados para fotolitografía en forma de lente fusionada). Es transparente en un amplio rango de frecuencias, desde ultravioleta (UV) hasta infrarrojo (IR). Su bajo índice de refracción reduce la necesidad de recubrimientos antirreflejos . Su insolubilidad en agua también es conveniente. [ cita requerida ] También permite el paso de longitudes de onda mucho más pequeñas. [ cita requerida ]

El fluoruro de calcio dopado, al igual que la fluorita natural, exhibe termoluminiscencia y se utiliza en dosímetros termoluminiscentes . Se forma cuando el flúor se combina con el calcio. [ cita requerida ]

Seguridad

El CaF 2 está clasificado como “no peligroso”, aunque al reaccionar con ácido sulfúrico se produce ácido fluorhídrico , que es altamente corrosivo y tóxico. En lo que respecta a la inhalación, la concentración recomendada por el NIOSH de polvos que contienen flúor es de 2,5 mg/m 3 en el aire. [10]

Véase también

Referencias

  1. ^ Pradyot Patnaik. Manual de productos químicos inorgánicos . McGraw-Hill, 2002, ISBN  0-07-049439-8
  2. ^ Investigaciones de difracción de rayos X de CaF 2 a alta presión, L. Gerward, JS Olsen, S. Steenstrup, M. Malinowski, S. Åsbrink y A. Waskowska, Journal of Applied Crystallography (1992), 25, 578-581 doi :10.1107/S0021889892004096
  3. ^ "Fluoruros (como F)". Concentraciones inmediatamente peligrosas para la vida o la salud (IDLH) . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  4. ^ Burr, PA; Cooper, MWD (15 de septiembre de 2017). "Importancia de los efectos elásticos de tamaño finito: defectos neutros en compuestos iónicos". Physical Review B . 96 (9): 094107. arXiv : 1709.02037 . Código Bibliográfico :2017PhRvB..96i4107B. doi :10.1103/PhysRevB.96.094107. S2CID  119056949.
  5. ^ GL Miessler y DA Tarr "Química inorgánica" 3.ª edición, editorial Pearson/Prentice Hall, ISBN 0-13-035471-6
  6. ^ Greenwood, Norman N. ; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.
  7. ^ Gillespie, RJ; Robinson, EA (2005). "Modelos de geometría molecular". Chem. Soc. Rev. 34 (5): 396–407. doi :10.1039/b405359c. PMID  15852152.
  8. ^ Bytheway, I.; Gillespie, RJ; Tang, TH; Bader, RF (1995). "Distorsiones y geometrías del núcleo de los difluoruros y dihidruros de Ca, Sr y Ba". Inorg. Chem. 34 (9): 2407–2414. doi :10.1021/ic00113a023.
  9. ^ Seijo, Luis; Barandiarán, Zoila; Huzinaga, Sigeru (1991). "Estudio del potencial del modelo ab initio de la geometría de equilibrio de dihaluros alcalinotérreos: MX2 (M = Mg, Ca, Sr, Ba; X = F, Cl, Br, I)" (PDF) . J. química. Física. 94 (5): 3762. Código bibliográfico : 1991JChPh..94.3762S. doi : 10.1063/1.459748. hdl : 10486/7315 .
  10. ^ ab Aigueperse, Jean; Mollard, Paul; Diabólicos, Didier; Chemla, Marius; Faron, Robert; Romano, René; Cuér, Jean Pierre (2000). "Compuestos de flúor inorgánicos". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a11_307. ISBN 3527306730.
  11. ^ Aigueperse, Jean; Mollard, Paul; Diabólicos, Didier; Chemla, Marius; Faron, Robert; Romano, Renée; Cuer, Jean Pierre (2005), "Compuestos de flúor, inorgánicos", Enciclopedia de química industrial de Ullmann, Weinheim: Wiley-VCH, p. 307, doi:10.1002/14356007.a11_307.
  12. ^ Holleman, AF; Wiberg, E. "Química inorgánica" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5

Enlaces externos