La fluorapatita , a menudo con la grafía alternativa de fluorapatita , es un mineral de fosfato con la fórmula Ca 5 (PO 4 ) 3 F (fluorofosfato de calcio). La fluorapatita es un sólido cristalino duro. Aunque las muestras pueden tener varios colores (verde, marrón, azul, amarillo, violeta o incoloro), el mineral puro es incoloro, como se espera de un material que carece de metales de transición . Junto con la hidroxiapatita , puede ser un componente del esmalte dental , pero para uso industrial ambos minerales se extraen en forma de roca fosfórica , cuya composición mineral habitual es principalmente fluorapatita pero a menudo con cantidades importantes del otro. [5]
La fluorapatita cristaliza en un sistema cristalino hexagonal. A menudo se combina como una solución sólida con hidroxiapatita (Ca 5 (PO 4 ) 3 OH o Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ) en matrices biológicas. La clorapatita (Ca 5 (PO 4 ) 3 Cl) es otra estructura relacionada. [5] Industrialmente, el mineral es una fuente importante de ácidos fosfórico y fluorhídrico .
La fluorapatita como mineral es el mineral de fosfato más común. Se encuentra ampliamente como mineral accesorio en rocas ígneas y en rocas metamórficas ricas en calcio . Comúnmente se presenta como mineral detrítico o diagénico en rocas sedimentarias y es un componente esencial de los depósitos de mineral de fosforita . Se presenta como mineral residual en suelos lateríticos . [2]
La fluorapatita se encuentra en los dientes de los tiburones y otros peces en concentraciones variables. También está presente en dientes humanos que han estado expuestos a iones de fluoruro , por ejemplo, mediante la fluoración del agua o mediante el uso de pasta de dientes que contiene fluoruro . La presencia de fluorapatita ayuda a prevenir las caries o caries dentales . [6] La fluoroapatita también tiene una propiedad bacteriostática leve, lo que ayuda a disminuir la proliferación de Streptococcus mutans , la bacteria predominante relacionada con la caries dental. [7]
La fluorapatita se puede sintetizar en un proceso de tres pasos. En primer lugar, el fosfato cálcico se genera combinando sales de calcio y fosfato a pH neutro . Luego, este material reacciona aún más con fuentes de fluoruro (a menudo monofluorofosfato de sodio o fluoruro de calcio (CaF 2 )) para dar el mineral. Esta reacción es integral en el ciclo global del fósforo . [8]
La fluorapatita como impureza natural en la apatita genera fluoruro de hidrógeno como subproducto durante la producción de ácido fosfórico , ya que la apatita es digerida por ácido sulfúrico . El subproducto fluoruro de hidrógeno es ahora una de las fuentes industriales de ácido fluorhídrico , que a su vez se utiliza como reactivo de partida para la síntesis de una variedad de importantes compuestos de flúor industriales y farmacéuticos.
La fluorapatita sintética dopada con manganeso II y antimonio V formó la base de la segunda generación de fósforos para tubos fluorescentes, denominados halofósforos . Cuando se irradiaron con radiación de resonancia de mercurio de 253,7 nm, emitieron fluorescencia con una amplia emisión que apareció dentro del rango de blancos aceptables . El antimonio-V actuó como activador primario y produjo una amplia emisión azul. La adición de manganeso-II produjo un segundo pico amplio que apareció en el extremo rojo del espectro de emisión a expensas del pico de antimonio, transfiriéndose la energía de excitación del antimonio al manganeso mediante un proceso no radiativo y haciendo que la luz emitida pareciera menos. azul y más rosa. La sustitución de algunos de los iones fluoruro por iones cloruro en la red provocó un cambio general de las bandas de emisión hacia el extremo rojo del espectro de longitud de onda más larga. Estas modificaciones permitieron fabricar fósforos para tubos de color blanco cálido , blanco y luz diurna (con temperaturas de color corregidas de 2900, 4100 y 6500 K respectivamente). Las cantidades de activadores de manganeso y antimonio varían entre 0,05 y 0,5 por ciento en moles. La reacción utilizada para crear halofósforo se muestra a continuación. El antimonio y el manganeso deben incorporarse en las trazas correctas para que el producto sea fluorescente.
A veces, parte del calcio se sustituía por estroncio , lo que daba picos de emisión más estrechos. Para tubos de colores o para fines especiales, el halofósforo se mezcló con pequeñas cantidades de otros fósforos, particularmente en tubos De-Luxe con un índice de reproducción cromática más alto para uso en iluminación de mercados de alimentos o estudios de arte.
Antes del desarrollo del halofósforo en 1942, en tubos fluorescentes se utilizaban fósforos de ortosilicato de zinc activado con manganeso II y ortosilicato de zinc y berilio de primera generación enrejados de willemita . Debido a la toxicidad respiratoria de los compuestos de berilio, la obsolescencia de estos primeros tipos de fósforo era beneficiosa para la salud.
Desde aproximadamente 1990, los trifósforos de tercera generación, tres fósforos rojos, azules y verdes separados activados con iones de tierras raras y mezclados en proporciones para producir blancos aceptables, han reemplazado en gran medida a los halofósforos. [9]
La fluorapatita puede utilizarse como precursor para la producción de fósforo . Puede reducirse por carbono en presencia de cuarzo :
Al enfriarse, se genera fósforo blanco (P 4 ):
La fluorapatita también se utiliza como piedra preciosa. [10]
