فلوريد الكالسيوم

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

فلوريد الكالسيوم مركب غير عضوي يتكون من عنصري الكالسيوم والفلور ، وصيغته الكيميائية CaF₂ . وهو مادة صلبة بيضاء اللون، تكاد تكون غير قابلة للذوبان في الماء. يوجد فلوريد الكالسيوم في الطبيعة على شكل معدن الفلوريت (المعروف أيضاً باسم الفلورسبار)، والذي غالباً ما يكون لونه داكناً بسبب الشوائب.

التركيب الكيميائي

يتبلور المركب في شكل مكعب يسمى بنية الفلوريت .

وحدة الخلية لمركب CaF₂ ، والمعروفة باسم بنية الفلوريت، من منظورين متكافئين. يُستخدم الأصل الثاني غالبًا عند تصوير العيوب النقطية المتمركزة حول الكاتيون. [ 4 ]

تتميز مراكز Ca²⁺ بتناسقها الثماني، حيث تتمركز في مكعب مكون من ثمانية مراكز F⁻ . يرتبط كل مركز F⁻ بأربعة مراكز Ca²⁺ على شكل رباعي الأوجه . [ 5 ] على الرغم من أن العينات البلورية ذات التراص المثالي عديمة اللون ، إلا أن المعدن غالبًا ما يكون ذا لون داكن بسبب وجود مراكز F. يوجد نفس التركيب البلوري في العديد من المركبات الأيونية ذات الصيغة AB₂ ، مثل CeO₂ و ZrO₂ المكعب و UO₂ و ThO₂ و PuO₂ . في التركيب المضاد المقابل ، والذي يُسمى تركيب مضاد الفلوريت، يتم تبادل الأنيونات والكاتيونات، كما في Be₂C .

الطور الغازي

تُعدّ الحالة الغازية جديرة بالذكر لعدم توافقها مع تنبؤات نظرية تنافر أزواج إلكترونات غلاف التكافؤ (VSEPR) ؛ فجزيء CaF₂ ليس خطيًا مثل MgF₂، بل منحني بزاوية رابطة تبلغ حوالي 145 درجة؛ كما أن ثنائي هاليدات السترونتيوم والباريوم لها هندسة منحنية أيضًا . [ 6 ] وقد اقتُرح أن هذا يعود إلى تفاعل روابط الفلوريد مع النواة الإلكترونية [ 7 ] [ 8 ] أو الغلاف الفرعي d [ 9 ] لذرة الكالسيوم.

تحضير

يُعدّ معدن الفلوريت وفيرًا ومنتشرًا على نطاق واسع، ويُعتبر ذا أهمية بالغة كمركب أولي لحمض الهيدروفلوريك . لذا، لا يوجد حافز كبير لإنتاج فلوريد الكالسيوم (CaF₂) صناعيًا . يُنتج فلوريد الكالسيوم عالي النقاء بمعالجة كربونات الكالسيوم بحمض الهيدروفلوريك : [ 10 ]

CaCO 3 + 2 HF → CaF 2 + CO 2 + H 2 O

التطبيقات

يُعدّ فلوريد الكالسيوم (CaF₂ ) الموجود طبيعيًا المصدر الرئيسي لفلوريد الهيدروجين ، وهو مادة كيميائية أساسية تُستخدم في إنتاج مجموعة واسعة من المواد. ويُعتبر فلوريد الكالسيوم في حالته الفلوريتية ذا أهمية تجارية كبيرة كمصدر للفلوريد. [ 11 ] ويتحرر فلوريد الهيدروجين من المعدن بفعل حمض الكبريتيك المركز . [ 12 ] [ 13 ]

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

آحرون

يُستخدم فلوريد الكالسيوم في تصنيع المكونات البصرية مثل النوافذ والعدسات، المستخدمة في أنظمة التصوير الحراري، والتحليل الطيفي ، والتلسكوبات ، وليزر الإكسيمر (المستخدم في الطباعة الضوئية على شكل عدسة مدمجة). وهو شفاف ضمن نطاق واسع من الترددات، من الأشعة فوق البنفسجية إلى الأشعة تحت الحمراء. كما أن معامل انكساره المنخفض يقلل الحاجة إلى طبقات مضادة للانعكاس . بالإضافة إلى ذلك، فإن عدم ذوبانه في الماء يُعد ميزة إضافية. كما أنه يسمح بمرور أطوال موجية أقصر بكثير.

يُظهر فلوريد الكالسيوم المُطعّم، مثل الفلوريت الطبيعي، خاصية التلألؤ الحراري ويُستخدم في أجهزة قياس الجرعات الحرارية الضوئية . ويتكون عندما يتحد الفلور مع الكالسيوم.

فلوريدات الكالسيوم الجزيئية

تتكون تجمعات فلوريدات الكالسيوم الجزيئية الموصوفة جيدًا من خلال معالجة CaF₂ بروابط كبيرة متعددة التنسيق . [ 14 ] يمكن لبعض فلوريدات الكالسيوم أن تعمل ككواشف لإضافة الفلوريد النيوكليوفيلي إلى المركبات العضوية. [ 15 ] [ 16 ]

أمان

يُصنف فلوريد الكالسيوم (CaF₂ ) على أنه "غير خطير"، على الرغم من أن تفاعله مع حمض الكبريتيك ينتج حمض الهيدروفلوريك ، وهو حمض شديد التآكل والسمية. وفيما يتعلق بالاستنشاق، فإن تركيز الغبار المحتوي على الفلور الذي توصي به NIOSH  هو 2.5 ملغم/م³ في الهواء. [ 10 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ براديوت باتنايك. دليل المواد الكيميائية غير العضوية . ماكجرو هيل، 2002، رقم ISBN 0-07-049439-8.
  2. ↑ دراسات حيود الأشعة السينية لـ CaF 2 عند الضغط العالي، L. Gerward، JS Olsen، S. Steenstrup، M. Malinowski، S. Åsbrink و A. Waskowska، مجلة علم البلورات التطبيقية (1992)، 25، 578-581، doi : 10.1107/S0021889892004096 .
  3. ↑ "الفلوريدات (على شكل F)" . تركيزات تشكل خطراً فورياً على الحياة أو الصحة . المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية .
  4. ↑ بور، ب.أ.؛ كوبر، م.و.د. (15-09-2017). "أهمية تأثيرات الحجم المحدود المرنة: العيوب المحايدة في المركبات الأيونية". مجلة Physical Review B. 96 ( 9) 094107. arXiv : 1709.02037 . Bibcode : 2017PhRvB..96i4107B . doi : 10.1103/PhysRevB.96.094107 . S2CID 119056949 . 
  5. ↑ جي إل ميسلر ودي إيه تار، "الكيمياء غير العضوية"، الطبعة الثالثة، دار نشر بيرسون/برنتيس هول، رقم ISBN 0-13-035471-6.
  6. ↑ غرينوود، نورمان ن.؛ إيرنشو، آلان (1997). كيمياء العناصر ( الطبعة الثانية). باتروورث-هاينمان. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN  978-0-08-037941-8.
  7. ↑ جيليسبي، آر جيه؛ روبنسون، إي إيه (2005). "نماذج الهندسة الجزيئية". مجلة الجمعية الكيميائية ، 34 (5): 396-407 . doi : 10.1039/b405359c . PMID 15852152 . 
  8. ↑ بايثواي، آي.؛ جيليسبي، آر. جيه.؛ تانغ، تي. إتش.؛ بادر، آر. إف. (1995). "تشوهات النواة وهندسة ثنائي الفلوريدات وثنائي الهيدريدات للكالسيوم والسترونتيوم والباريوم". الكيمياء غير العضوية 34 (9): 2407-2414 . doi : 10.1021/ic00113a023 .
  9. ^ سيجو، لويس؛ باراندياران، زويلا؛ هوزيناجا ، سيجيرو (1991). “دراسة نموذجية من البداية لهندسة التوازن لثنائي هاليدات الأرض القلوية: MX 2 (M = Mg، Ca، Sr، Ba؛ X = F، Cl، Br، I)” (PDF) . جيه كيم. فيز. 94 (5): 3762. بيب كود : 1991JChPh..94.3762S . دوى : 10.1063/1.459748 . اتش دي ال : 10486/7315 .
  10. 1 2 إيجبرس، جان؛ مولارد، بول. ديفيلييه، ديدييه؛ شيملا، ماريوس. فارون، روبرت. رومانو، رينيه. كوير، جان بيير (2000). “مركبات الفلور غير العضوية”. موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-VCH. دوى : 10.1002/14356007.a11_307 . رقم ISBN 3527306730.
  11. ^ إيجبرس، جان؛ مولارد، بول؛ ديفيلييه، ديدييه؛ شيملا، ماريوس. فارون، روبرت. رومانو، رينيه. كوير، جان بيير (2000). “مركبات الفلور غير العضوية”. موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . دوى : 10.1002/14356007.a11_307 . رقم ISBN 3-527-30673-0.
  12. ↑ هولمان، أ. ف.؛ ويبرغ، إ. "الكيمياء غير العضوية". دار النشر الأكاديمية: سان دييغو، 2001. ISBN 0-12-352651-5.
  13. ↑ هارساني، أنتال؛ ساندفورد، غراهام (2015). "كيمياء الفلور العضوية: التطبيقات والمصادر والاستدامة" . الكيمياء الخضراء . 17 (4): 2081-2086 . doi : 10.1039/C4GC02166E . ISSN 1463-9262 . 
  14. ↑ بيفيك، أندريه؛ ديمسار، ألويز؛ غرامليش، فولكر؛ بيتريتشيك، ساسا؛ روسكي، هربرت و. (1997). "تفاعلات CaF2 الجزيئي مع [ (C5Me5)TiF3 ] و [ (C5Me4Et)TiF3 ] : التكافل بين المواد الصلبة الأيونية والمركبات العضوية الفلزية" . مجلة الجمعية الكيميائية، معاملات دالتون (13): 2215-2216 . doi : 10.1039/a702807e .
  15. ↑ أبولينار، عمر؛ سترويس، جوب جيه سي؛ ساركار، ديبوترا؛ جوفيرنور، فيرونيك؛ ألدريدج، سيمون (9 نوفمبر 2024). " إيصال أنيون الفلوريد النيوكليوفيلي من معقدات الكالسيوم-الفلور الجزيئية المدعومة بثلاثي أزا سيكلونونان" . Angewandte Chemie International Edition . 64 (2) e202414790. doi : 10.1002/anie.202414790 . ISSN 1433-7851 . PMC 11720380. PMID 39305186 .   
  16. ↑ سترويس، جوب جيه سي؛ إيلوانجر، ماتياس أ.؛ كرامبتون، أجاممنون إي.؛ جوفيرنور، فيرونيك؛ ألدريدج، سيمون (سبتمبر 2024). "تمكين التفاعل النيوكليوفيلي في معقدات فلوريد الكالسيوم الجزيئية" . مجلة نيتشر للكيمياء . 16 (9): 1473-1480 . Bibcode : 2024NatCh..16.1473S . doi : 10.1038/s41557-024-01524-x . ISSN 1755-4330 . PMC 11375610. PMID 38744913 .