KALSIUM FLUORIDA (CAF2): STRUKTUR, SIFAT, KEGUNAAN - FISIK - 2025

The kalsium fluorida adalah terdiri padat anorganik atom kalsium (Ca) dan dua atom fluorin (F). Rumus kimianya adalah CaF ₂ dan merupakan padatan kristal berwarna putih keabu-abuan.

Di alam itu ditemukan di mineral fluorite atau fluorspar. Itu ada secara alami di tulang dan gigi. Mineral fluorit adalah sumber utama yang digunakan untuk memperoleh senyawa fluor lainnya.

CaF ₂ kalsium fluorida padat. w: Pengguna: Walkerma pada Juni 2005. Sumber: Wikimedia Commons.

Selain itu, CaF ₂ digunakan untuk mencegah kerusakan gigi, itulah sebabnya ia ditambahkan ke bahan yang digunakan oleh dokter gigi untuk menyembuhkannya. Faktanya, kalsium fluorida juga ditambahkan ke air minum (air minum) sehingga penduduk mendapat manfaat dari meminumnya dan menggosok gigi.

CaF ₂ digunakan dalam bentuk kristal besar pada peralatan optik dan kamera. Ini juga digunakan di perangkat kecil yang digunakan untuk mendeteksi seberapa banyak seseorang telah terpapar radioaktivitas.

Struktur

Kalsium fluorida CaF ₂ adalah senyawa ionik yang dibentuk oleh kation kalsium Ca ²⁺ dan dua anion F ^- fluorida . Namun, beberapa sumber informasi menunjukkan bahwa tautannya memiliki karakter kovalen tertentu.

Struktur kalsium fluorida CaF ₂ . Biru: kalsium; Fluor kuning. Claudio Pistilli. Sumber: Wikimedia Commons.

Tata nama

Kalsium fluorida

Properti

Keadaan fisik

Padatan tidak berwarna sampai putih keabu-abuan dengan struktur kristal kubik.

Struktur kristal kubik CaF ₂ . Benjah-bmm 27. Sumber: Wikimedia Commons.

Berat molekul

78,07 g / mol

Titik lebur

1418 ºC

Titik didih

2533 ºC

Massa jenis

3,18 g / cm ³ pada 20 ° C.

Indeks bias

1.4328

Kelarutan

Ini tidak larut dalam air pada suhu 20 ° C. Hampir tidak larut pada suhu 25 ° C: 0,002 g / 100 mL air. Sedikit larut dalam asam.

Sifat kimiawi

Sifat pengoksidasi atau reduksi sangat lemah, namun reaksi ini dapat terjadi. Meskipun, secara umum, dalam beberapa kasus.

Ia lembam terhadap bahan kimia organik dan banyak asam, termasuk asam fluorida HF. Ini larut perlahan dalam asam nitrat HNO ₃ .

Itu tidak mudah terbakar. Itu tidak bereaksi cepat dengan udara atau air.

Karena afinitasnya yang rendah terhadap air, meskipun terpapar dengan persentase kelembaban yang tinggi, ia tidak akan mempengaruhinya bahkan hingga satu bulan pada suhu ruangan normal.

Dengan adanya kelembapan, dinding kristalnya larut perlahan pada suhu di atas 600 ° C. Di lingkungan kering dapat digunakan hingga sekitar 1000 ° C tanpa terlalu terpengaruh.

Kehadiran di alam

Kalsium fluorida CaF ₂ ditemukan secara alami di mineral fluorit atau fluorspar.

Meskipun CaF ₂ murni tidak berwarna, mineral fluorit sering diwarnai dengan adanya elektron yang terperangkap dalam "lubang" pada struktur kristal.

Mineral ini sangat dihargai karena kilau kaca dan warnanya yang beragam (ungu, biru, hijau, kuning, tidak berwarna, coklat, merah muda, hitam, dan oranye kemerahan). Dikatakan sebagai "mineral paling berwarna di dunia."

Fluorit dari tambang di Prancis. Muséum de Toulouse. Sumber: Wikimedia Commons.

Fluorit (kristal biru) dari Museum Alam Milan. Giovanni Dall'Orto. Sumber: Wikimedia Commons.

Fluorit dari tambang di Inggris. Didier Descouens. Sumber: Wikimedia Commons.

Fluorit dari tambang di Prancis. Didier Descouens. Sumber: Wikimedia Commons.

Fluorit dari tambang di AS. Penulis: Jurema Oliveira. Sumber: Wikimedia Commons.

Kalsium fluorida juga ditemukan di tulang dalam jumlah antara 0,2 dan 0,65%, dan juga di enamel gigi 0,33-0,59%.

Aplikasi

- Dalam memperoleh senyawa fluor

Mineral fluorit CaF ₂ adalah sumber dasar atau mayoritas fluor di seluruh dunia. Ini adalah bahan mentah untuk menyiapkan hampir semua senyawa fluor.

Yang paling penting di antaranya adalah asam fluorida HF, dari mana senyawa berfluorinasi lainnya dibuat. Ion fluorida F ^- dilepaskan dari mineral dengan mereaksikannya dengan asam sulfat pekat H ₂ SO ₄ :

CaF ₂ (padat) + H ₂ SO ₄ (cair) → CaSO ₄ (padat) + 2 HF (gas)

- Dalam perawatan gigi

CaF ₂ kalsium fluorida adalah agen untuk pencegahan gigi berlubang. Ini digunakan untuk memfluoridasi air minum (air yang bisa diminum) untuk tujuan ini.

Selain itu, konsentrasi rendah F ^- fluoride (sekitar 0,1 bagian per juta) yang digunakan dalam pasta gigi dan obat kumur telah terbukti memiliki efek yang sangat positif dalam perawatan gigi pencegahan karies.

Kalsium fluorida membantu dalam pencegahan gigi berlubang. Penulis: Annalize Batista. Sumber: Pixabay.

Nanopartikel CaF

Meskipun fluorida digunakan dalam pasta gigi dan bilasan, konsentrasi kalsium (Ca) yang rendah dalam air liur berarti bahwa endapan CaF ₂ tidak terbentuk pada gigi seefektif mungkin.

Oleh karena itu, dikembangkan cara untuk mendapatkan bubuk CaF ₂ sebagai nanopartikel.

Untuk ini, pengering semprot (dari pengering semprot Inggris) digunakan di mana dua larutan (satu kalsium hidroksida Ca (OH) ₂ dan satu amonium fluorida NH ₄ F) dicampur saat mereka disemprotkan di ruang dengan aliran udara panas.

Kemudian reaksi berikut terjadi:

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

NH ₄ OH menguap sebagai NH ₃ dan H ₂ O dan nanopartikel CaF ₂ tetap ada .

Mereka memiliki reaktivitas tinggi dan kelarutan yang lebih besar, yang membuatnya lebih efektif untuk remineralisasi gigi dan sebagai antikaries.

- Pada lensa untuk peralatan optik

Kalsium fluorida digunakan untuk membangun elemen optik seperti prisma dan jendela spektrofotometer sinar inframerah dan ultraviolet (UV).

Perangkat ini memungkinkan kita untuk mengukur jumlah cahaya yang diserap oleh material saat melewatinya.

CaF ₂ transparan di daerah spektrum cahaya seperti itu, memiliki indeks bias yang sangat rendah dan memungkinkan resolusi yang lebih efisien daripada NaCl dalam kisaran 1500-4000 cm ^{- 1} .

Berkat stabilitas kimianya, ia dapat menahan kondisi buruk, sehingga elemen optik CaF ₂ tidak terserang. Ia juga memiliki kekerasan yang tinggi.

Di kamera

Beberapa produsen kamera fotografi menggunakan lensa CaF _{2 yang} mengkristal secara artifisial untuk mengurangi hamburan cahaya dan mencapai koreksi sempurna untuk distorsi warna.

Beberapa kamera memiliki lensa kalsium fluorida CaF ₂ untuk mengurangi distorsi warna. Bill Ebbesen. Sumber: Wikimedia Commons.

- Dalam industri metalurgi

CaF ₂ digunakan sebagai agen peremaja dalam industri metalurgi, karena merupakan sumber kalsium yang tidak larut dalam air dan oleh karena itu efektif dalam aplikasi yang sensitif terhadap oksigen.

Ini digunakan untuk melelehkan dan memproses besi dan baja dalam bentuk cair. Ini didasarkan pada fakta bahwa ia memiliki titik leleh yang mirip dengan besi dan juga dapat melarutkan oksida dan logam.

- Dalam pendeteksi radioaktivitas atau radiasi berbahaya

CaF ₂ adalah bahan termoluminesen. Ini berarti ia dapat menyerap radiasi pada elektron dari struktur kristalnya dan kemudian, ketika dipanaskan, melepaskannya dalam bentuk cahaya.

Cahaya yang dipancarkan ini dapat diukur dengan sinyal listrik. Sinyal ini sebanding dengan jumlah radiasi yang diterima material. Artinya semakin besar jumlah radiasi yang diterima, semakin besar pula jumlah cahaya yang akan dipancarkannya setelah dipanaskan.

Itulah mengapa CaF ₂ digunakan dalam apa yang disebut dosimeter pribadi, yang digunakan oleh orang-orang yang terpapar radiasi berbahaya dan ingin mengetahui seberapa banyak radiasi yang mereka terima dalam periode waktu tertentu.

- Penggunaan lainnya

- Ini digunakan sebagai katalis dalam reaksi kimia dehidrasi dan dehidrogenasi untuk sintesis senyawa organik.

- Ini digunakan dalam elektroda las alkali. Lasan yang lebih kuat diperoleh dibandingkan dengan elektroda asam. Elektroda ini berguna dalam pembuatan kapal dan bejana baja bertekanan tinggi.

- Sebagai suplemen makanan dalam jumlah yang sangat rendah (ppm atau part per million).

Pengelasan manusia. Elektroda kalsium fluorida CaF ₂ membentuk lasan yang lebih kuat. William M. Plate Jr. Sumber: Wikimedia Commons.

Referensi

1. Pirmoradian, M. dan Hooshmand, T. (2019). Remineralisasi dan kemampuan antibakteri dari nanokomposit gigi berbasis resin. Sintesis dan karakterisasi kalsium fluorida (CaF ₂ ). Dalam Aplikasi Bahan Nanokomposit dalam Kedokteran Gigi. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
2. Perpustakaan Kedokteran Nasional AS. (2019). Kalsium fluorida. Dipulihkan dari pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Weman, K. (2012). Pengelasan busur logam manual (MMA) dengan elektroda berlapis. Dalam Buku Pegangan Proses Pengelasan (Edisi Kedua). Dipulihkan dari sciencedirect.com.
4. Hanning, M. dan Hanning, C. (2013). Nanobiomaterials dalam Preventive Dentistry. Kalsium fluorida nano. Dalam Nanobiomaterials di Clinical Dentistry. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
5. Ropp, RC (2013). Golongan 17 (H, F, Cl, Br, I) Senyawa Alkali Tanah. Kalsium Fluorida. Dalam Ensiklopedia Senyawa Alkaline Earth. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
6. Cotton, F. Albert dan Wilkinson, Geoffrey. (1980). Kimia Anorganik Lanjut. Edisi keempat. John Wiley & Sons.
7. Valkovic, V. (2000). Pengukuran Radioaktivitas. Dalam Radioaktivitas di Lingkungan. Detektor termoluminesen (TLD). Dipulihkan dari sciencedirect.com.