Фтори́д ка́льцію — неорганічна бінарна сполука складу CaF2. Має іонну кристалічну ґратку. Являє собою тверду, прозору у чистому вигляді речовину. У природі зустрічається у вигляді мінералу флюориту. Використовується у промисловості як флюс в металургії, для виробництва плавикової кислоти, в оптиці. Нетоксичний.
Знаходження в природі
В природі фторид кальцію зустрічається у вигляді мінералу флюориту. Забарвлення мінералу буває найрізноманітнішим: найхарактерніша фіолетова і зелена, рідше — блакитна, жовта, рожева, часто перемежаються зелені і фіолетові смуги. Оптичний флюорит безбарвний. Блиск скляний. Просвічує або прозорий, темні різновиди просвічують, рідше непрозорі. Твердість 4, густина 3,2. Крихкий. Спайність досконала по октаедру. Сингонія кубічна. Форма кристалів — куби або октаедри. Характерні двійники проростання. Зазвичай мінерал утворює щільні або зернисті маси, або шестоваті і радіально-променисті агрегати.
Флюорит зустрічається, головним чином, як жильний мінерал в асоціації з кальцитом, баритом, кварцом, а також з сульфідами свинцю, цинку і інших металів, рідше — в пегматитах.
Промислове видобування флюориту ведеться з практично мономінеральних жил. Провідні світові постачальники флюориту — Мексика, Монголія, ПАР, Іспанія, Китай. Родовища флюориту є також у Франції, Німеччині, Великій Британії. Більше половини всього флюориту витрачається в хімічній промисловості для виробництва плавикової кислоти, з якої отримують органічні і неорганічні речовини, що фторують, а також штучний кріоліт для потреб алюмінієвої промисловості. Другий найбільший споживач флюориту — чорна металургія, де він використовується як флюс в плавильних печах.
У 19 столітті у Великій Британії як камінь декоративно-виробу широко застосовувався синювато-фіолетовий і зелений флюорит (Синій Джон, Зелений Джон). Оптичний флюорит в роки Другої світової війни був стратегічною сировиною, необхідною для виготовлення приладів нічного бачення.
Фізичні та фізико-хімічні властивості
Безбарвні, крихкі діамагнітні кристали (в порошку — білі). Твердість за шкалою Мооса — 4. До температури 1150 °C стабільний α-CaF2 з кубічною градкою (а = 0,54626 нм, z=4, Fm3m), при температурі близько 1150 °C відбувається поліморфний перехід до невпорядкованої β-модифікації тетрагональної сингонії з температурою плавлення 1423 °C. Тиск пари при 1625 °C = 1,0 мм. рт.ст., при 1850 °C = 10 мм. рт. ст.
Термодинамічні характеристики Стандартна ентальпія утворення ΔH(solid) (298 К, кДж/моль) -1214,6 Стандартна енергія Гіббса утворення ΔG(solid) (298 К, кДж/моль) -1161,9 Стандартна ентропія утворення S(solid) (298 К, Дж/(моль·K)) 68,87 Стандартна мольна теплоємність Cp(solid) (298 К, Дж/(моль·K)) 67,03 Стандартна ентальпія утворення ΔH(gas) (298 К, кДж/моль) -784 Стандартна ентропія утворення S(gas) (298 К, Дж/(моль·K)) 274 Стандартна мольна теплоємність Cp(gas) (298 К, Дж/(моль·K)) 51 Ентальпія плавлення ΔHпл. (кДж/моль) 29,7 Ентальпія кипіння ΔHкип. (кДж/моль) 305 Ентальпія поліморфного переходу ΔHперех. (кДж/моль) 4,77
Інші характеристикиМатериал - Кристаллический CaF2 (Кальций Фтористый, Фторид Кальция, Calcium Fluoride) Коефіцієнт теплопровідності (Вт/(м·K)) 9,71 Коефіцієнт термічного розширення (К-1) 18,5×10-6 Питома теплоємність (Дж/(кг·К)) 854 Діелектрична стала (f = 1 Мгц) 6,76 Модуль Юнга Е (ГПа) 75,8 Модуль зсуву G (ГПа) 33,77 Модуль об'ємної деформації К (ГПа) 82,71 Межа пружності (МПа) 36,54 Коефіцієнт Пуасона ν 0,26
Погано розчиняється у воді (16 мг/л при 18 °C).
Хімічні властивості При нагріванні фторид кальцію реагує з водою та кислотами:
Його використовують як агента для фторування — для отримання фторидів як металів, так і неметалів:
Сполука може утворювати змішані фториди:
Отримання У промислових масштабах фторид кальцію добувають з мінералів (головним чином, з флюориту). В лабораторних умовах його можна синтезувати декількома способами: дією фторидної кислоти та її солей на сполуки кальцію:
розкладанням гексафторосилікату кальцію:
безпосередньою взаємодією простих сполук:
Застосування Фторид кальцію застосовують у виробництві фториду натрію, плавикової кислоти, фторидів фосфору, флюсів для металургії і для виготовлення опалесцентного скла, яке поглинає нейтрони. Також CaF2 застосовується у стоматологічній практиці.
Див. також Фториди Флюорит
Примітки
Джерела