Fluorapatyt - Fluorapatite
| Fluorapatyt | |
|---|---|
 | |
| Generał | |
| Kategoria |
Minerał fosforanowy z grupy apatytów |
|
Formuła (jednostka powtarzalna) |
Ca 5 (PO 4 ) 3 F. |
| Klasyfikacja Strunza | 8.BN.05 |
| System kryształów | Sześciokątny |
| Klasa kryształu | Dipiramidal (6 / m) Symbol HM : (6 / m) |
| Grupa kosmiczna | P 6 3 / m |
| Identyfikacja | |
| Kolor | Morskie, fioletowe, fioletowe, niebieskie, różowe, żółte, brązowe, białe, bezbarwne, mogą być podzielone na strefy |
| Kryształowy pokrój | Masywny do pryzmatycznego kryształu |
| Twinning | Kontakt z bliźniakami jest rzadki |
| Łupliwość | Niewyraźny |
| Pęknięcie | Kruche do muszelkowatych |
| Twardość w skali Mohsa | 5 |
| Połysk | Szkliste, żywiczne lub matowe |
| Smuga | Biały |
| Przeźroczystość | Przezroczysty do nieprzezroczystego |
| Środek ciężkości | 3.1 do 3.2 |
| Właściwości optyczne | Jednoosiowe (-) |
| Współczynnik załamania światła | nω = 1,631 - 1,650 nε = 1,633 - 1,646 |
| Dwójłomność | 8 = 0,002 |
| Fluorescencja ultrafioletowa | Fluorescencyjne i fosforyzujące. |
| Bibliografia | |
Fluorapatyt , często z naprzemienną pisownią fluoroapatytu , jest minerałem fosforanowym o wzorze Ca 5 (PO 4 ) 3 F (fluorofosforan wapnia). Fluorapatyt to twarda krystaliczna substancja stała. Chociaż próbki mogą mieć różne kolory (zielony, brązowy, niebieski, żółty, fioletowy lub bezbarwny), czysty minerał jest bezbarwny, zgodnie z oczekiwaniami dla materiału bez metali przejściowych . Wraz z hydroksyloapatytem może być składnikiem szkliwa zębów , ale do celów przemysłowych oba minerały wydobywa się w postaci fosforytu , którego zwykłym składem mineralnym jest przede wszystkim fluoroapatyt, ale często ze znacznymi ilościami drugiego.
Fluorapatyt krystalizuje w heksagonalnym układzie kryształów. Często jest łączony jako stały roztwór z hydroksyloapatytem (Ca 5 (PO 4 ) 3 OH lub Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ) w biologicznych matrycach. Chlorapatyt (Ca 5 (PO 4 ) 3 Cl) jest inną pokrewną strukturą. W przemyśle minerał ten jest ważnym źródłem zarówno kwasu fosforowego, jak i fluorowodorowego .
Fluorapatyt jako minerał jest najpowszechniejszym minerałem fosforanowym. Występuje szeroko jako minerał pomocniczy w skałach magmowych i skałach metamorficznych bogatych w wapń . Występuje powszechnie jako minerał detrytyczny lub diagenny w skałach osadowych i jest podstawowym składnikiem złóż rud fosforytów . Występuje jako szczątkowy minerał w glebach lateritycznych .
Fluorapatyt znajduje się w zębach rekinów i innych ryb w różnych stężeniach. Występuje również w zębach ludzkich , które były narażone na działanie jonów fluoru , na przykład poprzez fluoryzację wody lub stosowanie pasty do zębów zawierającej fluor . Obecność fluorapatytu pomaga zapobiegać próchnicy zębów lub próchnicy . Fluoroapatyt ma krytyczne pH 4,5, dzięki czemu struktura zęba jest bardziej odporna na dodatkowy atak próchnicy. Ma również łagodne właściwości bakteriostatyczne, co pomaga zmniejszyć proliferację Streptococcus mutans , dominującej bakterii związanej z próchnicą.
Synteza
Fluorapatyt można syntetyzować w trzystopniowym procesie. Po pierwsze, fosforan wapnia jest wytwarzany przez połączenie soli wapnia i fosforanów przy obojętnym pH . Materiał ten następnie reaguje dalej ze źródłami fluoru (często monofluorofosforanem sodu lub fluorkiem wapnia (CaF 2 )), dając minerał. Ta reakcja jest integralną częścią globalnego cyklu fosforu .
- 3 Ca 2+
+ 2 PO 3
4 → Ca
3 (PO
4 )
2
- 3 Ca
3 (PO
4 )
2 + CaF
2 → 2 Ca
5 (PO
4 )
3 fa
Aplikacje
Fluorapatyt jako naturalnie występujące zanieczyszczenie w apatycie wytwarza fluorowodór jako produkt uboczny podczas produkcji kwasu fosforowego , ponieważ apatyt jest rozkładany przez kwas siarkowy . Produkt uboczny w postaci fluorowodoru jest obecnie jednym z przemysłowych źródeł kwasu fluorowodorowego , który z kolei jest używany jako odczynnik wyjściowy do syntezy szeregu ważnych przemysłowych i farmaceutycznych związków fluoru .
Syntetyczny fluorapatyt domieszkowany manganem -II i antymonem -V stworzył podstawę dla drugiej generacji luminoforów fluorescencyjnych zwanych halofosforami . Napromieniowane promieniowaniem rezonansu rtęci 253,7 nm , fluoryzowały z szeroką emisją, która pojawiała się w zakresie dopuszczalnych białek . Antymon-V działał jako główny aktywator i wytwarzał szeroką niebieską emisję. Dodatek manganu-II spowodował powstanie drugiego szerokiego piku, który pojawił się na czerwonym końcu widma emisyjnego kosztem piku antymonu, energia wzbudzenia jest przenoszona z antymonu do manganu w procesie bez promieniowania i sprawiając, że emitowane światło wydaje się mniej niebieski i bardziej różowy. Zastąpienie części jonów fluorkowych w sieci krystalicznej jonami chlorkowymi spowodowało ogólne przesunięcie pasm emisyjnych do czerwonego końca widma o większej długości fali. Te zmiany pozwoliły na wykonanie luminoforów do lamp ciepłej bieli , bieli i światła dziennego (ze skorygowanymi temperaturami barwowymi odpowiednio 2900, 4100 i 6500 K). Ilości aktywatorów manganu i antymonu wahają się od 0,05 do 0,5 procenta molowego. Reakcja stosowana do tworzenia halofosforu jest pokazana poniżej. Antymon i mangan muszą być wprowadzone w odpowiednich ilościach śladowych, jeśli produkt ma być fluorescencyjny.
- 6 CaHPO
4 + (3 + x) CaCO
3 + (1-x) CaF
2 + (2x) NH
4 Cl → 2 Ca
5 (PO
4 )
3 (FA
1-x Cl
x ) + (3 + x) CO
2 + (3 + x) H
2 O + (2x) NH
3
Czasami część wapnia zastępowano strontem, dając węższe piki emisji. W przypadku lamp specjalnych lub kolorowych, halofosfor miesza się z niewielkimi ilościami innych luminoforów, szczególnie w lampach De-Luxe o wyższym współczynniku oddawania barw do użytku na rynku spożywczym lub w oświetleniu studia artystycznego.
Przed opracowaniem halofosforu w 1942 r . W lampach fluorescencyjnych używano pierwszej generacji luminoforów kratowanych z willemitu , aktywowanego manganem II ortokrzemianu cynku i ortokrzemianu cynku berylu. Ze względu na toksyczność dla układu oddechowego związków berylu, starzenie się tych wczesnych typów fosforu było korzystne dla zdrowia.
Od około 1990 r. Tri-luminofory trzeciej generacji, trzy oddzielne luminofory w kolorze czerwonym, niebieskim i zielonym, aktywowane jonami pierwiastków ziem rzadkich i zmieszane w proporcjach w celu uzyskania akceptowalnej bieli, w dużej mierze zastąpiły halofosfory.
Fluorapatyt może być stosowany jako prekursor do produkcji fosforu . Można go zredukować węglem w obecności kwarcu :
- 4 Ca
5 (PO
4 )
3 F + 21 SiO
2 + 30 C → 20 CaSiO
3 + 30 CO + SiF
4 + 6 P
2
Po schłodzeniu powstaje fosfor biały (P 4 ):
- 2 P
2 → P.
4
Fluorapatyt jest również używany jako kamień szlachetny.