фторапатит
| фторапатит | |
|---|---|
 Фторопатит (розовый) поверх мусковита (зеленый) | |
| Общий | |
| Категория | Фосфат минеральный Апатитовая группа |
| Формула (повторяющаяся единица) | Са 5 (PO 4 ) 3 F |
| Имеет символ IMA. | Фап [ 1 ] |
| Классификация Штрунца | 8.БН.05 |
| Кристаллическая система | Шестиугольный |
| Кристаллический класс | Дипирамидальный (6/м) Символ HM : (6/м) |
| Космическая группа | Р 6 3 /м |
| Идентификация | |
| Цвет | Цвет морской волны, фиолетовый, пурпурный, синий, розовый, желтый, коричневый, белый, бесцветный, допускается зонирование. |
| Кристальная привычка | Кристаллический от массивного до призматического. |
| Твиннинг | Контактные близнецы редкость |
| Расщепление | нечеткий |
| Перелом | Хрупкий до раковистого |
| шкала Мооса твердость | 5 |
| Блеск | Стекловидное, смолистое или матовое |
| Полоса | Белый |
| прозрачность | От прозрачного до непрозрачного |
| Удельный вес | от 3,1 до 3,2 |
| Оптические свойства | Одноосный (-) |
| Показатель преломления | nω = 1,631 – 1,650 nε = 1,633 – 1,646 |
| Двойное лучепреломление | δ = 0,002 |
| Ультрафиолетовая флуоресценция | Флуоресцентные и фосфоресцентные |
| Ссылки | [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] |
Фторопатит , часто с альтернативным написанием фторапатит , представляет собой фосфатный минерал с формулой Ca 5 (PO 4 ) 3 F (фторфосфат кальция). Фторапатит – твердое кристаллическое вещество. Хотя образцы могут иметь различный цвет (зеленый, коричневый, синий, желтый, фиолетовый или бесцветный), чистый минерал бесцветен, как и ожидалось для материала, не содержащего переходных металлов . Наряду с гидроксиапатитом он может быть компонентом зубной эмали , особенно у людей, использующих фторированную зубную пасту , но для промышленного использования оба минерала добываются в виде фосфоритной руды , обычный минеральный состав которой представляет собой в основном фторапатит, но часто со значительными количествами фторапатита. другой. [ 5 ]
Фторапатит кристаллизуется в гексагональной кристаллической системе. Его часто комбинируют в виде твердого раствора с гидроксиапатитом (Ca 5 (PO 4 ) 3 OH или Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ) в биологических матрицах. Хлорапатит (Ca 5 (PO 4 ) 3 Cl) — еще одна родственная структура. [ 5 ] В промышленности минерал является важным источником как фосфорной , так и плавиковой кислот.
Фторапатит как минерал является наиболее распространенным фосфатным минералом. Он широко встречается как акцессорный минерал в магматических породах богатых кальцием и метаморфических породах, . Обычно он встречается в виде обломочного или диагенного минерала в осадочных породах и является важным компонентом месторождений фосфоритовых руд. Встречается как остаточный минерал в латеритных почвах . [ 2 ]
Фторапатит содержится в зубах акул и других рыб в различных концентрациях. Он также присутствует в зубах человека , подвергшихся воздействию ионов фтора , например, в результате фторирования воды содержащей фтор или при использовании зубной пасты, . Присутствие фторапатита помогает предотвратить разрушение зубов или кариес . [ 6 ] Фтороапатит также обладает мягким бактериостатическим свойством, что помогает уменьшить размножение Streptococcus mutans , основной бактерии, вызывающей кариес. [ 7 ]
Синтез
[ редактировать ]
Фторапатит можно синтезировать в три этапа. Во-первых, фосфат кальция образуется путем объединения солей кальция и фосфата при нейтральном pH . Затем этот материал вступает в реакцию с источниками фторида (часто монофторфосфатом натрия или фторидом кальция (CaF 2 )) с образованием минерала. Эта реакция является неотъемлемой частью глобального круговорота фосфора . [ 8 ]
- 3 Ка 2+
+ 2 PO 3−
4 → Нравится
3 (PO
4 )
2
- 3 Ка
3 (PO
4 )
2 + КаФ
2 → 2 Как
5 (PO
4 )
33F
Приложения
[ редактировать ]Фторапатит как природная примесь в апатите образует фтористый водород в качестве побочного продукта при производстве фосфорной кислоты , поскольку апатит расщепляется серной кислотой . Побочный продукт фтороводород в настоящее время является одним из промышленных источников плавиковой кислоты , которая, в свою очередь, используется в качестве исходного реагента для синтеза ряда важных промышленных и фармацевтических соединений фтора .
Синтетический фторапатит, легированный марганцем -II и сурьмой -V, лег в основу второго поколения люминесцентных ламп люминофоров , называемых галофосфорами . При облучении ртутным резонансным излучением с длиной волны 253,7 нм они флуоресцировали с широким свечением, которое оказывалось в пределах допустимого белого цвета . Сурьма-V действовала как основной активатор и давала широкое синее излучение. Добавление марганца-II привело к появлению второго широкого пика на красном конце спектра излучения за счет пика сурьмы, при этом энергия возбуждения передавалась от сурьмы к марганцу в результате безызлучательного процесса, что делало излучаемый свет менее видимым. синий и еще розовый. Замена части ионов фтора ионами хлорида в решетке вызвала общий сдвиг полос излучения в более длинноволновую красную часть спектра. люминофоры для трубок теплого белого , белого и дневного света Эти изменения позволили изготовить (с исправленными цветовыми температурами 2900, 4100 и 6500 К соответственно). Количества активаторов марганца и сурьмы варьируются от 0,05 до 0,5 мольных процентов. Реакция, используемая для создания галофосфора, показана ниже. Чтобы продукт был флуоресцентным, сурьму и марганец необходимо добавлять в правильных следовых количествах.
- 6 СаHPO
4 + (3+х) СаСО
3 + (1−x) CaF
2 + (2x) НХ
4 Cl → 2 Са
5 (PO
4 )
3 (Ф
1-х Cl
х ) + (3+х) ЧТО
2 + (3+х) Ч
2О + (2x) NH
3
Иногда часть кальция заменялась стронцием, что приводило к более узким пикам излучения. Для специальных или цветных трубок галолюминофор смешивался с небольшими количествами других люминофоров, особенно в трубках De-Luxe с более высоким индексом цветопередачи для использования в освещении продовольственных рынков или художественных студий.
До разработки галофосфора в 1942 году первого в люминесцентных трубках использовались люминофоры поколения с виллемитовой решеткой, активированный марганцем-II ортосиликат цинка и ортосиликат цинка-бериллия. Из-за респираторной токсичности соединений бериллия устаревание этих ранних типов люминофора было благоприятно для здоровья.
Примерно с 1990 года трилюминофоры третьего поколения, три отдельных красного, синего и зеленого люминофора, активированные редкоземельными ионами и смешанные в пропорциях для получения приемлемого белого цвета, в значительной степени заменили галофосфоры. [ 9 ]
Фторапатит может быть использован в качестве прекурсора для производства фосфора . Его можно восстановить углеродом в присутствии кварца :
- 4 Ка
5 (PO
4 )
3 Ф + 21 SiO
2 + 30 С → 20 CaSiO
3 +30CO+ SiF
4 + 6 П
2
При охлаждении белый фосфор (Р 4 образуется ):
- 2 П
2 → П
4
Фторапатит также используется в качестве драгоценного камня. [ 10 ]
Ссылки
[ редактировать ]
- ^ Уорр, Л.Н. (2021). «Утвержденные IMA–CNMNC символы минералов» . Минералогический журнал . 85 (3): 291–320. Бибкод : 2021MinM...85..291W . дои : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616 .
- ^ Jump up to: а б «Фторапатит». Архивировано 8 февраля 2012 г. в Wayback Machine . Справочник по минералогии .
- ^ Данные о минералах апатита-(CaF), заархивированные 30 октября 2016 г. в Wayback Machine . webmineral.com .
- ^ «Фторапатит» . Mindat.org . Архивировано из оригинала 08 марта 2018 г. Проверено 17 ноября 2013 г.
- ^ Jump up to: а б Кляйн, Корнелис; Херлбат, Корнелиус Сирл; Дана, Джеймс Дуайт (1999), Руководство по минералогии (21-е изд.), Wiley, ISBN 0-471-31266-5
- ^ «Как фтор защищает мои зубы и делает их крепкими?» . Научная линия UCSB . Регенты Калифорнийского университета. Архивировано из оригинала 27 октября 2017 года . Проверено 3 июня 2016 г.
- ^ Трушковский, Ричард. «Наука о диагностике кариеса». Архивировано 1 июля 2016 г. в Wayback Machine . Стоматологический IQ .
- ^ Холлеман, А.Ф.; Виберг, Э. «Неорганическая химия» Academic Press: Сан-Диего, 2001. ISBN 0-12-352651-5 .
- ^ Хендерсон и Марсден, Лампы и освещение, Эдвард Арнольд Пресс, 1972, ISBN 0-7131-3267-1
- ^ Драгоценные камни мира Вальтер Шуман, с. 18, 23, 29, 34, 56, 83
