Fluorapatita - Fluorapatite

Fluorapatita
Fluorapatite-Muscovite-tuc8-098a.jpg
Em geral
Categoria Grupo
apatita mineral fosfato
Fórmula
(unidade de repetição)
Ca 5 (PO 4 ) 3 F
Classificação de Strunz 8.BN.05
Sistema de cristal Hexagonal
Classe de cristal
Símbolo de HM dipiramidal (6 / m) : (6 / m)
Grupo espacial P 6 3 / m
Identificação
Cor Verde-mar, violeta, roxo, azul, rosa, amarelo, marrom, branco, incolor, pode ser zoneado
Hábito de cristal Maciço a cristalino prismático
Geminação Gêmeos de contato raros
Decote Indistinto
Fratura Frágil para concoidal
Dureza da escala de Mohs 5
Brilho Vítreo, resinoso a opaco
À risca Branco
Diafaneidade Transparente para opaco
Gravidade Específica 3,1 a 3,2
Propriedades ópticas Uniaxial (-)
Índice de refração nω = 1,631 - 1,650 nε = 1,633 - 1,646
Birrefringência δ = 0,002
Fluorescência ultravioleta Fluorescente e fosforescente.
Referências

A fluorapatita , geralmente com a grafia alternativa de fluoroapatita , é um mineral de fosfato com a fórmula Ca 5 (PO 4 ) 3 F (fluorofosfato de cálcio). A fluorapatita é um sólido cristalino duro. Embora as amostras possam ter várias cores (verde, marrom, azul, amarelo, violeta ou incolor), o mineral puro é incolor, como esperado para um material sem metais de transição . Junto com a hidroxiapatita , pode ser um componente do esmalte dental , mas para uso industrial ambos os minerais são extraídos na forma de rocha fosfática , cuja composição mineral usual é principalmente fluorapatita, mas frequentemente com quantidades significativas do outro.

A fluorapatita cristaliza em um sistema de cristal hexagonal. É frequentemente combinado como uma solução sólida com hidroxilapatita (Ca 5 (PO 4 ) 3 OH ou Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ) em matrizes biológicas. A clorapatita (Ca 5 (PO 4 ) 3 Cl) é outra estrutura relacionada. Industrialmente, o mineral é uma fonte importante de ácidos fosfórico e fluorídrico .

A fluorapatita como mineral é o mineral de fosfato mais comum. Ocorre amplamente como um mineral acessório em rochas ígneas e em rochas metamórficas ricas em cálcio . Geralmente ocorre como um mineral detrítico ou diagênico em rochas sedimentares e é um componente essencial dos depósitos de minério de fosforita . Ocorre como um mineral residual em solos lateríticos .

A fluorapatita é encontrada nos dentes de tubarões e outros peixes em concentrações variadas. Também está presente em dentes humanos que foram expostos a íons de flúor , por exemplo, por meio da fluoretação da água ou do uso de creme dental com flúor . A presença de fluorapatita ajuda a prevenir a cárie dentária ou cárie dentária . A fluoroapatita tem um pH crítico de 4,5, portanto, torna a estrutura do dente mais resistente ao ataque de cárie adicional. Também possui uma propriedade bacteriostática moderada, o que ajuda a diminuir a proliferação de Streptococcus mutans , a bactéria predominante relacionada à cárie dentária.

Síntese

Grãos de fluorapatita em massa fundamental de carbonato. Fotomicrografias de seção delgada do minério de apatita de Siilinjärvi .
Fluorapatite. São Geraldo do Baixio, vale do Doce , Minas Gerais , Brasil.

A fluorapatita pode ser sintetizada em um processo de três etapas. Primeiro, o fosfato de cálcio é gerado pela combinação de sais de cálcio e fosfato em pH neutro . Este material então reage ainda mais com fontes de flúor (freqüentemente monofluorofosfato de sódio ou fluoreto de cálcio (CaF 2 )) para dar o mineral. Esta reação é parte integrante do ciclo global do fósforo .

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
F

Formulários

A fluorapatita como uma impureza que ocorre naturalmente na apatita gera fluoreto de hidrogênio como subproduto durante a produção de ácido fosfórico , pois a apatita é digerida pelo ácido sulfúrico . O subproduto do fluoreto de hidrogênio é agora uma das fontes industriais de ácido fluorídrico , que por sua vez é usado como um reagente inicial para a síntese de uma série de importantes compostos de flúor industriais e farmacêuticos .

A fluorapatita sintética dopada com manganês -II e antimônio- V formou a base para a segunda geração de fósforos de tubo fluorescente denominados halofosforos . Quando irradiados com radiação de ressonância de mercúrio de 253,7 nm, eles apresentaram fluorescência com ampla emissão que apareceu dentro da faixa de brancos aceitáveis . O antimônio-V atuou como o ativador primário e produziu uma ampla emissão azul. A adição de manganês-II produziu um segundo pico amplo a aparecer na extremidade vermelha do espectro de emissão às custas do pico de antimônio, a energia de excitação sendo transferida do antimônio para o manganês por um processo não radiativo e fazendo com que a luz emitida pareça menos azul e mais rosa. A substituição de alguns dos íons de fluoreto por íons de cloreto na rede causou um deslocamento geral das bandas de emissão para a extremidade vermelha do espectro de comprimento de onda mais longo. Estas alterações permitiram a realização de fósforos para tubos Warm White , White e Daylight , (com temperaturas de cor corrigidas de 2900, 4100 e 6500 K respectivamente). As quantidades de ativadores de manganês e antimônio variam entre 0,05 e 0,5 por cento molar. A reação usada para criar halofósforo é mostrada abaixo. O antimônio e o manganês devem ser incorporados nas quantidades vestigiais corretas para que o produto seja fluorescente.

6 CaHPO
4
+ (3 + x) CaCO
3
+ (1-x) CaF
2
+ (2x) NH
4
Cl
→ 2 Ca
5
(PO
4
)
3
(F
1-x
Cl
x
)
+ (3 + x) CO
2
+ (3 + x) H
2
O
+ (2x) NH
3

Às vezes, parte do cálcio foi substituído por estrôncio, resultando em picos de emissão mais estreitos. Para fins especiais ou tubos coloridos, o halofósforo foi misturado com pequenas quantidades de outros fósforos, particularmente em tubos De-Luxe com índice de reprodução de cor mais alto para uso no mercado de alimentos ou iluminação de estúdio de arte.

Antes do desenvolvimento de halophosphor em 1942, a primeira geração willemita treliça, manganês-zinco activado II ortossilicato de zinco e berílio ortossilicato de substâncias fosforescentes foram usadas em tubos fluorescentes. Devido à toxicidade respiratória dos compostos de berílio, a obsolescência desses primeiros tipos de fósforo era vantajosa para a saúde.

Desde cerca de 1990, os tri-fósforos de terceira geração, três fósforos vermelhos, azuis e verdes separados, ativados com íons de terras raras e misturados em proporções para produzir brancos aceitáveis, substituíram amplamente os halofosforos.

A fluorapatita pode ser usada como um precursor para a produção de fósforo . Ele pode ser reduzido por carbono na presença de quartzo :

4 Ca
5
(PO
4
)
3
F
+ 21 SiO
2
+ 30 C → 20 CaSiO
3
+ 30 CO + SiF
4
+ 6 P
2

Após o resfriamento, o fósforo branco (P 4 ) é gerado:

2 P
2
P
4

A fluorapatita também é usada como gema.

Referências