Fluorapatita - Fluorapatite
Fluorapatita | |
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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
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.