Calciumfluorid (auch Kalziumfluorid, eigentlich Calciumdifluorid) ist das Calciumsalz der Fluorwasserstoffsäure.
Eigenschaften Calciumfluorid bildet farblose, in Wasser, Alkohol und verdünnten Säuren schwerlösliche Kristalle mit der weitverbreiteten Fluoritstruktur. Natürlich vorkommendes Calciumfluorid heißt Fluorit oder auch Flussspat und ist meist durch Verunreinigungen gelb, grün, blau, braun, beige oder violett gefärbt.
Für Ultraviolett- und Infrarotstrahlung besitzt es eine hohe Durchlässigkeit. Alkalilaugen greifen Calciumfluorid nicht an. Mit Wasserstoff und Sauerstoff erfolgt auch unter Rotglut keine Reaktion.
Calciumfluorid ist ein Standardmineral der Mohsschen Härteskala (Härte 4).
Reaktionen
Calciumfluorid und Schwefelsäure setzen Fluorwasserstoff frei.
Calcium-Kationen und Fluorid-Anionen bilden immer das schwerlösliche Calciumfluorid.
Vorkommen und Gewinnung links|mini|violetter Fluorit Fluorit wird in großen Mengen, mehrere Millionen Tonnen pro Jahr, im Tage- und Tiefbau bergmännisch gewonnen. Da es mit anderen Mineralien wie Baryt (auch Schwerspat, Bariumsulfat BaSO4), Galenit (auch Bleiglanz, PbS) und Quarz (SiO2) vergesellschaftet ist, muss das 30–60 % CaF2 enthaltende Roherz vor einer industriellen Verwertung aufgearbeitet werden. Hierzu wird das geförderte Erz mechanisch zerkleinert und anschließend durch (mehrstufige) Flotation auf bis zu 98 % aufkonzentriert. Als Handelsform unterscheidet man Kristallspat mit mehr als 99 % CaF2 Säurespat mit mehr als 97 % CaF2 Keramikspat mit mehr als 95 % CaF2 Hüttenspat mit mehr als 85 % CaF2 Metallspat mit 75–82 % CaF2 Reines Calciumfluorid gewinnt man durch Umsatz von Fluorwasserstoff oder Hexafluorokieselsäure mit Calciumcarbonat, da ausgefälltes Calciumfluorid in Abwesenheit von Calciumcarbonat gelatinöse Konsistenz hat und daher schwer zu reinigen ist.G. Brauer (Hrsg.), Handbook of Preparative Inorganic Chemistry 2nd ed., vol. 1, Academic Press 1963, S. 233–4.
Verwendung Calciumfluorid ist neben den Fluoriden aus der Phosphorsäureherstellung der wichtigste Rohstoff zur Fluorherstellung. Entsprechend den oben genannten Flussspatqualitäten wird Calciumfluorid für folgende Anwendungen verwendet: Kristallspat zum Schleifen von Linsen und optischen Gläsern Säurespat für die Herstellung von Fluorwasserstoff Keramikspat für die Herstellung von Glas und Email Hüttenspat als Flussmittel und Schlacke in der Metallurgie
Weitere Anwendungen: Katalysator für die Kalkstickstoffherstellung Wegen ihrer Durchlässigkeit für ultraviolettes und infrarotes Licht werden Einkristalle in der instrumentellen Analytik und bei der Herstellung von elektronischen Schaltkreisen als Linsen verwendet. Wegen seiner optischen Eigenschaften – es weist eine Abbe-Zahl von 96 und einen ungewöhnlichen Verlauf des Brechungsindex auf, ähnlich Glas anomaler Dispersion – werden manchmal Linsen in hochwertigen, apochromatischen Objektiven und Fernrohren aus einem Einkristall hergestellt. Aufgrund der gegenseitigen Kompensation der Änderung des Brechungsindex und der Wärmedehnung sind thermische Linsen nur schwach ausgeprägt. Aus diesem Grund wird Calciumfluorid als Fenster für Laserstrahlen mit hoher Leistungsdichte eingesetzt.
Vorsichtsmaßnahmen Bei Kontakt mit starken Säuren wird Fluorwasserstoff freigesetzt. Dieser ist außerordentlich giftig und ätzend.
Nachweis Ätzprobe: CaF2 mit etwas konzentrierter Schwefelsäure in ein Reagenzglas geben. Die Benetzung der Glasoberfläche ändert sich, da Fluorwasserstoffsäure HF entsteht.
Ultradünne Schichten Nanometerdünne kristalline CaF2-Schichten werden als Barrieren in den Festkörperheterostrukturen, insbesondere in den Resonanztunneldioden (mit CdF2 oder Si als Quantentopf) benutzt. Ferner untersucht man die Möglichkeiten ihrer Verwendung als Gateisolator in den Feldeffekttransistoren, statt üblicher Materialien wie SiO2 und high-k-Oxide.
Solche Schichten werden mittels der Molekularstrahlepitaxie auf dem Silizium gewachsen; gute Qualität wird dabei dank Ähnlichkeit der Gitterkonstanten von Si und CaF2 gewährt.
Einzelnachweise
Kategorie:Calciumverbindung Kategorie:Fluorid