Calciumfluorid

Calciumfluorid (auch Kalziumfluorid, eigentlich Calciumdifluorid) ist das Calciumsalz der Fluorwasserstoffsäure.

Sicherheitshinweise

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung

keine GHS-Piktogramme

H- und P-Sätze

H: keine H-Sätze

P: keine P-Sätze

MAK

1 mg/m³

Toxikologische Daten

4250 mg/kg (LD₅₀, Ratte, oral)

Kristallstruktur

__ Ca²⁺ __ F⁻
Allgemeines
Name	Calciumfluorid
Andere Namen	Fluorit Flussspat Kalziumfluorid
Verhältnisformel	CaF₂
Kurzbeschreibung	weißer, geruchloser Feststoff
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer	7789-75-5
EG-Nummer	232-188-7
ECHA-InfoCard	100.029.262
PubChem	24617
Eigenschaften
Molare Masse	78,08 g/mol
Aggregatzustand	fest
Dichte	3,18 g/cm³
Schmelzpunkt	1423 °C
Siedepunkt	2500 °C
Löslichkeit	praktisch unlöslich in Wasser (15 mg/l bei 18 °C)
Brechungsindex	1,4338

Eigenschaften

Calciumfluorid bildet farblose, in Wasser, Alkohol und verdünnten Säuren schwerlösliche Kristalle mit dem weitverbreiteten Fluoritgitter. Natürlich vorkommendes Calciumfluorid heißt Fluorit oder Flussspat und ist meist durch Verunreinigungen gelb, grün, blau 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.

Reaktionen

$\mathrm{CaF_2 + H_2SO_4 \longrightarrow 2 \ HF \uparrow + CaSO_4}$

Calciumfluorid und Schwefelsäure setzen Fluorwasserstoff frei.

$\mathrm{Ca^{2+} + 2 \ F^- \longrightarrow CaF_2 \downarrow}$

Calcium-Kationen und Fluorid-Anionen bilden immer das schwerlösliche Calciumfluorid.

Vorkommen und Gewinnung

violetter Fluorit

Flussspat wird in großen Mengen, mehrere Millionen Tonnen pro Jahr, im Tage- und Tiefbau bergmännisch gewonnen. Da es mit anderen Mineralien wie Schwerspat (Bariumsulfat BaSO₄, 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.

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 kommen in hochwertigen Objektiven und Fernrohren Calciumfluoridlinsen in Apochromaten zum Einsatz.
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.
Standardmineral der Mohsschen Härteskala (Härte 4).

Vorsichtsmaßnahmen

Bei Kontakt mit starken Säuren wird Fluorwasserstoff freigesetzt. Dieser ist außerordentlich giftig und stark ätzend.

Nachweis

Ätzprobe: CaF₂ mit etwas konzentrierter Schwefelsäure in ein Reagenzglas geben. Die Benetzung der Glasoberfläche ändert sich, da Fluorwasserstoffsäure HF entsteht.

Basierend auf einem Artikel in:

Wikipedia.de