Fluorapatita
| Fluorapatita | |
|---|---|
 Fluorapatita (rosa) sobre moscovita (verde) | |
| General | |
| Categoría | Mineral de fosfato grupo apatita |
| Fórmula (unidad repetitiva) | Ca 5 (PO 4 ) 3 F |
| Símbolo IMA | Fábula [1] |
| Clasificación de Strunz | 8.BN.05 |
| Sistema cristalino | Hexagonal |
| Clase de cristal | Bipiramidal (6/m) Símbolo HM : (6/m) |
| Grupo espacial | P 6 3 /m |
| Identificación | |
| Color | Verde mar, violeta, morado, azul, rosa, amarillo, marrón, blanco, incoloro, puede zonificarse |
| Hábito de cristal | Cristalino masivo a prismático |
| Hermanamiento | Los gemelos de contacto son raros |
| Escisión | Indistinto |
| Fractura | Frágil a concoideo |
| Dureza en la escala de Mohs | 5 |
| Lustre | Vítreo, resinoso a opaco. |
| Racha | Blanco |
| Diafanidad | Transparente a opaco |
| Peso específico | 3.1 a 3.2 |
| Propiedades ópticas | Uniaxial (−) |
| Índice de refracción | nω = 1,631 – 1,650 nε = 1,633 – 1,646 |
| Birrefringencia | δ = 0,002 |
| Fluorescencia ultravioleta | Fluorescente y fosforescente |
| Referencias | [2] [3] [4] |
La fluorapatita , a menudo con la ortografía alternativa de fluoroapatita , es un mineral de fosfato con la fórmula Ca 5 (PO 4 ) 3 F (fluorofosfato de calcio). La fluorapatita es un sólido cristalino duro. Aunque las muestras pueden tener varios colores (verde, marrón, azul, amarillo, violeta o incoloro), el mineral puro es incoloro, como se espera de un material que carece de metales de transición . Junto con la hidroxiapatita , puede ser un componente del esmalte dental , especialmente en personas que usan pasta de dientes fluorada , pero para uso industrial ambos minerales se extraen en forma de roca fosfórica , cuya composición mineral habitual es principalmente fluorapatita pero a menudo con cantidades significativas del otro. [5]
La fluorapatita cristaliza en un sistema cristalino hexagonal. A menudo se combina como una solución sólida con hidroxiapatita (Ca 5 (PO 4 ) 3 OH o Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ) en matrices biológicas. La clorapatita (Ca 5 (PO 4 ) 3 Cl) es otra estructura relacionada. [5] Industrialmente, el mineral es una fuente importante de ácidos fosfórico y fluorhídrico .
La fluorapatita es el mineral de fosfato más común. Se encuentra ampliamente presente como mineral accesorio en rocas ígneas y en rocas metamórficas ricas en calcio . Se encuentra comúnmente como mineral detrítico o diagénico en rocas sedimentarias y es un componente esencial de los depósitos de mena de fosforita . Se encuentra como mineral residual en suelos lateríticos . [2]
La fluorapatita se encuentra en los dientes de tiburones y otros peces en concentraciones variables. También está presente en los dientes humanos que han estado expuestos a iones de flúor , por ejemplo, a través de la fluoración del agua o mediante el uso de pasta de dientes que contiene flúor . La presencia de fluorapatita ayuda a prevenir la caries dental . [6] La fluoroapatita también tiene una propiedad bacteriostática leve, que ayuda a disminuir la proliferación de Streptococcus mutans , la bacteria predominante relacionada con la caries dental. [7]
Síntesis
La fluorapatita se puede sintetizar en un proceso de tres pasos. En primer lugar, se genera fosfato de calcio combinando sales de calcio y fosfato a pH neutro . Luego, este material reacciona con fuentes de fluoruro (a menudo, monofluorofosfato de sodio o fluoruro de calcio (CaF 2 )) para dar el mineral. Esta reacción es parte integral del ciclo global del fósforo . [8]
- 3 Ca2+
+ 2 PO3−
4 → Ca
3(CORREOS
4)
2
- 3 Ca
3(CORREOS
4)
2+ CaF
2 → 2 Ca
5(CORREOS
4)
3F
Aplicaciones
La fluorapatita, como impureza natural presente en la apatita, genera fluoruro de hidrógeno como subproducto durante la producción de ácido fosfórico , a medida que la apatita es digerida por ácido sulfúrico . El subproducto de fluoruro de hidrógeno es ahora una de las fuentes industriales de ácido fluorhídrico , que a su vez se utiliza como reactivo de partida para la síntesis de una gama de importantes compuestos de flúor industriales y farmacéuticos .
La fluorapatita sintética dopada con manganeso II y antimonio V formó la base para la segunda generación de fósforos de tubos fluorescentes conocidos como halofósforos . Cuando se irradiaron con radiación de resonancia de mercurio de 253,7 nm, fluorescieron con una emisión amplia que apareció dentro del rango de blancos aceptables . El antimonio V actuó como el activador primario y produjo una emisión azul amplia. La adición de manganeso II produjo un segundo pico ancho que apareció en el extremo rojo del espectro de emisión a expensas del pico de antimonio, la energía de excitación se transfirió del antimonio al manganeso por un proceso no radiativo y hizo que la luz emitida pareciera menos azul y más rosa. La sustitución de algunos de los iones de fluoruro por iones de cloruro en la red provocó un desplazamiento general de las bandas de emisión hacia el extremo rojo de longitud de onda más larga del espectro. Estas alteraciones permitieron fabricar fósforos para tubos de luz blanca cálida , blanca y diurna (con temperaturas de color corregidas de 2900, 4100 y 6500 K respectivamente). Las cantidades de activadores de manganeso y antimonio varían entre 0,05 y 0,5 por ciento en moles. La reacción utilizada para crear halofósforo se muestra a continuación. El antimonio y el manganeso deben incorporarse en las cantidades traza correctas para que el producto sea fluorescente.
- 6 CaHPO
4+ (3+x) CaCO
3+ (1−x) CaF
2+ (2x) NH
4Cl → 2 Ca
5(CORREOS
4)
3(F
1−xCl
incógnita) + (3+x) CO
2+ (3+x) H
2O +(2x) NH
3
En ocasiones, se sustituía parte del calcio por estroncio, lo que daba como resultado picos de emisión más estrechos. Para tubos de usos especiales o de colores, el halofósforo se mezclaba con pequeñas cantidades de otros fósforos, en particular en los tubos De-Luxe con un índice de reproducción cromática más alto para su uso en la iluminación de estudios artísticos o mercados de alimentos.
Antes del desarrollo del halofósforo en 1942, se utilizaban en tubos fluorescentes los fósforos de ortosilicato de cinc y de berilio activados con manganeso II y enrejados de willemita de primera generación . Debido a la toxicidad respiratoria de los compuestos de berilio, la obsolescencia de estos primeros tipos de fósforos resultó ventajosa para la salud.
Desde aproximadamente 1990, los trifósforos de tercera generación, tres fósforos separados: rojo, azul y verde, activados con iones de tierras raras y mezclados en proporciones para producir blancos aceptables, han reemplazado en gran medida a los halofósforos. [9]
La fluorapatita se puede utilizar como precursor para la producción de fósforo . Se puede reducir con carbono en presencia de cuarzo :
- 4 Ca
5(CORREOS
4)
3F + 21SiO
2+ 30 °C → 20 CaSiO
3+ 30 CO2 + SiF
4+ 6 P
2
Al enfriarse se genera fósforo blanco (P 4 ):
- 2 P
2 → P
4
La fluorapatita también se utiliza como piedra preciosa. [10]
Referencias
- ^ Warr, LN (2021). "Símbolos minerales aprobados por IMA–CNMNC". Revista Mineralógica . 85 (3): 291–320. Código Bibliográfico :2021MinM...85..291W. doi : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616.
- ^ ab "Fluorapatita" Archivado el 8 de febrero de 2012 en Wayback Machine . Manual de mineralogía .
- ^ Datos minerales de apatita-(CaF) Archivados el 30 de octubre de 2016 en Wayback Machine . webmineral.com .
- ^ "Fluorapatita". mindat.org . Archivado desde el original el 8 de marzo de 2018 . Consultado el 17 de noviembre de 2013 .
- ^ de Klein, Cornelis; Hurlbut, Cornelius Searle; Dana, James Dwight (1999), Manual de mineralogía (21.ª ed.), Wiley, ISBN 0-471-31266-5
- ^ "¿Cómo protege el flúor mis dientes y los fortalece?". UCSB Science Line . Regentes de la Universidad de California. Archivado desde el original el 27 de octubre de 2017. Consultado el 3 de junio de 2016 .
- ^ Trushkowsky, Richard. "La ciencia del diagnóstico de caries" Archivado el 1 de julio de 2016 en Wayback Machine . Dentistry IQ .
- ^ Holleman, AF; Wiberg, E. "Química inorgánica" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5 .
- ^ Henderson y Marsden, Lámparas e iluminación, Edward Arnold Press, 1972, ISBN 0-7131-3267-1
- ^ Piedras preciosas del mundo Por Walter Schumann, pág. 18, 23, 29, 34, 56, 83
