Canxi vonframat – Calcium tungstate là gì?
Canxi vonframat – Calcium tungstate là gì? Canxi vonframat (tên tiếng Anh: Calcium tungstate, công thức hóa học: CaWO4) là một muối vô cơ của kim loại kiềm thổ canxi (Ca²⁺) và anion vonframat (WO₄²⁻). Chất này tồn tại dưới dạng tinh thể màu trắng hoặc không màu, không tan trong nước nhưng có tính bền vững cao. Đặc biệt được biết đến với tính chất huỳnh quang mạnh dưới tia cực tím hoặc tia X.
-
Tên gọi khác: Canxi tungstat, Calcium tungstate, Wolframat canxi
-
Công thức phân tử: CaWO₄
-
Khối lượng phân tử: 287.9 g/mol
-
Màu sắc: Trắng, trắng đục hoặc không màu (dưới dạng tinh thể)
-
Mã CAS: 7790-75-2
Đặc điểm nổi bật:
-
Phát quang mạnh: Là một trong những chất huỳnh quang đầu tiên được dùng để phát hiện tia X (được Wilhelm Röntgen sử dụng vào năm 1895).
-
Độ bền cao: Ổn định với nhiệt độ, ánh sáng, không bị phân hủy dễ dàng.
-
Mật độ cao: Có khối lượng riêng lớn (~6.06 g/cm³), giúp hấp thụ tia X tốt → ứng dụng trong vật liệu chắn bức xạ.
Cấu tạo, tính chất vật lý và hóa học của Canxi vonframat – Calcium tungstate là gì?
Cấu tạo của Canxi vonframat – Calcium tungstate là gì?
1. Cấu trúc phân tử của WO₄²⁻:
-
Có hình học tứ diện đều (tetrahedral).
-
Nguyên tử Wolfram (W⁶⁺) nằm ở giữa, liên kết với 4 nguyên tử Oxy bằng các liên kết cộng hóa trị phân cực.
-
Góc liên kết O–W–O khoảng 109,5°, điển hình cho cấu trúc tứ diện.
2. Mạng tinh thể CaWO₄:
-
Hệ tinh thể: Tetragonal (bốn phương), giống như khoáng vật tự nhiên scheelite.
-
Cation Ca²⁺ nằm xen kẽ giữa các anion WO₄²⁻, tạo nên mạng ion ba chiều bền vững.
-
Cấu trúc này làm cho tinh thể:
-
Có mật độ cao (~6.06 g/cm³),
-
Ổn định nhiệt và hóa học tốt,
-
Có khả năng phát huỳnh quang mạnh khi bị kích thích bởi tia X hoặc tia cực tím.
-
Tính chất vật lý
Ngoại quan:
Canxi vonframat xuất hiện dưới dạng tinh thể màu trắng hoặc không màu, với độ sáng bóng. Các tinh thể này có hình dạng giống với khoáng vật scheelite, tạo nên một đặc điểm dễ nhận diện trong tự nhiên.
Cấu trúc tinh thể:
CaWO₄ có cấu trúc tinh thể tứ diện (tetragonal), giống cấu trúc của khoáng vật scheelite. Với các đặc tính cơ học và quang học đặc biệt. Cấu trúc này giúp CaWO4 duy trì độ ổn định và bền vững dưới nhiều điều kiện.
Tỷ trọng (Khối lượng riêng):
Với tỷ trọng khoảng 6.06 g/cm³, CaWO₄ có khối lượng riêng khá nặng so với nhiều hợp chất vô cơ khác. Điều này góp phần làm cho CaWO₄ có độ bền vững cao dưới tác động của các yếu tố bên ngoài.
Điểm nóng chảy:
Canxi vonframat có điểm nóng chảy cao, khoảng 1.470°C. Điều này cho thấy khả năng chịu nhiệt rất tốt. Thích hợp với các ứng dụng trong môi trường nhiệt độ cao mà không bị phân hủy.
Độ cứng (Thang Mohs):
CaWO₄ có độ cứng trong khoảng 4.5 – 5 trên thang Mohs. Giúp nó dễ gia công cơ học nhưng vẫn đủ bền để sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp.
Tính chất quang học:
CaWO₄ có khả năng phát quang mạnh khi bị kích thích bằng tia X hoặc tia cực tím (UV). Nó phát sáng màu xanh lam hoặc trắng. Một đặc tính quan trọng giúp ứng dụng trong các thiết bị như màn hình X-quang hoặc đèn huỳnh quang.
Tính chất hoá học
Tính tan: CaWO4 không tan trong nước, tuy nhiên, nó dễ dàng tan trong các acid mạnh như HCl hoặc HNO3. Điều này làm cho nó có thể tham gia vào các quá trình hóa học trong công nghiệp. Đặc biệt trong việc tách vonfram từ khoáng vật scheelite.
Độ bền hóa học:
CaWO4 rất ổn định trong điều kiện thường và không bị phân hủy dưới ánh sáng hay nhiệt độ môi trường. Điều này làm cho nó có thể được sử dụng lâu dài mà không gặp phải hiện tượng phân hủy hay mất đi các đặc tính vật lý.
Phản ứng với kiềm:
CaWO4 có thể phản ứng với các chất kiềm mạnh, tạo thành các hợp chất vonfram khác, như các muối vonfram. Tuy nhiên, các phản ứng này chỉ xảy ra khi gặp môi trường có tính kiềm cao.
Ứng dụng của Canxi vonframat – Calcium tungstate – CaWO4 do KDC Chemical cung cấp
1. Màn huỳnh quang trong chụp X-quang
Ứng dụng:
Canxi vonframat được sử dụng để phủ lên bề mặt các tấm phim X-quang, đóng vai trò như lớp huỳnh quang trung gian. Nhờ vào khả năng phát quang mạnh, CaWO₄ giúp tăng độ nhạy hình ảnh, rút ngắn thời gian phơi tia và giảm liều lượng tia X cần thiết. Từ đó nâng cao hiệu quả chẩn đoán đồng thời hạn chế ảnh hưởng của phóng xạ tới bệnh nhân.
Cơ chế hoạt động:
Khi tia X đi qua cơ thể và đến lớp tinh thể CaWO₄, năng lượng tia X sẽ được hấp thụ và chuyển hóa thành ánh sáng nhìn thấy (thường là màu xanh lam hoặc trắng). Ánh sáng này sau đó tạo hình ảnh lên phim hoặc cảm biến. Giúp hiển thị cấu trúc bên trong cơ thể với độ tương phản cao.
2. Thiết bị đo phóng xạ
Ứng dụng:
CaWO₄ được tích hợp vào các máy đo phóng xạ để phát hiện và định lượng bức xạ ion hóa như tia gamma, beta hoặc tia X trong các ứng dụng y tế, hạt nhân và môi trường. Nhờ tính ổn định và phản ứng nhanh với bức xạ. Vật liệu này rất hiệu quả trong việc đảm bảo an toàn phóng xạ.
Cơ chế hoạt động:
Khi tiếp xúc với bức xạ ion hóa, tinh thể CaWO₄ sẽ phát ra ánh sáng do sự kích thích của các electron. Lượng ánh sáng phát ra tỷ lệ thuận với cường độ bức xạ. Các cảm biến sẽ đo cường độ ánh sáng này để xác định mức độ phóng xạ. Nhờ đó cho phép đánh giá chính xác và kịp thời các nguy cơ.
3. Vật liệu phát quang (phosphor)
Ứng dụng:
CaWO₄ được dùng làm vật liệu nền trong sản xuất phosphor – chất phát quang ứng dụng trong đèn huỳnh quang, màn hình hiển thị và các cảm biến ánh sáng. Nhờ có cấu trúc tinh thể bền và khả năng tương thích cao với các ion phát quang (ví dụ: Eu³⁺, Tb³⁺). CaWO₄ giúp điều chỉnh màu sắc và độ sáng hiệu quả.
Cơ chế hoạt động:
Khi được kích thích bằng tia UV hoặc điện tử năng lượng cao, các ion pha tạp trong CaWO4 chuyển trạng thái và phát ra ánh sáng nhìn thấy. Quá trình này gọi là phát quang huỳnh quang. Và phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng bên trong tinh thể. Cường độ và màu sắc ánh sáng có thể điều chỉnh theo loại ion được đưa vào.
4. Vật liệu nền trong công nghệ laser
Ứng dụng:
Trong công nghệ laser rắn, CaWO₄ được dùng làm vật liệu nền để pha tạp các ion hiếm như Nd³⁺, Yb³⁺ – những chất có khả năng tạo phát xạ laser. Nhờ tính truyền sáng tốt, độ trong quang học cao và khả năng chịu nhiệt. CaWO4 giúp đảm bảo sự ổn định và hiệu suất của các hệ thống laser.
Cơ chế hoạt động:
CaWO₄ dẫn truyền năng lượng từ nguồn bơm (thường là diode laser hoặc đèn hồ quang) đến các ion pha tạp. Làm chúng kích thích và phát xạ ánh sáng đồng pha – một tia laser. Cấu trúc tinh thể đều đặn và ổn định giúp giảm tán xạ ánh sáng và duy trì độ chuẩn xác của chùm tia laser.
5. Khoáng sản công nghiệp
Ứng dụng:
CaWO₄ là thành phần chính của khoáng vật scheelite – một trong những nguồn cung cấp vonfram (W) quan trọng nhất. Trong công nghiệp khai khoáng và luyện kim, scheelite được xử lý để thu hồi vonfram dùng sản xuất thép siêu cứng, điện cực hồ quang. Tiếp điểm điện và nhiều thiết bị chịu nhiệt.
Cơ chế hoạt động:
Khoáng scheelite được hòa tan bằng acid vô cơ (HCl, HNO₃) hoặc xử lý bằng dung dịch kiềm để tạo các muối vonfram hòa tan như Na₂WO₄ hoặc (NH₄)₂WO₄. Sau đó, các hợp chất này được chuyển hóa thành WO₃ (tungsten trioxide). Rồi khử bằng hydro hoặc cacbon ở nhiệt độ cao để thu vonfram kim loại nguyên chất.
Tư vấn và hỗ trợ sử dụng Canxi vonframat – Calcium tungstate – CaWO4
Nếu bạn đang quan tâm đến việc ứng dụng Canxi vonframat – Calcium tungstate – CaWO₄các lĩnh vực như sản xuất công nghiệp, xử lý bề mặt, tổng hợp hóa học, nghiên cứu phòng thí nghiệm hoặc các quy trình chuyên sâu khác, thì việc hiểu rõ tính chất – cơ chế hoạt động của hóa chất này là yếu tố cốt lõi để đạt hiệu quả và đảm bảo an toàn.
📩 Để được tư vấn chi tiết hoặc nhận tài liệu kỹ thuật, vui lòng liên hệ:
🔹 Hotline/Zalo: 0867.883.818
🔹 Website: www.kdcchemical.vn
🔹 Email: kdcchemical@gmail.com
