WANIBESAK: Kalsium Flourida (Calcium Fluoride)

Kalsium fluorida adalah senyawa anorganik dengan rumus kimia CaF₂ dan memiliki massa molekul relatif (Mr) 78,07.

Di alam, kalsium fluorida ditemukan sebagai mineral fluorspar atau fluorit.

A. SIFAT FISIKA

a. Bentuk dan Warna: kristal atau bubuk berwarna putih.

b. Massa Jenis (Densitas): 3,18 g/cm³

c. Titik Lebur: 1.418 °C

d. Titik Didih: 2.533 °C

e. Kekerasan: 4 Mohs

f. Kelarutan

Tidak larut dalam air (16 mg/L pada suhu 20 °C); Ksp 3,9x10^–11; sedikit larut dalam asam mineral encer; larut dalam asam pekat (disertai dengan terjadinya reaksi kimia).

B. PEMBUATAN

Produk komersial diperoleh dari mineral fluorspar yang banyak terdapat di alam, yang dapat dengan mudah dimurnikan dan dijadikan bubuk.

Selain itu, terdapat 2 cara lain yang dapat digunakan untuk memproduksi kalsium fluorida, yakni:

1. Mencampur larutan natrium fluorida dengan garam kalsium yang larut dalam air, seperti NaF.

Persamaan reaksinya:

Ca(NO₃)₂ + 2NaF → CaF₂ + NaNO₃

2. Mereaksikan kalsium karbonat dengan asam hidrofluorida.

Persamaan reaksinya:

CaCO₃ + 2HF → CaF₂ + CO₂ + H₂O

C. REAKSI KIMIA

Kalsium fluorida merupakan senyawa ionik yang tersusun dari ion Ca²⁺ dan F^–. Meskipun relatif tidak larut dalam air, tetapi senyawa ini dapat bereaksi dengan beberapa zat kimia. Berikut berbagai reaksi kimia yang melibatkan senyawa CaF₂.

1. Reaksi dengan Asam Sulfat (H₂SO₄)

Persamaan reaksinya:

CaF₂+ H₂SO₄ → CaSO₄+ 2HF

Reaksi ini digunakan dalam industri untuk menghasilkan asam fluorida (HF), yang merupakan bahan baku dalam pembuatan senyawa fluor lainnya.

2. Reaksi dengan Asam Klorida (HCl)

Persamaan reaksinya:

CaF₂ + 2HCl → CaCl₂ + 2HF

Reaksi ini juga menghasilkan asam fluorida (HF), meskipun kurang efisien dibandingkan reaksi dengan H₂SO₄.

3. Reaksi dengan Asam Nitrat (HNO₃)

Persamaan reaksinya:

CaF₂+ 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + 2HF

Hasil reaksi adalah kalsium nitrat dan asam fluorida.

4. Reaksi dengan logam Aluminium (Al)

Persamaan reaksinya:

3CaF₂ + 2Al → 2AlF₃ + 3Ca

Reaksi ini dapat terjadi dalam proses metalurgi untuk menghasilkan aluminium fluorida (AlF₃), yang digunakan dalam peleburan aluminium.

5. Reaksi dengan Asam Fosfat (H₃PO₄)

Persamaan reaksinya:

3CaF₂ + 2H₃PO₄ → Ca₃(PO₄)₂ + 6HF

Reaksi ini terjadi dalam industri pupuk untuk menghasilkan kalsium fosfat dan asam fluorida.

6. Reaksi dengan Natrium Karbonat (Na₂CO₃)

Persamaan reaksinya:

CaF₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃ + 2NaF

Reaksi ini menghasilkan kalsium karbonat (CaCO₃) dan natrium fluorida (NaF).

7. Reaksi dengan Silika (SiO₂)

Persamaan reaksinya:

CaF₂ + SiO₂ → CaSiO₃ + 2HF

Reaksi ini terjadi dalam beberapa proses industri yang melibatkan kaca dan pembuatan bahan tahan panas.

8. Reaksi dengan Fosfor Pentaoksida (P₂O₅)

Persamaan reaksinya:

3CaF₂ + P₂O₅ → 3CaO + 2PF₃

Dalam reaksi ini, fosfor trifluorida (PF₃) terbentuk, yang merupakan gas beracun dan digunakan dalam sintesis organofluorida serta sebagai katalis dalam reaksi tertentu.

9. Reaksi dengan Kalsium Hidroksida (Ca(OH)₂)

Persamaan reaksinya:

CaF₂+ Ca(OH)₂→ CaO + 2HF

Reaksi ini dapat terjadi dalam kondisi suhu tinggi, menghasilkan kalsium oksida (CaO) dan asam fluorida (HF).

10. Reaksi dengan Karbon (C) dan Silikon Dioksida (SiO₂)

Persamaan reaksinya:

2CaF₂ + 2SiO₂ + C → 2CaSiO₃ + CF₄

Reaksi ini digunakan untuk memproduksi silikon tetrafluorida (CF₄), yang merupakan gas inert yang digunakan dalam industri semikonduktor.

11. Reaksi dengan Magnesium (Mg)

Persamaan reaksinya:

CaF₂ + Mg → Ca + MgF₂

Reaksi ini dapat terjadi dalam kondisi suhu tinggi, menghasilkan magnesium fluorida (MgF₂) yang digunakan sebagai lapisan optik dalam lensa dan kaca.

12. Reaksi dengan Natrium Silikat (Na₂SiO₃)

Persamaan reaksinya:

CaF₂ + Na₂SiO₃ → CaSiO₃ + 2NaF

Reaksi ini menghasilkan kalsium silikat (CaSiO₃) dan natrium fluorida (NaF), yang berguna dalam industri kaca dan keramik.

13. Reaksi dengan Kalsium Klorida (CaCl₂) dan Asam Sulfat (H₂SO₄)

Persamaan reaksinya:

CaF₂ + CaCl₂ + H₂SO₄ → 2CaSO₄ + 2HF

Dalam proses ini, kalsium sulfat (CaSO₄) dihasilkan bersamaan dengan hidrogen fluorida (HF).

14. Reaksi dengan Natrium Hidroksida (NaOH)

Persamaan reaksinya:

CaF₂ + 2NaOH → Ca(OH)₂ + 2NaF

Reaksi ini menghasilkan kalsium hidroksida (Ca(OH)₂) dan natrium fluorida (NaF).

15. Reaksi dengan gas Fluor (F₂)

Persamaan reaksinya:

Ca + F₂ → CaF₂

Reaksi di atas merupakan cara sintesis secara langsung CaF₂ dari unsur-unsurnya.

16. Reaksi dengan Boron Trioksida (B₂O₃)

Persamaan reaksinya:

3CaF₂ + B₂O₃ → 3CaO + 2BF₃

Reaksi ini menghasilkan boron trifluorida (BF₃), yang banyak digunakan dalam industri kimia sebagai katalis Lewis.

17. Reaksi dengan Aluminium Oksida (Al₂O₃)

Persamaan reaksinya:

CaF₂ + Al₂O₃ → CaO + 2AlF₃

Aluminium fluorida (AlF₃) yang terbentuk digunakan dalam proses elektrolisis aluminium.

18. Reaksi dengan Kalium Hidroksida (KOH)

Persamaan reaksinya:

CaF₂ + 2KOH → Ca(OH)₂ + 2KF

Hasilnya adalah kalsium hidroksida (Ca(OH)₂) dan kalium fluorida (KF), yang digunakan dalam industri kaca dan elektronik.

19. Reaksi dengan Zirkonium Oksida (ZrO₂)

Persamaan reaksinya:

CaF₂ + ZrO₂ → CaO + ZrF₄

Zirkonium tetrafluorida (ZrF₄) yang dihasilkan digunakan dalam pembuatan bahan optik dan reaktor nuklir.

20. Reaksi dalam Produksi Elektrolitik Aluminium

Dalam industri aluminium, CaF₂ sering digunakan sebagai bagian dari fluks dalam proses elektrolisis bauksit, karena membantu menurunkan titik leleh campuran dan meningkatkan efisiensi ekstraksi aluminium.

Persamaan reaksinya:

Al₂O₃ + CaF₂ + Na₃AlF₆ → Al + O₂

21. Reaksi dengan Kalium Karbonat (K₂CO₃)

Persamaan reaksinya:

CaF₂ + K₂CO₃ → CaCO₃ + 2KF

Reaksi ini menghasilkan kalsium karbonat (CaCO₃) dan kalium fluorida (KF), yang digunakan dalam industri kaca dan elektronik.

22. Reaksi dengan Besi(III) Oksida (Fe₂O₃)

Persamaan reaksinya:

3CaF₂ + Fe₂O₃ → 3CaO + 2FeF₃

Reaksi ini menghasilkan besi(III) fluorida (FeF₃) yang digunakan dalam industri metalurgi dan bahan kimia.

23. Reaksi dengan Lithium Karbonat (Li₂CO₃)

Persamaan reaksinya:

CaF₂ + Li₂CO₃ → CaCO₃ + 2LiF

Lithium fluorida (LiF) yang terbentuk sering digunakan dalam aplikasi optik dan sebagai komponen elektrolit dalam baterai lithium.

24. Reaksi dengan Titanium Dioksida (TiO₂)

Persamaan reaksinya:

CaF₂ + TiO₂ → CaO + TiF₄

Titanium tetrafluorida (TiF₄) yang dihasilkan digunakan dalam sintesis senyawa titanium dan bahan elektronik.

25. Reaksi dengan Natrium Borat (Na₂B₄O₇)

Persamaan reaksinya:

3CaF₂ + Na₂B₄O₇ → 3CaO + 2NaBO₂ + 2BF₃

Dalam reaksi ini, boron trifluorida (BF₃) terbentuk, yang sering digunakan dalam industri kimia sebagai katalis Lewis.

D. APLIKASI

Beberapa manfaat dari kalsium fluorida adalah:

1. digunakan dalam pembuatan fluor dan asam hidrofluorida.

2. sebagai bahan awal untuk memproduksi berbagai macam fluoroorganik.

3. digunakan dalam industri kaca dan keramik.

4. kristal murni CaF₂ digunakan dalam laser, optik, dan elektronik.

5. digunakan dalam pelumas film kering bersuhu tinggi;

6. Dalam industri metalurgi, digunakan sebagai fluks dalam metalurgi besi untuk meningkatkan fluiditas terak (fluidity of the slag). Hal ini bertujuan untuk menurunkan titik leleh dalam proses peleburan logam, misalnya dalam peleburan baja.

E. KESELAMATAN DAN PENANGANAN

CaF2 dianggap "tidak berbahaya". Meskipun demikian harus tetap berhati-hati karena kalsium fluorida bereaksi dengan asam sulfa menghasilkan asam fluorida yang beracun. Sehubungan dengan bahaya yang dapat muncul jika dihirup, maka National Institute for Occupational Safety and Health menyarankan agar konsentrasi debu yang mengandung fluorin di udara tidak melebihi 2.5 mg/m³.

SUMBER RUJUKAN

- Pradyot Patnaik, Ph.D. 2001. Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill. ISBN 0-07-049439-8.

- Calcium fluoride (Wikipedia)

BACA JUGA:

-23 Fakta Menarik Tentang Kalsium

- Kalsium klorida

- Mengapa Madu Tidak Boleh Diberikan Kepada Bayi?

- 14 Cara Menurunkan Tingkat Gula Darah Secara Alami