氟磷灰石

氟磷灰石
基本资料
类别	磷酸盐矿物 磷灰石族
化学式	Ca5(PO4)3F
IMA记号	Fap
施特龙茨分类	8.BN.05
戴纳矿物分类	41.8.1.1
晶体分类	六方双锥体 (6/m) (H-M记号相同)
晶体空间群	P63/m
性质
分子量	504.30 g·mol−1
颜色	湖水绿、紫、蓝、粉红、黄、棕、白或无色
晶体惯态	块状到棱柱状晶体
晶系	六方晶系
双晶	罕见接触双晶
解理	(0001)及(1010)不明显/差
断口	不规则/参差断口、贝状断口
韧性/脆性	易脆
莫氏硬度	5
光泽	玻璃光泽, 树脂光泽至土状光泽
条痕	白色
透明性	透明到不透明
比重	3.1 到 3.2
光学性质	单轴(-)
折射率	nω = 1.631 - 1.650 nε = 1.633 - 1.646
双折射	δ = 0.002
发光性	萤光、磷光
参考文献

氟磷灰石（英语：Fluorapatite）是一种磷酸盐矿物，化学式为Ca₅(PO₄)₃F。氟磷灰石是一种硬性无色的六方晶体，但个别出土矿物样本可因杂质而呈其他颜色。氟磷灰石为最常见的磷灰石矿石，且与羟磷灰石及氯磷灰石相关，常混合出现。氟磷灰石常于火成岩或富钙的变质岩出现，也有时在沉积岩中充当岩屑或成岩成分。

工业用氟磷灰石多于磷灰石矿提取，其多数含氟磷灰石但也含小量羟磷灰石。氟磷灰石在工业中是磷酸和氢氟酸的重要来源。

氟磷灰石和羟磷灰石均于牙中珐琅质可见，且常混成固融体。经接触氟化物的人类牙齿含有氟磷灰石，而氟磷灰石能减慢变异链球菌的滋生，从而防止龋齿。因此，个别方法已被采用以引导氟化物到牙齿中，如于饮用水及牙膏中加入氟化物。

形成

碳酸盐基质中的氟磷灰石颗粒。 Siilinjärvi 磷灰石矿石薄片的显微照片。

氟磷灰石。 圣杰拉尔多拜西奥 (São Geraldo do Baixio)，多西谷 (Doce Valley) ，米纳斯吉拉斯州，巴西。

氟磷灰石可以通过三步过程合成。 首先，通过在中性pH 值下将钙盐和磷酸盐结合生成磷酸钙。 然后，该材料进一步与氟化物源（通常是单氟磷酸钠或氟化钙(CaF₂）)反应，生成矿物质。 该反应是全球磷循环中不可或缺的一部分。 3Ca²⁺+2PO₄^3-→Ca₃(PO₄)₂

3Ca₃(PO₄)₂ + CaF₂→ 2Ca₅(PO₄)₃F

应用

氟磷灰石是磷灰石中天然存在的杂质，在磷酸生产过程中，当磷灰石被硫酸消化时，会产生副产品氟化氢。 氟化氢副产品现在是氢氟酸的工业来源之一，而氢氟酸又用作合成一系列重要的工业和制药氟化合物的起始试剂。

掺杂有二价锰和五价锑的合成氟磷灰石构成了第二代荧光管荧光粉（称为卤荧光粉）的基础。 当用253.7照射时纳米汞共振辐射，它们发出宽发射荧光，出现在可接受的白色范围内。 锑(V) 充当主要活化剂并产生宽广的蓝色发射。 添加二号锰产生了第二个宽峰，出现在发射光谱的红端，但牺牲了锑峰，激发能通过非辐射过程从锑转移到锰，并使发射的光显得更少蓝色和更多粉色。 晶格中的一些氟离子被氯离子取代导致发射带总体移动到光谱的较长波长红端。 这些改变允许使用暖白光、白光和日光灯管的荧光粉（校正色温为 2900、4100 和 6500)K），待制作。 锰和锑活化剂的量在0.05摩尔％和0.5摩尔％之间变化。用于产生卤代磷光体的反应如下所示。 如果产品要发出荧光，则必须加入正确的痕量锑和锰。 6CaHPO₄ + (3+x)CaCO₃ + (1−x)CaF₂ + (2x)NH₄Cl → 2Ca₅(PO₄)₃(F_1-xCl_x) + (3+x)CO₂ + (3+x)H₂O + (2x)NH₃

有时一些钙被锶取代，从而产生更窄的发射峰。 对于特殊用途或彩色管，卤磷光体与少量其他磷光体混合，特别是在具有较高显色指数的豪华管中，用于食品市场或艺术工作室照明。

在 1942 年开发出卤荧光粉之前，第一代硅锌矿晶格、二价锰活化的原硅酸锌和原硅酸锌铍荧光粉用于荧光灯管。 由于铍化合物具有呼吸毒性，这些早期磷光体类型的废弃对健康有利。

大约自 1990 年以来，第三代三荧光粉（三种独立的红色、蓝色和绿色荧光粉，用稀土离子激活并按比例混合以产生可接受的白色）已在很大程度上取代了卤代荧光粉。

氟磷灰石可用作生产磷的前体。 在石英存在下，它可以被碳还原：4Ca₅(PO₄)₃F + 21SiO₂ + 30C → 20CaSiO₃ + 30CO + SiF₄ + 6P₂

冷却后，生成白磷（P₄ ）：2P₂→P₄

氟磷灰石也用作宝石。