Fluorine - Définition et Explications

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Introduction

Fluorite
FluoriteBEIX.jpg

Fluorite sur quartz - Le Beix - France (10×7cm)
Général
Catégorie Minéral
Formule brute CaF
Identification
Masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la...) moléculaire 78,07 g/mol
Couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) incolore, vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur, appelé cône M, dont la bande passante est...), rose, violet (Le violet est une couleur, composée d'un mélange de bleu (environ 50% de luminosité) et de rouge (environ 25% de luminosité) en synthèse additive, et d'un mélange de magenta...), bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446 et 520 nm....)...
Classe cristalline ou groupe d'espace Hexakisoctaédrique - m3m
Système cristallin (Un système cristallin est un classement des cristaux sur la base de leurs caractéristiques de symétrie, sachant que la priorité donnée à certains critères plutôt qu'à d'autres aboutit...) cubique
Réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle nœud (node)...) de Bravais Faces centrées F
Macle Par pénétration sur {111}
Clivage (Le clivage est l'aptitude de certains minéraux à se fracturer selon des surfaces planes dans des directions privilégiées lorsqu'ils sont soumis à un effort mécanique (un choc ou une pression...) {111} parfait
Habitus Cubique, octaédrique, dodécaédrique, massif (Le mot massif peut être employé comme :), grenu, grossier, fin, botryoïdal, fibreux, hexaédrique, concretionnaire…
Fracture (En traumatologie, le terme de fracture désigne par définition une solution de continuité osseuse ("rupture" des os).) conchoïdale ; esquilleuse ; irrégulière
Échelle de Mohs (L'échelle de dureté de Mohs fut inventée en 1812 par le minéralogiste allemand Friedrich Mohs afin de mesurer la dureté des minéraux. Elle est basée sur dix minéraux facilement disponibles.) 4
Éclat vitreux
Propriétés optiques
Indice de réfraction (L'indice de réfraction provient du phénomène de réfraction qui désigne le changement de direction de la lumière au passage d'un milieu à un autre. La...) n=1,433-1,435
Biréfringence (La biréfringence est la propriété physique d'un matériau dans lequel la lumière se propage de façon anisotrope. Dans un...) nulle
Dispersion (La dispersion, en mécanique ondulatoire, est le phénomène affectant une onde dans un milieu dispersif, c'est-à-dire dans lequel les différentes...) 2vz ~ 0,007
Polychroïsme Nul
Fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que la chaleur. (on parle parfois de « lumière...) ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle des rayons X.) oui
Trait blanc (Le blanc est la couleur d'un corps chauffé à environ 5 000 °C (voir l'article Corps noir). C'est la sensation visuelle obtenue avec un spectre lumineux continu, d'où l'image que...)
Transparence (Un matériau ou un objet est qualifié de transparent lorsqu'il se laisse traverser par la lumière. Cette notion dépend de la longueur d'onde de la lumière : ainsi,...) transparent à translucide
Autres propriétés
Densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est...) 3,18
Solubilité Soluble dans HCl (Acide chlorhydrique, numéro CAS 7647-01-0 Chlorure d'hydrogène, numéro CAS 7647-01-0) + borate ou AlCl pour complexer le ions F+,

dans H2SO4 concentré chaud (dégage du F),

dans l'eau : nulle à 20 °C
Caractères distinctifs
Radioactivité (La radioactivité, phénomène qui fut découvert en 1896 par Henri Becquerel sur l'uranium et très vite confirmé par Marie Curie pour le thorium, est un phénomène physique naturel au cours...) aucune
Unités du SI & CNTP, sauf indication (Une indication (du latin indicare : indiquer) est un conseil ou une recommandation, écrit ou oral.) contraire.
Fluorine (La fluorite est une espèce minérale composée de fluorure de calcium, de formule idéale CaF2 avec des traces : Y;Ce;Si;Al;Fe;Mg;Eu;Sm;O;ORG;Cl;TR. Ces différents ions...)
Général
Nom IUPAC
No CAS 7789-75-5
No EINECS 232-188-7
SMILES
InChI
Apparence cristaux incolores ou poudre (La poudre est un état fractionné de la matière. Il s'agit d'un solide présent sous forme de petits morceaux, en général de taille inférieure au dixième de millimètre...) blanche, hygroscopique.
Propriétés chimiques
Formule brute CaF2  
Masse molaire 78,075 ± 0,004 g·mol-1

Propriétés physiques
fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance constituée de molécules toutes identiques, la...) 1 403 °C
ébullition (L’ébullition est la formation de bulles lors d’un changement violent d’un corps de l’état liquide vers l’état vapeur. Ce phénomène est une vaporisation.) 2 500 °C
Masse volumique (La masse volumique est une grandeur physique qui caractérise la masse d'un matériau par unité de volume.) 3,2 g·cm-3
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

La fluorite est une espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique. L'espèce est un concept flou...) minérale composée de fluorure de calcium (Le calcium est un élément chimique, de symbole Ca et de numéro atomique 20.), de formule idéale CaF avec des traces : Y;Ce;Si;Al;Fe;Mg;Eu;Sm;O;ORG;Cl;TR. Ces différents ions expliquent les multiples couleurs et zonations colorées rencontrées pour ce minéral. La fluorite peut présenter les phénomènes de fluorescence, triboluminescence (La triboluminescence est un phénomène optique dans lequel la lumière est engendrée par la cassure de liens asymétriques dans un cristal, quand ce matériau est gratté, cassé ou frotté. C’est une variante de...) et thermoluminescence.

À noter que le terme francophone est fluorine (Cf. Synonymie).

Inventeur et étymologie

Connu depuis l'antiquité, c'est la description de Georgius Agricola en 1529 qui fait référence. Le terme « fluorite » est du naturaliste (Le mot naturaliste fait référence au domaine des sciences naturelles. L'adjectif qualifie une personne ou un groupe (association, société savante.. )) Napione. Son nom vient du latin fluere qui veut dire fondant (qui coule).

Cristallographie


La fluorite est un assemblage d'ions Ca2+ et F. Les anions F sont deux fois plus nombreux que les cations Ca2+.

La fluorite cristallise dans le groupe d'espace cubique Fm3m (Z = 4) :

  • paramètre (Un paramètre est au sens large un élément d'information à prendre en compte pour prendre une décision ou pour effectuer un calcul.) de la maille conventionnelle : a = 5,463 Å ; V = 163,03 Å3 ;
  • densité calculée = 3,18 g/cm3

La structure de la fluorine correspond à un remplissage d'une structure hôte. Les anions F forment un réseau cubique simple dans lequel les cations Ca2+ occupent la moitié des sites cubiques. Les cations et les anions ont à peu près la même taille. Il est aussi possible d'inverser les rôles des cations et des anions et de considérer que les cations Ca2+ forment un réseau hôte cubique à faces centrées et les anions F occupent tous les sites tétraédriques. Ces deux visions sont équivalentes. La structure de la fluorite peut être assimilée à deux sous-réseaux : les cations Ca+ forment un sous-réseau (Le mot sous-réseau a deux significations. Sa signification ancienne mais plus générale est un réseau (Réseau informatique) physique faisant parti d'un réseau plus global (en:internetwork). Au niveau d'IP, un sous-réseau est un...) cubique à faces centrées et les anions F forment un sous-réseau cubique primitif.

Dans la structure de la fluorite :

  • la coordinence (La coordinence ou nombre de coordination d'un atome est le nombre d'atomes voisins les plus proches dans les trois directions de l'espace.) des cations Ca2+ est de 8 : cubes CaF ;
  • la coordinence des anions F est de 4 : tétraèdres FCa.
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