MAGNEZIJEV FLUORID: STRUKTURA, SVOJSTVA, SINTEZA, UPORABE - KEMIJA - 2025

Magnezij fluorid je anorganska sol koja je kemijski formulu bezbojnu MgF₂. Nalazi se u prirodi kao mineralni selait. Ima vrlo visoku talište i vrlo je slabo topljiv u vodi. Razmjerno je inertna jer je, na primjer, njegova reakcija s sumpornom kiselinom spora i nepotpuna, a odupire se hidrolizi s fluorovodičnom kiselinom (HF) do 750 ° C.

To je spoj koji je malo pod utjecajem visokog energetskog zračenja. Pored toga, posjeduje nizak indeks loma, visoku otpornost na koroziju, dobru toplinsku stabilnost, značajnu tvrdoću i izvrsna vidljiva, UV (ultraljubičasta) i IR (infracrvena) svojstva prijenosa svjetlosti.

Ova svojstva čine ga izvrsnim performansama u optičkom polju, a osim toga, čine ga korisnim materijalom kao potpora katalizatora, element prevlake, anti-refleksne leće i prozori za infracrveni prijenos, između ostalih aplikacija.

Struktura

Kristalna struktura kemijski pripremljenog magnezijevog fluorida iste je vrste kao i prirodni mineralni selait. Kristalizira u dipiramidalnoj klasi tetragonalnog sustava.

Magnezijevi ioni (Mg2 +) smješteni su u centriranom tetragonalnom rešetkom, dok se fluoridni ioni (F-) nalaze u istoj ravnini i povezani su sa njihovim susjedima Mg2 +, grupirani u parove jedni s drugima. Udaljenost između Mg2 + i Fiona je 2,07 A (angstromi) (2,07 × 10-10m).

Njegova kristalna koordinacija je 6: 3. To znači da je svaki ion Mg2 + okružen sa 6 Fiona, a svaki Fion sa svoje strane je okružen s 3 Mg2 + 5 iona.

Struktura je vrlo slična onoj mineralnog rutila, što je prirodni oblik titanovog dioksida (TiO2), s kojim ima nekoliko zajedničkih kristalografskih svojstava.

Tijekom proizvodnje, magnezijev fluorid se ne taloži kao amorfna kruta tvar, jer Mg2 + i F-ioni nemaju tendenciju stvaranja polimernih kompleksa u otopini.

Svojstva

Zanimljivo je napomenuti da je magnezijev fluorid dvofrekventni materijal. Ovo je optičko svojstvo koje omogućuje razdvajanje zrake svjetlosti na dvije odvojene zrake koje se šire različitim brzinama i valnim duljinama.

Neka njegova svojstva prikazana su u tablici 1.

Tablica 1. Fizikalna i kemijska svojstva magnezijevog fluorida.

Sinteza i priprema

Može se pripremiti na različite načine, uključujući sljedeće:

1 -Kroz reakciju između magnezijevog oksida (MgO) ili magnezijevog karbonata (MgCO3) s fluorovodičnom kiselinom (HF) 2:

MgO + 2 HF MgF2 + H20

MgCO3 + 2 HF MgF2 + CO2 + H2O

2-Reakcijom između magnezijevog karbonata i amonijevog bifluorida (NH4HF2), oba u čvrstom stanju, na temperaturi između 150 i 400 ° C:

150-400ºC

MgCO3 + NH4HF2 MgF2 + NH3 + CO2 + H2O

3-zagrijavanje vodene otopine magnezijevog karbonata i amonijevog fluorida (NH4F) u prisutnosti amonijevog hidroksida (NH4OH) na 60 ° C 2:

60 ° C, NH40H

MgCO3 + 3 NH4F NH4MgF3 + (NH4) 2CO3

Nastali talog magnezijevog amonijevog fluorida (NH4MgF3) je zatim zagrijavan na 620 ° C 4 sata da bi se dobio magnezijev fluorid:

620ºC

NH4MgF3 MgF2 + NH3 + HF

4-Kao nusproizvod dobivanja berilija (Be) i urana (U). Fluor željenog elementa zagrijava se metalnim magnezijem u loncu obloženom MgF2 2:

BeF2 + Mg Be + MgF2

5-reagirajući magnezijev klorid (MgCl2) s amonijevim fluoridom (NH4F) u vodenoj otopini pri sobnoj temperaturi 3:

25ºC, H20

MgCl2 + 2 NH4F MgF2 + 2NH4Cl

Budući da su metode pripreme MgF2 skupe, postoje pokušaji da se to ekonomičnije dobije, među kojima se ističe metoda njegove proizvodnje iz morske vode.

Ovo je karakterizirano dodavanjem dovoljne količine iona fluora (F-) u morsku vodu koja ima obilnu koncentraciju magnezijevih iona (Mg2 +), što pogoduje taloženju MgF2.

Optički kristali magnezijevog fluorida dobivaju se vrućim prešanjem visokokvalitetnog MgF2 praha, dobivenog na primjer NH4HF2 metodom.

Postoje mnoge tehnike za pripremu materijala iz magnezijevog fluorida, kao što su rast pojedinačnih kristala, sinterovanje (sabijanje u kalup ili oblikovanje) bez pritiska, vrućeg prešanja i sinteriranje mikrovalnom pećnicom.

Prijave

Optika

MgF2 kristali pogodni su za optičku primjenu jer su prozirni od UV regije do srednje IR regije 2.10.

Kao inertni film koristi se za promjenu svojstava prijenosa svjetlosti optičkih i elektroničkih materijala. Jedna od glavnih primjena je VUV optika za tehnologiju istraživanja svemira.

Zbog svojstva bifrefencije, ovaj materijal je koristan u polarizacijskoj optici, u prozorima i prizmama Excimer lasera (vrste ultraljubičastog lasera koji se koristi u operaciji oka).

Treba napomenuti da magnezijev fluorid koji se koristi u proizvodnji tankih filmskih optičkih materijala ne smije sadržavati nečistoće ili spojeve koji su izvor oksida, kao što su voda (H2O), hidroksidni ioni (OH-), karbonatni ioni (CO3 =), sulfatni ioni (SO4 =) i slično 12.

Kataliza ili ubrzanje reakcija

MgF2 se uspješno koristi kao katalizator za reakciju uklanjanja klora i dodavanja vodika u CFC-ima (klorofluoro-ugljikovodima), poznatim aerosolnim rashladnim sredstvima i potisnim gorivima, te je odgovoran za oštećenja ozonskog omotača u atmosferi.

Rezultirajući spojevi, HFC (hidrofluorougljikovodiki) i HCFC (hidroklorofluorougljikovodici) nemaju štetan utjecaj na atmosferu 5.

Također se pokazalo korisnim kao potpora katalizatora za hidrodesulfurizaciju (uklanjanje sumpora) organskih spojeva.

Ostale uporabe

Materijali dobiveni interkalizacijom grafita, fluora i MgF2 imaju visoku električnu vodljivost, zbog čega su predloženi za upotrebu u katodama i kao elektroprovodljivi materijali.

Eutektika koju formiraju NaF i MgF2 ima svojstva skladištenja energije u obliku latentne topline, zbog čega je razmatrana za uporabu u sustavima solarne energije.

U području biokemije, magnezijev fluorid, zajedno s drugim metalnim fluoridima, koristi se za inhibiranje reakcija prijenosa fosforila u enzimima.

Nedavno su MgF2 nanočestice uspješno testirane kao vektori isporuke lijekova u oboljelim stanicama za liječenje raka.

Reference

1. Buckley, HE i Vernon, WS (1925.) XCIV. Kristalna struktura magnezijevog fluorida. Filozofski časopis, serija 6, 49: 293, 945-951.
2. Kirk-Othmer (1994). Enciklopedija kemijske tehnologije, svezak 11, peto izdanje, John Wiley & Sons. ISBN 0-471-52680-0 (v.11).
3. Peng, Minhong; Cao, Weiping; i Song, Jinhong. (2015). Priprema prozirne keramike MgF2 vrućim presovanjem. Časopis za Sveučilište Wuhan za tehnologiju-Mater: Sci. Ed. Svezak 30, broj 4.
4. Nepoklonov, I.S. (2011). Magnezijev fluorid. Izvor: Vlastiti rad.
5. Wojciechowska, Maria; Zielinski, Michal; i Pietrowski, Mariusz. (2003). MgF2 kao nekonvencionalni nosač katalizatora. Journal of Fluor Chemistry, 120 (2003) 1-11.
6. Korth Kristalle GmbH. (2019). Magnezijev fluorid (MgF2). Preuzeto 12. 7. 2019. na: korth.de
7. Sevonkaev, Igor i Matijević, Egon. (2009). Stvaranje čestica magnezijevog fluorida iz različitih morfologija. Langmuir 2009, 25 (18), 10534-10539.
8. Nepoklonov, I.S. (2013). Magnezijev fluorid. Izvor: Vlastiti rad.
9. Tao Qin, Peng Zhang i Weiwei Qin. (2017). Nova metoda za sintezu sfernih magnezijevih fluorida iz morske vode. Ceramics International 43 (2017) 14481-14483.
10. Ullmannova enciklopedija industrijske kemije (1996.) Peto izdanje. Svezak A11. VCH Verlagsgesellschaft mbH. New York. ISBN 0-89573-161-4.
11. NASA (2013). Inženjeri koji pregledavaju primarno ogledalo svemirskog teleskopa Hubble 8109563. Izvor: mix.msfc.nasa.gov