MAGNESIUMFLUORID: STRUKTUR, EGENSKAPER, SYNTESE, BRUK - KJEMI - 2026

Den magnesiumfluorid er et uorganisk salt som har den kjemiske formel fargeløs MgF₂. Den finnes i naturen som mineralet sellaite. Den har et veldig høyt smeltepunkt og er veldig dårlig oppløselig i vann. Den er relativt inert, fordi for eksempel reaksjonen med svovelsyre er treg og ufullstendig, og den motstår hydrolyse med hydrofluoric acid (HF) opp til 750 ° C.

Det er en sammensatt lite påvirket av høyenergistråling. I tillegg har den en lav brytningsindeks, høy korrosjonsbestandighet, god termisk stabilitet, betydelig hardhet og utmerkede synlige, UV (ultrafiolette) og IR (infrarøde) lysoverføringsegenskaper.

Disse egenskapene gjør at den har en utmerket ytelse i det optiske feltet, og gjør det dessuten til et nyttig materiale som katalysatorbærer, beleggselement, antirefleksive linser og vinduer for infrarød overføring, blant andre applikasjoner.

Struktur

Den krystallinske strukturen til kjemisk fremstilt magnesiumfluorid er av samme type som den naturlige mineral-sellaitten. Det krystalliseres i den dipyramidale klassen til det tetragonale systemet.

Magnesiumioner (Mg2 +) er lokalisert i et sentrert tetragonalt gitterrom, mens fluorioner (F-) blir funnet i samme plan som og assosiert med Mg2 + -naboene, gruppert i par med hverandre. Avstanden mellom Mg2 + og F- ioner er 2,07 Å (angstroms) (2,07 × 10-10m).

Krystallkoordinasjonen hans er 6: 3. Dette betyr at hver Mg2 + -ion er omgitt av 6 F-ioner og hver F-ion på sin side er omgitt av 3 Mg2 + 5-ioner.

Strukturen ligner veldig på mineralet rutil, som er den naturlige formen av titandioksid (TiO2), som den har flere krystallografiske egenskaper til felles.

Under fremstillingen bunnfaller ikke magnesiumfluorid som et amorft fast stoff, fordi Mg2 + og F-ioner ikke har en tendens til å danne polymere komplekser i oppløsning.

Egenskaper

Det er interessant å merke seg at magnesiumfluorid er et fugemateriale. Dette er en optisk egenskap som gjør det mulig å dele en innfallende lysstråle i to separate stråler som forplanter seg med forskjellige hastigheter og bølgelengder.

Noen av dens egenskaper er presentert i tabell 1.

Tabell 1. Fysiske og kjemiske egenskaper til magnesiumfluorid.

Syntese og forberedelse

Det kan tilberedes på forskjellige måter, inkludert følgende:

1-Gjennom reaksjonen mellom magnesiumoksyd (MgO) eller magnesiumkarbonat (MgCO3) med flussyre (HF) 2:

MgO + 2 HF MgF2 + H2O

MgCO3 + 2 HF MgF2 + CO2 + H2O

2-Ved reaksjon mellom magnesiumkarbonat og ammoniumbifluorid (NH4HF2), begge i fast tilstand, ved en temperatur mellom 150 og 400 ºC:

150-400ºC

MgCO3 + NH4HF2 MgF2 + NH3 + CO2 + H2O

3-oppvarming av en vandig oppløsning av magnesiumkarbonat og ammoniumfluorid (NH4F) i nærvær av ammoniumhydroksyd (NH4OH) ved 60 ° C:

60 ° C, NH40H

MgCO3 + 3 NH4F NH4MgF3 + (NH4) 2CO3

Det resulterende bunnfall av magnesiumammoniumfluorid (NH4MgF3) ble deretter oppvarmet til 620 ° C i 4 timer for å oppnå magnesiumfluorid:

620ºC

NH4MgF3 MgF2 + NH3 + HF

4-Som biprodukt for å få beryllium (Be) og uran (U). Fluoridet til det ønskede element blir oppvarmet med metallisk magnesium i en digel belagt med MgF2 2:

BeF2 + Mg Be + MgF2

5-reagerende magnesiumklorid (MgCl2) med ammoniumfluorid (NH4F) i vandig løsning ved romtemperatur 3:

25 ºC, H2O

MgCl2 + 2 NH4F MgF2 + 2NH4Cl

Siden metodene for å fremstille MgF2 er dyre, er det forsøk på å oppnå det mer økonomisk, hvori metoden for å produsere den fra sjøvann skiller seg ut.

Dette kjennetegnes ved å tilsette en tilstrekkelig mengde fluorioner (F-) til sjøvann, som har en rikelig konsentrasjon av magnesiumioner (Mg2 +), og dermed favoriserer nedbøren av MgF2.

Optiske krystaller av magnesiumfluorid oppnås ved varmpressing av MgF2-pulver av høy kvalitet, oppnådd for eksempel ved NH4HF2-metoden.

Det er mange teknikker for å fremstille magnesiumfluoridmaterialer, så som enkeltkrystallvekst, sintring (komprimering til forming eller forming) uten trykk, varmpressing og mikrobølge sintring.

applikasjoner

optikk

MgF2-krystaller er egnet for optiske applikasjoner fordi de er transparente fra UV-området til det midtre IR-området 2.10.

Som en inert film brukes den til å endre lysoverføringsegenskapene til optiske og elektroniske materialer. En av hovedapplikasjonene er i VUV-optikk for romutforskningsteknologi.

På grunn av den viktige egenskapen til dette er dette materialet nyttig i polarisasjonsoptikk, i vinduer og prismer av Excimer Laser (en type ultrafiolett laser brukt i øyeoperasjoner).

Det skal bemerkes at magnesiumfluorid som brukes ved fremstilling av tynnfilm-optiske materialer, må være fritt for urenheter eller forbindelser som er kilder til oksyd, så som vann (H2O), hydroksydioner (OH-), karbonationer (CO3 = ), sulfationer (SO4 =) og lignende 12.

Katalyse eller akselerasjon av reaksjoner

MgF2 er blitt brukt med suksess som katalysatorbærer for reaksjon av klorfjerning og hydrogentilsetning i CFC-er (klorfluorkarboner), kjente aerosolkjølemidler og drivmidler, og ansvarlig for skaden på ozonlaget i atmosfæren.

De resulterende forbindelsene, HFC (hydrofluorocarbons) og HCFC (hydrochlorofluorocarbons), har ikke denne skadelige effekten på atmosfæren 5.

Det har også vist seg nyttig som katalysatorbærer for hydroavsvovling (fjerning av svovel) av organiske forbindelser.

Andre bruksområder

Materialene som genereres ved innkalking av grafitt, fluor og MgF2 har høy elektrisk ledningsevne, og det er derfor de er foreslått brukt i katoder og som elektroledende materialer.

Eutektikum dannet av NaF og MgF2 har energilagringsegenskaper i form av latent varme, og det er grunnen til at det er vurdert å brukes i solenergisystemer.

På området biokjemi brukes magnesiumfluorid sammen med andre metallfluorider for å hemme fosforyloverføringsreaksjoner i enzymer.

Nylig har MgF2 nanopartikler blitt testet med hell som medikamentleveringsvektorer i syke celler for behandling av kreft.

referanser

1. Buckley, HE og Vernon, WS (1925) XCIV. Krystallstrukturen til magnesiumfluorid. Philosophical Magazine Series 6, 49: 293, 945-951.
2. Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia of Chemical Technology, bind 11, femte utgave, John Wiley & Sons. ISBN 0-471-52680-0 (v.11).
3. Peng, Minhong; Cao, Weiping; og Song, Jinhong. (2015). Forberedelse av MgF2 gjennomsiktig keramikk ved varmpressing av sintering. Tidsskrift for Wuhan University of Technology-Mater: Sci. Ed. Vol. 30 nr. 4.
4. Непоклонов, И.С. (2011). Magnesiumfluorid. Kilde: Eget arbeid.
5. Wojciechowska, Maria; Zielinski, Michal; og Pietrowski, Mariusz. (2003). MgF2 som en ikke-konvensjonell katalysatorbærer. Journal of Fluorine Chemistry, 120 (2003) 1-11.
6. Korth Kristalle GmbH. (2019). Magnesiumfluorid (MgF2). Hentet 2019-07-12 på: korth.de
7. Sevonkaev, Igor og Matijevic, Egon. (2009). Dannelse av magnesiumfluoridpartikler av forskjellige morfologier. Langmuir 2009, 25 (18), 10534-10539.
8. Непоклонов, И.С. (2013). Magnesiumfluorid. Kilde: Eget arbeid.
9. Tao Qin, Peng Zhang og Weiwei Qin. (2017). En ny metode for å syntetisere rimelige magnesiumfluoridkuler fra sjøvann. Ceramics International 43 (2017) 14481-14483.
10. Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry (1996) Femte utgave. Volum A11. VCH Verlagsgesellschaft mbH. New York. ISBN 0-89573-161-4.
11. NASA (2013). Ingeniører som inspiserer Hubble-romteleskopets primære speil 8109563. Kilde: mix.msfc.nasa.gov