- структура
- Имоти
- Синтез и подготовка
- Приложения
- оптика
- Катализа или ускоряване на реакциите
- Други приложения
- Препратки
В магнезиев флуорид е неорганична сол като на химична формула безцветен MgF₂. Той се среща в природата като минерал селаит. Той има много висока точка на топене и е много слабо разтворим във вода. Той е сравнително инертен, защото например реакцията му със сярна киселина е бавна и непълна и издържа на хидролиза с флуороводородна киселина (HF) до 750 ° С.
Това е съединение, малко повлияно от високоенергийното излъчване. В допълнение, той притежава нисък показател на пречупване, висока устойчивост на корозия, добра термична стабилност, значителна твърдост и отлични видими, UV (ултравиолетови) и инфрачервени (инфрачервени) свойства за пропускане на светлина.
Тези свойства го правят отличен в оптичното поле и освен това го правят полезен материал като опора за катализатор, покриващ елемент, антиотражателни лещи и прозорци за инфрачервено предаване, наред с други приложения.
структура
Кристалната структура на химически приготвения магнезиев флуорид е от същия тип като тази на естествения минерал селаит. Той кристализира в дипирамидалния клас на тетрагоналната система.
Магнезиевите йони (Mg2 +) са разположени в центрирано тетрагонално решетъчно пространство, докато флуоридните йони (F-) се намират в една и съща равнина и са свързани с техните съседи Mg2 +, групирани в двойки помежду си. Разстоянието между Mg2 + и F-йони е 2,07 A (ангстреми) (2,07 × 10-10 m).
Кристалната му координация е 6: 3. Това означава, че всеки Mg2 + йон е заобиколен от 6 F-йона и всеки Fion, от своя страна, е заобиколен от 3 Mg2 + 5 йона.
Структурата е много подобна на тази на минералния рутил, който е естествената форма на титанов диоксид (TiO2), с който той има няколко общи кристалографски свойства.
По време на производството си магнезиевият флуорид не се утаява като аморфно твърдо вещество, тъй като Mg2 + и F-йони не са склонни да образуват полимерни комплекси в разтвор.
Имоти
Интересно е да се отбележи, че магнезиевият флуорид е двурефлектиращ материал. Това е оптично свойство, което позволява падащ светлинен лъч да бъде разделен на два отделни лъча, които се разпространяват с различна скорост и дължина на вълната.
Някои от неговите свойства са представени в таблица 1.
Таблица 1. Физични и химични свойства на магнезиевия флуорид.
Синтез и подготовка
Може да се приготви по различни начини, включително следното:
1-Чрез реакцията между магнезиев оксид (MgO) или магнезиев карбонат (MgCO3) с флуороводородна киселина (HF) 2:
MgO + 2 HF MgF2 + H2O
MgCO3 + 2 HF MgF2 + CO2 + H2O
2-Чрез реакция между магнезиев карбонат и амониев бифлуорид (NH4HF2), и двете в твърдо състояние, при температура между 150 и 400ºC2:
150-400ºC
MgCO3 + NH4HF2 MgF2 + NH3 + CO2 + H2O
3-загряване на воден разтвор на магнезиев карбонат и амониев флуорид (NH4F) в присъствието на амониев хидроксид (NH4OH) при 60 ° С 2:
60 ° С, NH4OH
MgCO3 + 3 NH4F NH4MgF3 + (NH4) 2CO3
Получената утайка от магнезиев амониев флуорид (NH4MgF3) след това се нагрява при 620 ° С в продължение на 4 часа, за да се получи магнезиев флуорид:
620ºC
NH4MgF3 MgF2 + NH3 + HF
4-Като страничен продукт за получаване на берилий (Be) и уран (U). Флуоридът на желания елемент се нагрява с метален магнезий в тигел, покрит с MgF2 2:
BeF2 + Mg Be + MgF2
5-реагиращ магнезиев хлорид (MgCl2) с амониев флуорид (NH4F) във воден разтвор при стайна температура 3:
25ºC, H2O
MgCl2 + 2 NH4F MgF2 + 2NH4Cl
Тъй като методите за приготвяне на MgF2 са скъпи, има опити за получаването му по-икономично, сред които се откроява методът за производството му от морска вода.
Това се характеризира с добавяне на достатъчно количество флуоридни йони (F-) към морската вода, която има изобилна концентрация на магнезиеви йони (Mg2 +), като по този начин благоприятства утаяването на MgF2.
Оптичните кристали на магнезиев флуорид се получават чрез горещо пресоване на висококачествен праг MgF2, получен например по метода NH4HF2.
Съществуват много техники за приготвяне на материали с магнезиев флуорид, като растеж на монокристали, синтероване (уплътняване към мухъл или оформяне) без налягане, горещо пресоване и микровълно синтероване.
Приложения
оптика
Кристалите на MgF2 са подходящи за оптични приложения, тъй като са прозрачни от UV областта до средната IR област 2.10.
Като инертен филм, той се използва за промяна на свойствата на пропускане на светлина на оптични и електронни материали. Едно от основните приложения е във VUV оптиката за технология за изследване на космоса.
Благодарение на свойството си на двулъчепрекъсване, този материал е полезен в поляризационната оптика, в прозорците и призмите на лазера Ексимер (вид ултравиолетов лазер, използван в очната хирургия).
Трябва да се отбележи, че магнезиевият флуорид, използван при производството на тънкослойни оптични материали, не трябва да съдържа примеси или съединения, които са източник на оксид, като вода (H2O), хидроксидни йони (OH-), карбонатни йони (CO3 =), сулфатни йони (SO4 =) и подобни 12.
Катализа или ускоряване на реакциите
MgF2 успешно се използва като катализатор за реакция на отстраняване на хлор и добавяне на водород в CFCs (хлорофлуоровъглеводороди), известни аерозолни хладилни агенти и пропеланти и е отговорен за увреждането на озоновия слой на атмосферата.
Получените съединения, HFCs (хидрофлуоровъглеводороди) и HCFCs (хидрохлорофлуоровъглеводороди) не оказват това вредно въздействие върху атмосферата 5.
Освен това се е оказал полезен като катализатор за хидродесулфуризация (отстраняване на сяра) на органични съединения.
Други приложения
Материалите, получени от преплитането на графит, флуор и MgF2, имат висока електрическа проводимост, поради което са предложени за използване в катоди и като електропроводими материали.
Евтектиката, образувана от NaF и MgF2, има свойствата за съхранение на енергия под формата на латентна топлина, поради което е разгледана за използване в слънчеви енергийни системи.
В областта на биохимията магнезиевият флуорид, заедно с други метални флуориди, се използва за инхибиране на реакции на пренос на фосфорил в ензимите.
Наскоро MgF2 наночастиците бяха успешно тествани като вектори за доставяне на лекарства в болни клетки за лечение на рак.
Препратки
- Buckley, HE и Vernon, WS (1925) XCIV. Кристалната структура на магнезиевия флуорид. Философско списание серия 6, 49: 293, 945-951.
- Кирк-Отмер (1994). Енциклопедия на химичните технологии, том 11, пето издание, John Wiley & Sons. ISBN 0-471-52680-0 (v.11).
- Peng, Minhong; Цао, Вайпинг; и Song, Jinhong. (2015). Приготвяне на MgF2 полупрозрачна керамика чрез синтероване с горещо пресоване. Списание на Университета на Ухан от Математика: Научен изд., Том 30 № 4.
- Непоклонов, И.С. (2011 г.). Магнезиев флуорид. Източник: Собствена работа.
- Войцеховска, Мария; Зялински, Михал; и Пиетровски, Мариуш. (2003 г.). MgF2 като неконвенционална поддръжка на катализатор. Journal of Fluor Chemistry, 120 (2003) 1-11.
- Korth Kristalle GmbH. (2019). Магнезиев флуорид (MgF2). Получено 2019-07-12 на: korth.de
- Севонкаев, Игор и Матиевич, Егон. (2009 г.). Образуване на магнезиеви флуоридни частици от различни морфологии. Langmuir 2009, 25 (18), 10534-10539.
- Непоклонов, И.С. (2013). Магнезиев флуорид. Източник: Собствена работа.
- Дао Цин, Пен Джан и Уейвай Цин. (2017). Нов метод за синтезиране на евтини сфери на магнезиев флуорид от морска вода. Ceramics International 43 (2017) 14481-14483.
- Петото издание на Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (1996). Обем A11. VCH Verlagsgesellschaft mbH. Ню Йорк. ISBN 0-89573-161-4.
- НАСА (2013). Инженери, които проверяват първичното огледало на космическия телескоп Хъбъл 8109563. Източник: mix.msfc.nasa.gov