МАГНЕЗИЈУМ ФЛУОРИД: СТРУКТУРА, СВОЈСТВА, СИНТЕЗА, УПОТРЕБЕ - ХЕМИЈА

Магнезијум флуорид је неорганска со која се хемијским формулама безбојних МгФ₂. У природи се налази као минерални селаит. Има врло високу тачку топљења и веома је слабо растворљив у води. Релативно је инертна јер је, на пример, њена реакција са сумпорном киселином спор и непотпуна, а одолијева хидролизи са флуороводичном киселином (ХФ) до 750 ° Ц.

То је једињење мало под утицајем високог енергетског зрачења. Поред тога, поседује низак индекс преламања, високу отпорност на корозију, добру термичку стабилност, значајну тврдоћу и одлична видљива, УВ (ултраљубичаста) и ИР (инфрацрвена) својства преноса светлости.

Ова својства чине га одличним перформансама у оптичком пољу и, осим тога, чине га корисним материјалом као подршку катализатора, елемент превлаке, анти-рефлексна сочива и прозоре за инфрацрвени пренос, поред осталих примена.

Структура

Кристална структура хемијски припремљеног магнезијумовог флуорида је исте врсте као и природни минерални селаит. Кристалише се у дипирамидалној класи тетрагоналног система.

Јони магнезијума (Мг2 +) налазе се у центрираном тетрагоналном простору решетке, док се флуоридни јони (Ф-) налазе у истој равнини као и повезани са њиховим суседима Мг2 +, груписани у пару један са другим. Удаљеност између Мг2 + и Фиона је 2,07 А (ангстроми) (2,07 × 10-10м).

Његова кристална координација је 6: 3. То значи да је сваки Мг2 + ион окружен са 6 Фиона, а сваки Фион је заокружен са 3 Мг2 + 5 јона.

Структура је врло слична оној минералног рутила, који је природни облик титановог диоксида (ТиО2), са којим има неколико заједничких кристалографских својстава.

Током своје производње магнезијум флуорид се не таложи као аморфна чврста супстанца, јер Мг2 + и Ф-иони немају тенденцију да у раствору формирају полимерне комплексе.

Својства

Занимљиво је напоменути да је магнезијум-флуорид двосполни материјал. Ово је оптичко својство које омогућава поделу зраке која се појављује у две одвојене зраке које се шире различитим брзинама и таласним дужинама.

Неке од његових својстава представљене су у Табели 1.

Табела 1. Физичка и хемијска својства магнезијумовог флуорида.

Синтеза и припрема

Може се припремити на различите начине, укључујући следеће:

1-Реакцијом између магнезијум-оксида (МгО) или магнезијум-карбоната (МгЦО3) са флуороводичном киселином (ХФ) 2:

МгО + 2 ХФ МгФ2 + Х20

МгЦО3 + 2 ХФ МгФ2 + ЦО2 + Х2О

2-Реакцијом између магнезијум-карбоната и амонијум-бифлуорида (НХ4ХФ2), оба у чврстом стању, на температури између 150 и 400 ° Ц:

150-400ºЦ

МгЦО3 + НХ4ХФ2 МгФ2 + НХ3 + ЦО2 + Х2О

3-загревање воденог раствора магнезијум-карбоната и амонијум-флуорида (НХ4Ф) у присуству амонијум-хидроксида (НХ4ОХ) на 60ºЦ 2:

60 ° Ц, НХ40Х

МгЦО3 + 3 НХ4Ф НХ4МгФ3 + (НХ4) 2ЦО3

Настали талог магнезијумовог амонијум-флуорида (НХ4МгФ3) је затим загреван на 620 ° Ц током 4 сата да би се добио магнезијум-флуорид:

620ºЦ

НХ4МгФ3 МгФ2 + НХ3 + ХФ

4-Као нуспроизвод добијања берилијума (Бе) и урана (У). Флуор жељеног елемента загрева се металним магнезијумом у лонцу обложеном МгФ2 2:

БеФ2 + Мг Бе + МгФ2

5-реагирајући магнезијум хлорид (МгЦл2) са амонијум-флуоридом (НХ4Ф) у воденом раствору на собној температури 3:

25ºЦ, Х2О

МгЦл2 + 2 НХ4Ф МгФ2 + 2НХ4Цл

Будући да су методе припреме МгФ2 скупе, постоје покушаји да се то економичније добије, међу којима се истиче метода његове производње из морске воде.

Ово је окарактерисано додавањем довољне количине флуоридних јона (Ф-) у морску воду која има обилну концентрацију магнезијумових јона (Мг2 +), што погодује таложењу МгФ2.

Оптички кристали магнезијумовог флуорида добијају се врућим пресовањем прашка високог квалитета МгФ2, добијеног на пример методом НХ4ХФ2.

Постоје многе технике за припремање магнезијум-флуоридних материјала, као што су раст монокристала, синтеровање (сабијање у калуп или обликовање) без притиска, врућег пресовања и синтеровање микроталасним пећницама.

Апликације

Оптика

МгФ2 кристали су погодни за оптичку примену, јер су транспарентни од УВ регије до средњег ИР региона 2.10.

Као инертни филм користи се за промену својстава преноса светлости оптичких и електронских материјала. Једна од главних примена је ВУВ оптика за технологију истраживања свемира.

Због свог својства двофреквенције, овај материјал је користан у поларизацијској оптици, у прозорима и призмама Екцимер ласера (врста ултраљубичастог ласера који се користи у операцији ока).

Треба напоменути да магнезијум флуорид коришћен у производњи оптичких материјала танког филма мора бити без нечистоћа или једињења која су извор оксида, као што су вода (Х2О), хидроксидни јони (ОХ-), карбонатни јони (ЦО3 = ), сулфатни јони (СО4 =) и слично 12.

Катализа или убрзање реакција

МгФ2 се успешно користи као катализатор за уклањање хлора и реакцију додавања водоника у ЦФЦ-има (хлорофлуоро-угљенику), познатим расхладним средствима и аеросолним потисним горивима и одговоран је за оштећења озонског омотача у атмосфери.

Добијена једињења, ХФЦ (хидрофлуороугљоводони) и ХЦФЦ (хидрохлорофлуороугљоводоници) немају ово штетно дејство на атмосферу 5.

Такође се показало корисним као подршка катализатора за хидродесулфуризацију (уклањање сумпора) органских једињења.

Друге намене

Материјали добијени интеркализацијом графита, флуора и МгФ2 имају високу електричну проводљивост, због чега су предложени за употребу у катодама и као електропроводљиви материјали.

Еутектика коју формирају НаФ и МгФ2 има својства складиштења енергије у облику латентне топлоте, због чега је сматрана за употребу у системима соларне енергије.

У области биохемије, магнезијум флуорид, заједно са другим металним флуоридима, се користи да инхибира реакције преноса фосфорила у ензимима.

Недавно су МгФ2 наночестице успешно тестиране као вектори испоруке лекова у обољелим ћелијама за лечење рака.

Референце

Буцклеи, ХЕ и Вернон, ВС (1925) КСЦИВ. Кристална структура магнезијумовог флуорида. Филозофски магазин серија 6, 49: 293, 945-951.
Кирк-Отхмер (1994). Енцицлопедиа оф Цхемицал Тецхнологи, свезак 11, пето издање, Јохн Вилеи & Сонс. ИСБН 0-471-52680-0 (в.11).
Пенг, Минхонг; Цао, Веипинг; и Сонг, Јинхонг. (2015). Припрема МгФ2 прозрачне керамике синтерирањем врућим пресовањем. Јоурнал оф Вухан Университи оф Тецхнологи-Матер: Сци. Ед. Вол. 30 Но. 4.
Непоклонов, И.С. (2011). Магнезијум Флуорид. Извор: Властити рад.
Војциецховска, Мариа; Зиелински, Мицхал; и Пиетровски, Мариусз. (2003). МгФ2 као неконвенционални носач катализатора. Часопис за хемију флуора, 120 (2003) 1-11.
Кортх Кристалле ГмбХ. (2019). Магнезијум флуорид (МгФ2). Преузето 12. јула 2019. на: кортх.де
Севонкаев, Игор и Матијевић, Егон. (2009). Формирање честица магнезијумовог флуорида из различитих морфологија. Лангмуир 2009, 25 (18), 10534-10539.
Непоклонов, И.С. (2013). Магнезијум Флуорид. Извор: Властити рад.
Тао Кин, Пенг Зханг и Веивеи Кин. (2017). Нова метода за синтезу сферних магнезијум-флуоридних сфера из морске воде. Церамицс Интернатионал 43 (2017) 14481-14483.
Уллманнова енциклопедија индустријске хемије (1996) Пето издање. Волуме А11. ВЦХ Верлагсгеселлсцхафт мбХ. Њу Јорк. ИСБН 0-89573-161-4.
НАСА (2013). Инжињери који прегледавају примарно огледало свемирског телескопа Хуббле 8109563. Извор: мик.мсфц.наса.гов

МАГНЕЗИЈУМ ФЛУОРИД: СТРУКТУРА, СВОЈСТВА, СИНТЕЗА, УПОТРЕБЕ - ХЕМИЈА - 2025