ФТОРИД МАГНИЯ: СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА, СИНТЕЗ, ПРИМЕНЕНИЕ. - ХИМИЯ

Фторида магния представляет собой неорганическую соль , имеющую в химическую формулу бесцветные MgF₂. Он встречается в природе как минерал селлаит. Он имеет очень высокую температуру плавления и очень плохо растворяется в воде. Он относительно инертен, потому что, например, его реакция с серной кислотой протекает медленно и неполно, и он сопротивляется гидролизу плавиковой кислотой (HF) до 750 ° C.

Это соединение, на которое мало влияет излучение высокой энергии. Кроме того, он имеет низкий показатель преломления, высокую коррозионную стойкость, хорошую термическую стабильность, значительную твердость и отличные свойства пропускания видимого, УФ (ультрафиолетового) и ИК (инфракрасного) света.

Эти свойства делают его превосходным в оптическом поле и, кроме того, делают его полезным материалом в качестве подложки для катализатора, элемента покрытия, антибликовых линз и окон для передачи инфракрасного излучения, а также в других областях применения.

Структура

Кристаллическая структура химически полученного фторида магния аналогична кристаллической структуре природного минерала селлаита. Он кристаллизуется в дипирамидальном классе тетрагональной системы.

Ионы магния (Mg2 +) расположены в центрированном тетрагональном пространстве решетки, в то время как ионы фтора (F-) находятся в той же плоскости, что и их соседи Mg2 +, и связаны с ними, сгруппированными попарно друг с другом. Расстояние между ионами Mg2 + и F- составляет 2,07 Å (ангстрема) (2,07 × 10-10 м).

Его кристаллическая координация составляет 6: 3. Это означает, что каждый ион Mg2 + окружен 6 ионами F-, а каждый ион F-, в свою очередь, окружен 3 ионами Mg2 + 5.

Структура очень похожа на структуру минерала рутила, который представляет собой естественную форму диоксида титана (TiO2), с которым он имеет несколько общих кристаллографических свойств.

Во время производства фторид магния не осаждается в виде аморфного твердого вещества, поскольку ионы Mg2 + и F- не склонны образовывать полимерные комплексы в растворе.

свойства

Интересно отметить, что фторид магния является двулучепреломляющим материалом. Это оптическое свойство, которое позволяет разделить падающий световой луч на два отдельных луча, которые распространяются с разными скоростями и длинами волн.

Некоторые его свойства представлены в таблице 1.

Таблица 1. Физико-химические свойства фторида магния.

Синтез и подготовка

Его можно приготовить разными способами, в том числе:

1-За счет реакции оксида магния (MgO) или карбоната магния (MgCO3) с плавиковой кислотой (HF) 2:

MgO + 2 HF MgF2 + H2O

MgCO3 + 2 HF MgF2 + CO2 + H2O

2-По реакции между карбонатом магния и бифторидом аммония (NH4HF2), оба в твердом состоянии, при температуре от 150 до 400ºC2:

150-400ºC

MgCO3 + NH4HF2 MgF2 + NH3 + CO2 + H2O

3-Нагревание водного раствора карбоната магния и фторида аммония (NH4F) в присутствии гидроксида аммония (NH4OH) при 60ºC 2:

60 ° С, NH4OH

MgCO3 + 3 NH4F NH4MgF3 + (NH4) 2CO3

Образовавшийся осадок фторида магния-аммония (NH4MgF3) затем нагревают при 620 ° C в течение 4 часов с получением фторида магния:

620ºC

NH4MgF3 MgF2 + NH3 + HF

4-В качестве побочного продукта получения бериллия (Be) и урана (U). Фторид желаемого элемента нагревают с металлическим магнием в тигле, покрытом MgF2 2:

BeF2 + Mg Be + MgF2

5-Реакция хлорида магния (MgCl2) с фторидом аммония (NH4F) в водном растворе при комнатной температуре 3:

25ºC, H2O

MgCl2 + 2 NH4F MgF2 + 2NH4Cl

Поскольку методы получения MgF2 дорогие, существуют попытки получить его более экономично, среди которых выделяется способ получения его из морской воды.

Это характеризуется добавлением достаточного количества ионов фтора (F-) в морскую воду, которая имеет высокую концентрацию ионов магния (Mg2 +), что способствует осаждению MgF2.

Оптические кристаллы фторида магния получают горячим прессованием высококачественного порошка MgF2, полученного, например, методом NH4HF2.

Существует множество методов получения материалов фторида магния, таких как выращивание монокристаллов, спекание (прессование в форму или формование) без давления, горячее прессование и микроволновое спекание.

Приложения

Оптика

Кристаллы MgF2 подходят для оптических применений, поскольку они прозрачны от УФ-диапазона до среднего ИК-диапазона 2,10.

В качестве инертной пленки она используется для изменения светопропускающих свойств оптических и электронных материалов. Одно из основных приложений - это ВУФ-оптика для космических исследований.

Благодаря свойству двойного лучепреломления, этот материал используется в поляризационной оптике, в окнах и призмах эксимерного лазера (разновидность ультрафиолетового лазера, используемого в хирургии глаза).

Следует отметить, что фторид магния, используемый при производстве тонкопленочных оптических материалов, не должен содержать примесей или соединений, являющихся источником оксидов, таких как вода (H2O), гидроксид-ионы (OH-), карбонат-ионы (CO3 = ), сульфат-ионы (SO4 =) и т.п. 12.

Катализ или ускорение реакций

MgF2 успешно использовался в качестве носителя катализатора для реакции удаления хлора и добавления водорода в CFC (хлорфторуглероды), известных аэрозольных хладагентах и пропеллентах, а также ответственен за повреждение озонового слоя атмосферы.

Полученные соединения, HFC (гидрофторуглероды) и HCFC (гидрохлорфторуглероды), не оказывают этого вредного воздействия на атмосферу 5.

Он также оказался полезным в качестве носителя катализатора для гидрообессеривания (удаления серы) органических соединений.

Другое использование

Материалы, полученные при интеркалировании графита, фтора и MgF2, обладают высокой электропроводностью, поэтому они были предложены для использования в катодах и в качестве электропроводящих материалов.

Эвтектика, образованная NaF и MgF2, обладает свойствами аккумулирования энергии в виде скрытого тепла, поэтому ее рассматривают для использования в солнечных энергетических системах.

В области биохимии фторид магния, наряду с фторидами других металлов, используется для ингибирования реакций переноса фосфорила в ферментах.

Недавно наночастицы MgF2 были успешно протестированы в качестве векторов доставки лекарств в больные клетки для лечения рака.

Ссылки

Бакли, HE и Вернон, WS (1925) XCIV. Кристаллическая структура фторида магния. Философский журнал, серия 6, 49: 293, 945-951.
Кирк-Отмер (1994). Энциклопедия химической технологии, том 11, пятое издание, John Wiley & Sons. ISBN 0-471-52680-0 (версия 11).
Пэн, Минхонг; Цао, Вэйпин; и Сун, Джинхонг. (2015). Приготовление полупрозрачной керамики MgF2 спеканием горячим прессованием. Журнал Уханьского технологического университета - Матер: научный редактор, том 30, № 4.
Непоклонов, И.С. (2011). Фторид магния. Источник: собственная работа.
Войцеховская, Мария; Зелински, Михал; и Петровский, Мариуш. (2003). MgF2 как нестандартный носитель катализатора. Журнал химии фтора, 120 (2003) 1-11.
Korth Kristalle GmbH. (2019). Фторид магния (MgF2). Проверено 12 июля 2019 г. на: korth.de.
Севонкаев Игорь и Матиевич Эгон. (2009). Формирование частиц фторида магния различной морфологии. Langmuir 2009, 25 (18), 10534-10539.
Непоклонов, И.С. (2013). Фторид магния. Источник: собственная работа.
Тао Цинь, Пэн Чжан и Вэйвэй Цинь. (2017). Новый метод синтеза недорогих сфер фторида магния из морской воды. Керамика Интернэшнл 43 (2017) 14481-14483.
Энциклопедия промышленной химии Ульмана (1996), пятое издание. Том A11. VCH Verlagsgesellschaft mbH. Нью-Йорк. ISBN 0-89573-161-4.
НАСА (2013). Инженеры осматривают главное зеркало космического телескопа Хаббл 8109563. Источник: mix.msfc.nasa.gov

ФТОРИД МАГНИЯ: СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА, СИНТЕЗ, ПРИМЕНЕНИЕ. - ХИМИЯ - 2026