ФТОРИД МАГНІЮ: СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, СИНТЕЗ, ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Фториду магнію являє собою неорганічну сіль , що має в хімічну формулу безбарвні MgF₂. Він зустрічається в природі як мінеральний селеїт. Він має дуже високу температуру плавлення і дуже погано розчиняється у воді. Він відносно інертний, оскільки, наприклад, його реакція з сірчаною кислотою повільна і неповна, і вона чинить опір гідролізу з фтористою кислотою (HF) до 750 ° C.

Це з’єднання, мало впливає високоенергетичне випромінювання. Крім того, він має низький показник заломлення, високу корозійну стійкість, хорошу термічну стійкість, значну твердість та чудові видимі, ультрафіолетові та інфрачервоні (інфрачервоні) властивості пропускання світла.

Ці властивості роблять його відмінним в оптичному полі і, крім того, роблять його корисним матеріалом в якості підтримки каталізатора, елемента покриття, антивідбивних лінз та вікон для інфрачервоної передачі, серед інших застосувань.

Будова

Кристалічна структура хімічно приготованого фториду магнію того ж типу, що і натурального мінерального селаїту. Він кристалізується в дипірамідальному класі тетрагональної системи.

Іони магнію (Mg2 +) розташовані в центрово-тетрагональному решітковому просторі, тоді як іони фтору (F-) знаходяться в тій же площині, що і пов'язані зі своїми сусідами Mg2 +, згрупованими парами один з одним. Відстань між іонами Mg2 + і F- 2,07 Å (ангстреми) (2,07 × 10-10 м).

Його кристалічна координація - 6: 3. Це означає, що кожен іон Mg2 + оточений 6 F-іонами, а кожен Fion, в свою чергу, оточений 3-ма іонами Mg2 + 5.

Структура дуже схожа на структуру мінерального рутилу, який є природною формою діоксиду титану (TiO2), з яким він має декілька спільних кристалографічних властивостей.

Під час виробництва фторид магнію не осаджується як аморфне тверде тіло, оскільки іони Mg2 + і F- не мають тенденції утворювати в розчині полімерні комплекси.

Властивості

Цікаво відзначити, що фторид магнію - це світлонепроникний матеріал. Це оптична властивість, яка дозволяє поділити світловий промінь на два окремі промені, які поширюються з різною швидкістю та довжиною хвилі.

Деякі його властивості представлені в таблиці 1.

Таблиця 1. Фізичні та хімічні властивості фториду магнію.

Синтез та підготовка

Його можна приготувати різними способами, включаючи наступне:

1-Через реакцію між оксидом магнію (MgO) або карбонатом магнію (MgCO3) з фтороводородною кислотою (HF) 2:

MgO + 2 HF MgF2 + H2O

MgCO3 + 2 HF MgF2 + CO2 + H2O

2 -реакцією між карбонатом магнію та біфторидом амонію (NH4HF2), як у твердому стані, при температурі від 150 до 400ºC2:

150-400ºC

MgCO3 + NH4HF2 MgF2 + NH3 + CO2 + H2O

3-нагрівання водного розчину карбонату магнію та фториду амонію (NH4F) у присутності гідроксиду амонію (NH4OH) при 60ºC 2:

60 ° C, NH4OH

MgCO3 + 3 NH4F NH4MgF3 + (NH4) 2CO3

Отриманий осад фториду амонію магнію (NH4MgF3) потім нагрівають при 620 ° C протягом 4 годин для отримання фториду магнію:

620ºC

NH4MgF3 MgF2 + NH3 + HF

4-В якості побічного продукту одержання берилію (Be) та урану (U). Фтористий бажаний елемент нагрівають металевим магнієм в тиглі, покритому MgF2 2:

BeF2 + Mg Be + MgF2

5-Реагуючий хлорид магнію (MgCl2) з фторидом амонію (NH4F) у водному розчині при кімнатній температурі 3:

25ºC, H2O

MgCl2 + 2 NH4F MgF2 + 2NH4Cl

Оскільки методи приготування MgF2 дорогі, є спроби отримати його більш економічно, серед яких виділяється спосіб його отримання з морської води.

Для цього характерно додавання в морську воду достатньої кількості іонів фтору (F-), яка має рясну концентрацію іонів магнію (Mg2 +), що сприяє осадженню MgF2.

Оптичні кристали фтористого магнію отримують гарячим пресуванням високоякісного порошку MgF2, отриманого, наприклад, методом NH4HF2.

Існує багато методик приготування фтористих матеріалів магнію, таких як ріст монокристалів, спікання (ущільнення до форми або формування) без тиску, гарячого пресування та спікання в НВЧ.

Програми

Оптика

Кристали MgF2 підходять для оптичних застосувань, оскільки вони прозорі від УФ області до середньої ІЧ області 2.10.

Як інертна плівка, вона використовується для зміни властивостей пропускання світла оптичних та електронних матеріалів. Одне з головних застосувань - в оптиці VUV для космічних досліджень.

Завдяки властивості двоосередження, цей матеріал корисний у поляризаційній оптиці, у вікнах та призмах Ексимерного лазера (типу ультрафіолетового лазера, що застосовується в очній хірургії).

Слід зазначити, що фторид магнію, який використовується при виробництві тонкоплівкових оптичних матеріалів, не повинен містити домішок або сполук, які є джерелом оксиду, таких як вода (H2O), гідроксидні іони (OH-), іони карбонату (CO3 = ), сульфат-іони (SO4 =) тощо.

Каталіз або прискорення реакцій

MgF2 успішно використовується як каталізатор підтримки реакції вилучення хлору та додавання водню у ХФУ (хлорфторуглеводороди), відомих аерозольних холодоагентах і паливах, і відповідає за пошкодження озонового шару атмосфери.

Отримані сполуки, HFC (гідрофторуглеводні) та HCFC (гідрохлорфторуглеводороди) не надають цього шкідливого впливу на атмосферу 5.

Він також виявився корисним як каталізатор підтримки гідродесульфуризації (видалення сірки) органічних сполук.

Інші види використання

Матеріали, що утворюються при взаємозв'язку графіту, фтору та MgF2, мають високу електропровідність, саме тому вони були запропоновані для використання в катодах і як електропровідні матеріали.

Евтектика, утворена NaF та MgF2, має властивості накопичення енергії у вигляді прихованого тепла, саме тому вона була розглянута для використання в системах сонячної енергії.

У галузі біохімії фторид магнію, поряд з іншими фторидами металів, використовується для пригнічення реакцій перенесення фосфорилу в ферментах.

Останнім часом наночастинки MgF2 були успішно випробувані як вектори доставки ліків у хворі клітини для лікування раку.

Список літератури

1. Баклі, НЕ та Вернон, штат Вірджинія (1925) XCIV. Кристалічна структура фториду магнію. Філософський журнал, серія 6, 49: 293, 945-951.
2. Кірк-Отмер (1994). Енциклопедія хімічної технології, том 11, П’яте видання, John Wiley & Sons. ISBN 0-471-52680-0 (т.11).
3. Пен, Міньонг; Цао, Вейпінг; і Сонґ, Цзіньхонг. (2015). Приготування MgF2 напівпрозорої кераміки методом спекання гарячим пресом. Журнал Уханьського технологічного університету: Науковий випуск, т. 30 № 4.
4. Непоклонов, І.С. (2011 р.). Фторид магнію. Джерело: Власна робота.
5. Войцеховська, Марія; Зеелінський, Міхал; та Піетровський, Маріуш. (2003). MgF2 як нетрадиційна носія каталізатора. Журнал хімії фтору, 120 (2003) 1-11.
6. Korth Kristalle GmbH. (2019). Фторид магнію (MgF2). Отримано 2019-07-12 за адресою: korth.de
7. Севонкаєв, Ігор та Матійович, Егон. (2009). Утворення частинок фтору магнію різних морфологій. Langmuir 2009, 25 (18), 10534-10539.
8. Непоклонов, І.С. (2013). Фторид магнію. Джерело: Власна робота.
9. Дао Цінь, Пен Чжан та Вейвей Цинь. (2017). Новий спосіб синтезу сфер фтористого магнію з низької вартості з морської води. Ceramics International 43 (2017) 14481-14483.
10. Енциклопедія промислової хімії Уллмана (1996) П'яте видання. Том A11. VCH Verlagsgesellschaft mbH. Нью-Йорк. ISBN 0-89573-161-4.
11. НАСА (2013). Інженери перевіряють первинне дзеркальне відображення 8109563 космічного телескопа Хаббла. Джерело: mix.msfc.nasa.gov